呂學隆 / 工研院產科國際所
相較於二次電池產業中市場規模最大的鋰電池技術來說，鈉離子電池與其各有優勢，未來可能在不同的應用領域中並存和互補。隨著技術的發展和市場需求的增加，越來越多公司開始涉足此一領域，並已有奇瑞汽車、江鈴汽車在電動車領域裝車銷售，雅迪電動自行車推出鈉離子電池電動自行車電池組等實例，開始替代原有鉛酸電池在電動自行車的技術地位。與鉛酸電池相比，鈉離子電池在循環次數、成本、能量密度等方面具有明顯優勢，有望向下蠶食鉛酸市場現有規模。
【內文精選】
鈉離子電池vs.鋰離子電池
相較於二次電池產業中市場規模最大的鋰離子電池而言，鈉離子電池與其各有優勢，未來可能在不同的應用領域中並存和互補。隨著技術的不斷進步，這兩種電池技術都有望在各自的應用市場中發揮重要作用。鈉離子電池是否能完全取代鋰離子電池取決於多種因素，包括：技術進步、成本、應用需求和市場接受度。
進一步觀察鈉離子電池的應用市場潛在機會，若鈉離子電池可在能量密度、充電速度和循環壽命方面取得顯著突破，將有機會逐步取代部分鋰離子電池應用。鋰離子電池適用於高性能需求，因能量密度和充電速度方面的優勢，使其在攜帶型電子設備和電動車應用中仍具競爭力。鈉離子電池適用於成本和安全性更為重要的應用，可擴充如應用於大規模儲能系統、低成本電動交通工具和固定儲能設施。未來更有可能的是，這兩種電池技術將在不同應用場景中互補，推動儲能技術的發展。
鈉離子電池之應用領域
鈉離子電池因其在低成本、大規模儲能應用中的潛力逐漸被接受，許多能源公司開始採用這項技術來替代部分鋰離子電池系統(圖一)。鈉離子電池潛力應用市場與領域目前主要鎖定在大規模儲能系統、低成本電動交通工具和定置型儲能設施。
圖一、鈉離子電池潛力應用市場與應用端推廣策略
鈉離子電池產業發展現況
過去一年內，全球鈉離子電池的商品化進展迅速，目前實際量產鈉離子電池的廠商數量較少，但隨著技術的發展和市場需求的增加，越來越多的公司開始涉足這一領域。以國別區隔來說，中國廠商在生產規模和技術應用方面處於領先地位，而歐美廠商則在技術創新和市場擴展方面發揮重要作用。儘管鈉離子電池在成本和安全性上具有優勢，但其能量密度和壽命仍然是需要進一步改進的領域。截至目前，全球有多家廠商正在量產鈉離子電池或正處於量產準備階段。
1. 寧德時代新能源(CATL)
作為全球最大的鋰離子電池製造商之一，寧德時代在2023年發布了其首款商用鈉離子電池，宣布進入鈉離子電池市場，並計劃在2024年進行大規模量產。該公司發布量產的第一代電池能量密度約為160 Wh/kg，雖然低於鋰離子電池，但在低溫性能和安全性上表現優異，適合儲能和電動汽車的應用。充電速度可在15分鐘內充電至80%，於快速充電應用中具備競爭力。在-20˚C的低溫環境下，該公司的鈉離子電池仍然能保持優秀的放電效率，這使其在寒冷地區的應用特別適合。
3. 美國Natron Energy公司
美國的Natron Energy公司專注於高功率鈉離子電池，專利普魯士藍電極比市面上任何其他電池更快、更頻繁地存儲和傳輸鈉離子，並且內阻更低。其充放電速度是傳統鋰離子電池的10倍，循環壽命超過5萬次。2024年4月29日Natron Energy宣布其位於美國密西根州Holland的鈉離子電池工廠開始商轉營運，此一工廠每年可生產600 MW鈉離子電池，投資4,000萬美元(其中包括來自美國能源部ARPA-E基金的1,980萬美元)，並將其現有的鋰離子電池生產線改造為鈉離子電池生產線。
在其他業者部分，包括中國廠商湖南立方、湖南鈉創、華宇科技等公司，也投入鈉離子電池量產導入應用階段。如華宇科技與中國亞迪電動自行車合作推出鈉離子電池電動自行車電池組(圖五)，標榜較鉛酸電池更佳的循環壽命、高低溫性能與倍率性能，成為中國首款鈉離子電池電動自行車，推出後陸續開始替代原有鉛酸電池在電動自行車的技術地位 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖五、華宇科技與雅迪電動車合作之鈉離子電池替代鉛酸電池產品
★本文節錄自《工業材料雜誌》453期，更多資料請見下方附檔。