钠离子电池因其丰富的钠资源和较低的生产成本，被视为锂离子电池的有力补充，特别是在储能技术上应用显示出巨大潜力。钠离子电池是一种二次电池（充电电池），主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似。钠离子电池的电极材料主要是钠盐，相较于锂盐而言储量更丰富，价格低廉。
钠离子电池工作原理
钠离子电池化学结构示例
钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，基于钠离子在正极和负极之间的插入/脱嵌过程来实现电能的储存和释放，主要包括以下步骤：
充电过程：在外加电场作用下，钠离子从正极材料（如层状氧化物或聚阴离子化合物）脱嵌，通过电解质迁移到负极（如硬碳、钛酸钠等），并嵌入负极材料中。同时，电子通过外电路从正极流向负极。
放电过程：钠离子从负极材料中脱嵌，通过电解质迁移回正极，同时电子通过外电路流回正极，释放电能。
钠离子电池的正负极反应决定了电池的电化学性能和能量密度。典型的正极反应和负极反应如下：
正极反应（以NaFePO4为例）：NaFePO4 ↔ FePO4 + Na++ e-
负极反应（以硬碳为例）：C+Na+ + e- ↔ NaC
这些反应的可逆性和稳定性直接影响电池的充放电效率和循环寿命。
以普鲁士蓝类化合物与层状氧化物（如NaCoO2、NaFeO2）一起混合制成正极材料，用硬碳作为负极，制作成测试电芯；采用0.5C标准放电工步进行容量测试，如下为钠离子试验电芯的放电曲线图：
钠离子试验电芯的充电截止电压为4.0V，放电截止电压为2.0V，工作电压平台为2.5V-3V之间；从放电曲线可以看出：
1. 钠离子电池其放电曲线呈现出陡峭下降的特点；电池放电电压在3.75V-3V区间电压下降明显，主要放电工作区间集中在3V-2.5V范围，在电压低于2.5V以下时近乎垂直下降至2.0V截止电压。
2. 从充放电曲线中可以看到放电容量越高的钠离子电池正极平均放电电压就越低。
3. 以普鲁士蓝为主的钠离子电池正极材料，主要优点是倍率性能好，其循环寿命一般。同类以聚阴离子材料为主的钠离子电池正极材料的循环寿命会较长，能量密度会更高，但倍率性能一般。
钠离子电池与锂离子电池对比
1. 资源丰富且低成本：相比锂矿的稀缺性，钠在地壳元素中的储能更丰富，因而成本低，可成为锂离子电池的有力补充，此外钠电池的正负极均采用铝箔，可进一步降低成本。
2. 宽温性：钠离子电池在高低温环境下的表现相对较好。在高温环境下，钠离子电池的工作温度可以达到250°C以上；在低温环境下，钠离子电池可以在-40℃至80℃之间正常工作，具备良好的宽温特性。特别是在-20℃下，钠离子电池的容量保持率高达90%，而磷酸铁锂电池和铅酸电池仅能达到70%和48%。宽温特性使得钠离子电池在极端气候条件下同样具有较好的稳定性和可靠性，为在各种温度环境中工作的设备提供重要支撑。
3. 快充且倍率性好：相同浓度的钠离子电池电解液比锂离子电池电解液具有更高的离子电导率，同时钠离子在极性溶剂中具有更低的溶剂化能，使其在电解液中具有更快的动力学性质，具有更高的电导率。
4. 循环寿命较长：钠离子的离子半径较大，相对于锂离子，钠离子在材料中的扩散速度较慢，导致电极材料的疲劳损伤较小，因此钠离子电池的循环寿命比锂离子电池长。
5. 安全性：钠离子电池的自燃温度较高，在过充或短路的情况下不易发生安全事故。同时，钠离子电池在极端条件下的表现也较好，例如在挤压针刺测试中，钠离子电池的安全性能表现良好。另外，钠离子电池的热稳定性较强，即使在高温环境下也能保持稳定的性能。钠电池可在零电压下保存及运输，无运输安全风险，在短路时，自发热热量少，无起火或爆炸等隐患。
6. 环境友好：钠离子电池使用的资源更为充足，在环保方面比锂电池更具优势。同时，由于钠电池使用的化学成分大多数是无毒、可再生的，因此生成的废弃物对环境的污染也更低。
7. 生产：钠离子电池与锂离子电池具有类似的工作原理和材料构成，生产经验和设备可以部分兼容。
钠离子电池的检测认证
钠离子电池作为一种新兴的电池技术，因其结构原理与锂离子电池高度相识，同时钠离子电池与锂离子电池生产工艺也非常一致。因此现阶段对钠离子电池的检测认证也采用与锂离子电池一致的操作方式。
01 钠离子电池检测
国家未针对钠离子电池出台性能与安全规范标准，但对钠离子电池相关行业有制定行业规范T/CNESA 1006-2021 钠离子蓄电池通用规范，以促进行业发展。
钠离子电池检测项目包括电性能测试、环境测试、机械测试、安全测试；测试内容包括：常温、高温、低温容量、倍率容量、绝缘耐压、ESD静电、温升、高温高湿、低气压、盐雾、防尘防水、振动、冲击、跌落、挤压、针刺、过充、短路、热滥用、燃烧等。
普瑞赛思于今年7月完成钠离子电池标准T/CNESA 1006-2021钠离子蓄电池通用规范的CNAS扩项评审，并在9月底获得CNAS授权，可提供钠离子电池测试解决方案。
02 钠离子电池认证
钠离子电池由于其原料丰富、低成本、高寿命循环性能、安全可靠等特点，较为适合作为锂离子电池替代品用于电化学储能的场景；根据应用场景，钠离子电池的各项认证可以参考锂离子电池储能场景下的认证需求，进行相应规范认证，如UN运输、CB、CE、UL、PSE、KC等认证，使用规范采用锂电池储能场景规范。
普瑞赛思专注于研究各国电池标准，与国际知名机构建立了合作伙伴关系，专业团队为电池制造商、分销商及进口商提供一站测试和认证服务解决方案。根据欧盟、北美等主要国家和地区的相关标准对电池、储能系统等产品进行安全、性能、储存、运输、化学等各项要求测试验证，助力客户高效便捷获得多国市场准入通行证。
钠离子电池适用场景
1. 家用电器：钠离子电池的高安全性和环保特性使其成为家用电器如吸尘器、洗衣机等的优选电源。
2. 电动交通工具：钠离子电池的充放电速率和能量密度虽然不及锂离子电池，但其长循环寿命和低成本使得它适合用在电动自行车、电动摩托车等轻型电动车上。
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