鈉-空氣電池是另外一種很有意思的組合,雖然相比于鋰-空氣電池來說,可能達到的能量密度更低,但是它的好處在于更加穩(wěn)定。
之所以能量密度較低,是在于產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)不同。前面提到在鋰-空氣電池中,鋰與氧氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的是過氧化鋰(Li2O2),但是鈉-空氣電池中,鈉與氧氣反應(yīng)只使用了一個電子,產(chǎn)生的是超氧化鈉NaO2,而不是過氧化鈉Na2O2。相比較而言,鈉-空氣電池能夠產(chǎn)生的能量密度從理論上來說就減少了一半,理論的能量密度上限是1100wh/kg。
但從另外一個方面來說,鈉-空氣電池的充電效率要比鋰-空氣電池更高,過壓相當(dāng)?shù)?,還不到20mV(鋰為700mV)。有鑒于此,能夠?qū)㈦姵貑卧墓ぷ麟妷航档偷?V,這樣電池內(nèi)部其他組件的自我消耗能夠降低很多,比如說電解液。我們通過實驗對其進行了測量,并得到了驗證。這樣的好處在于電池的穩(wěn)定性相當(dāng)高,在50次充放電循環(huán)之后,電池的容量幾乎沒有改變。
鈉-空氣電池的商用同樣存在一些挑戰(zhàn)。比如,鈉-空氣電池在發(fā)生反應(yīng)時消耗掉的氧氣是鋰-空氣電池中的兩倍,相當(dāng)于能夠產(chǎn)生同樣功率的活塞發(fā)動機所需要的空氣量。另外,鈉金屬的化學(xué)活性相當(dāng)高,想必很多人都記得在高中課堂上化學(xué)老師做的演示,一小塊鈉扔進水里,就會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。
不過,鋰是一種稀有金屬,而且并不便宜。但是鈉卻是常見金屬,成本極低。相同尺寸的鈉-空氣電池中材料的成本還不到鋰-空氣電池中的十分之一。雖然從長遠角度考慮,鋰-空氣 電池將會有更好的性能,但是綜合考慮穩(wěn)定性與成本,比能量同樣不低的鈉-空氣電池將會是從現(xiàn)在的電池到未來的更好選擇。