钠离子电池含有钠（一种在食盐中发现的非常常见的物质）而不是锂。图片来源：查尔默斯
随着社会远离化石燃料，对电池的需求正在激增。同时，这种激增可能会导致锂和钴的稀缺，而锂和钴是流行电池类型中必不可少的元素。另一种解决方案可能是钠离子电池，它主要利用来自林业部门的食盐和生物质作为其原材料。
现在，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员表明，这些钠离子电池具有与锂离子电池相当的气候影响，而不会有原材料耗尽的风险。
“我们在未来电池中使用的材料对于能够转向可再生能源和无化石车队非常重要，”查尔姆斯大学环境系统分析副教授Rickard Arvidsson说。
根据欧盟委员会的《关键原材料法案》，随着欧盟国家向可再生能源系统和电动汽车过渡，对关键电池原材料的需求预计将呈指数级增长。绿色转型还需要更多的电池和其他新的无化石技术的本地生产，并且需要稳定的原材料供应来满足需求。同时，由于原材料来源有限，这种生产存在供应中断的高风险。
“锂离子电池正在成为世界上的主导技术，它们比化石技术更有利于气候，尤其是在运输方面。但锂是一个瓶颈。你不能以与生产电动汽车相同的速度生产锂基电池，从长远来看，这些沉积物有耗尽的风险，“Rickard Arvidsson说。除此之外，关键的电池材料，如锂和钴，主要在世界上少数几个地方开采，对供应构成风险。
钠离子电池提供有前途的技术
新电池技术的发展正在快速发展，以寻求下一代可持续储能——最好具有较长的使用寿命、高能量密度且易于生产。查尔姆斯的研究小组选择研究钠离子电池，它含有钠 – 一种在普通氯化钠中发现的非常常见的物质 – 而不是锂。在一项新的研究中，他们对电池进行了所谓的生命周期评估，检查了它们在原材料提取和制造过程中对环境和资源的总体影响。
“我们得出的结论是，钠离子电池在对矿产资源稀缺的影响方面比锂离子电池好得多，在气候影响方面相当。根据您所看到的情况，它们最终达到每千瓦时理论电力存储容量 60 到 100 公斤二氧化碳当量，这低于之前报道的此类钠离子电池。这显然是一项很有前途的技术，“Rickard Arvidsson说。
研究人员还确定了一些有可能进一步减少气候影响的措施，例如开发一种环境更好的电解质，因为它占电池总影响的很大一部分。
绿色能源需要储能
如今的钠离子电池已经有望用于电网中的固定储能，并且随着不断的发展，它们未来可能也会用于电动汽车。
“储能是风能和太阳能扩大的先决条件。鉴于存储主要使用电池完成，问题是这些电池将由什么制成？对锂和钴的需求增加可能是这一发展的障碍，“Rickard Arvidsson说。
该技术的主要优点是钠离子电池中的材料丰富，在世界各地都可以找到。电池中的一个电极 – 阴极 – 以钠离子作为电荷载体，另一个电极 – 阳极 – 由硬碳组成，在查尔姆斯研究人员研究的一个例子中，硬碳可以由林业中的生物质生产。在生产过程和地缘政治方面，钠离子电池也是一种可以加速向无化石社会过渡的替代品。
“基于丰富原材料的电池可以减少地缘政治风险和对特定地区的依赖，无论是电池制造商还是国家，”Rickard Arvidsson说。
有关该研究的更多信息
该研究是对两种不同钠离子电池的前瞻性生命周期评估，其中从摇篮到大门计算环境和资源影响，即从原材料提取到电池单元的制造。该研究的功能单元是电池层面的 1 kWh 理论储电容量。
这两种类型的电池都主要基于丰富的原材料。阳极由来自生物基木质素或化石原料的硬碳组成，阴极由所谓的“普鲁士白”（由钠、铁、碳和氮组成）组成。电解质含有钠盐。生产建模与未来的大规模生产相对应。例如，电芯的实际生产是基于当今超级工厂中锂离子电池的大规模生产。
测试了两种不同的电力组合，以及两种不同类型的所谓分配方法，即资源和排放的分配。一种是气候和资源影响在基于质量的副产品之间分配，另一种方法是将所有影响分配给主要产品（钠离子电池及其组件和材料）。
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