1967年到1982年英國鐵路研究鈉鎳電池，并于1982年在英國的Beta研究所成立，開展了這款電池量產(chǎn)化方面的研究。1987年到1997年，進(jìn)行了在電動(dòng)乘用車方面的探究，做了5年十萬公里的壽命方面的測試，當(dāng)時(shí)也沒有太大的問題。1999年歐洲MES-DEA公司獲得了Beta研究所的技術(shù)，開展量產(chǎn)化生產(chǎn)。2001年美國的GE開展儲(chǔ)能技術(shù)評估，經(jīng)過長時(shí)間的探究，發(fā)現(xiàn)鈉鎳電池是一款非常優(yōu)秀的儲(chǔ)能電池，在2007年收購了英國的Beta研究所，2012年GE工廠完成了建設(shè)開工。
圖源：浙江安力能源
在2017年，超威集團(tuán)于2019年4月份合資工廠成立浙江安力能源有限公司，開始了國內(nèi)第一家量產(chǎn)的企業(yè)。2023年新年伊始，安力能源大單不斷，以破竹之勢迎來開門紅，銷售290余組電池!該類電池也叫全固態(tài)鈉電池。電池的體系中，負(fù)極是金屬鈉，正極是氯化鎳。第一種電解質(zhì)是β-氧化鋁，另外一種電解質(zhì)是無機(jī)鹽，四氯鋁酸鈉。
工作溫度是250到350度左右，鈉離子通過固體電解質(zhì)隔膜來回遷移，實(shí)現(xiàn)了電池的得失，最終實(shí)現(xiàn)充放電，這是電池的機(jī)理。運(yùn)行時(shí)的反應(yīng)如下：當(dāng)電池充電時(shí)，電子從正極流向負(fù)極。鹽中的鈉離子（氯化鈉）通過固體陶瓷電極向負(fù)極罐端子遷移。剩余的氯離子附著在鎳上，在陰極介質(zhì)中形成氯化鎳。鈉在陶瓷管外部形成熔融陽極層，與鋼罐接觸，電池充滿電。在放電過程中，電子回流，熔融鈉被氧化成Na+離子，并通過固態(tài)陶瓷管傳回形成氯化鈉。氯化鎳被還原成金屬鎳。電池的電化學(xué)反應(yīng)如下：技術(shù)路線大概歸為以下：
鈉鎳電池的正極材料是固態(tài)的氯化鈉和鎳顆粒，隔膜是陶瓷管，電解液是四氯鋁酸鈉，這些物質(zhì)都很常見，所以成本很低。其次，在沒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生單體鈉；電池內(nèi)部沒有任何酸或其他有機(jī)溶劑，因此鈉鎳電池?zé)o毒無害，不會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生任何危害。通常情況下，相對安全的電池能量密度就會(huì)相對較低，鈉鎳電池的體積能量密度可以達(dá)到400Wh/L，接近三元鋰電；重量能量密度可以達(dá)到160Wh/kg，成組后的重量能量密度可以達(dá)到110-120Wh/kg，與磷酸鐵鋰材料的水平相近。對于目前大規(guī)模儲(chǔ)能上應(yīng)用的磷酸鐵鋰電池，鈉鎳電池可以說是一種很好的替代產(chǎn)品。在循環(huán)壽命方面，鈉鎳電池也是為儲(chǔ)能而生的。它的單體比能量達(dá)到135瓦時(shí)每公斤，使用壽命是鋰電池的2至5倍，80%DOD循環(huán)壽命達(dá)7500次，組成系統(tǒng)后，體積比鋰電池系統(tǒng)小50%以上，全生命周期成本比鋰電池低50%。
（1）原材料不受限，不使用任何昂貴金屬，例如，銅，鋰和鈷。而是使用固態(tài)陶瓷電解質(zhì)以及普通食鹽鈉。這是豐富的，它很容易獲得，沒有供應(yīng)鏈問題。（2）安全性高，不需要電芯級別的安全保護(hù)和滅火裝置， 因?yàn)檎麄€(gè)電池的內(nèi)部都是由無機(jī)鹽，無機(jī)金屬組成的，是鈉、鎳，固態(tài)電解質(zhì)是β-氧化鋁，不像鋰電里面有電解液，有機(jī)物的存在，我們都是無機(jī)物存在，也沒有燃燒的物質(zhì)存在。該電池不管怎么樣都不會(huì)有燃燒，也不會(huì)爆炸。這是該電池最大的特點(diǎn)。（3）環(huán)境耐受性特別好，電池的耐寬溫性能特別好，在零下40℃容量、能量測試，可放出室溫的100.9%；+60℃容量、能量測試，可放出室溫的101.6%；因此，鈉電池可以在沙漠中非常非常炎熱的氣候以及非常非常寒冷的氣候中使用。（4）循環(huán)壽命比較長。該電池最重要的技術(shù)就是固體電解質(zhì)，β-氧化鋁，其當(dāng)電解質(zhì)和隔膜的作用。另外一方面比較好的技術(shù)就是正極和負(fù)極合在一起，做成顆粒灌到陶瓷管里就可以了。電池壽命方面，相關(guān)各戶在英國做了80%的DOD的試驗(yàn)，3500周之后大概還有90%以上的能量。正常情況下電池模塊的常規(guī)循環(huán)壽命大于4500次。依據(jù)現(xiàn)有的試驗(yàn)情況，對電池進(jìn)行了壽命預(yù)測，如果是2小時(shí)率，推測電池的壽命達(dá)到6千次，3小時(shí)率是1萬次，8小時(shí)率是2.5萬次。第二個(gè)方面耐過充放性能比較好，過充過放過程中，生成的物質(zhì)都是電池本身的，要么是活性物質(zhì)，要么是電池的原材料，原材料料在高溫的情況下又會(huì)發(fā)生復(fù)合反應(yīng)，又變成活性物質(zhì)。第三個(gè)方面耐短路能力好，鋰離子會(huì)由于短路導(dǎo)致電池模塊熱失控；鈉鹽電池里面陶瓷管出現(xiàn)破裂、出現(xiàn)短路的時(shí)候，金屬鈉與電解質(zhì)四氯氯酸鈉反應(yīng)形成金屬鋁，在陶瓷管裂紋間隙里面充滿了鋁，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，把正負(fù)極導(dǎo)通，這樣短路電池相當(dāng)于一個(gè)導(dǎo)體，等同于整個(gè)電池模塊的電壓下降了一個(gè)電芯的電壓2.58伏。且電池模塊允許有5%到10%的電芯失效，模塊在此電芯失效范圍內(nèi)都可以正常使用。資料來源：安力能源
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦儲(chǔ)能與充電）：子彈打不爆炸的高安全性鈉鎳固態(tài)電池，有點(diǎn)貴，但很安全！
