胖子鈉電池低價搶市！鈉電池逆襲鋰電池

2019 年一系列電動車及電池技術專欄文章，之一登上綠學院當年度專欄文章排行榜第二名，引薦演講邀約不斷，但筆者一個也沒有參加，因趕上電池產業爆發期，人忙到啤酒肚都跑出來。

這段期間，筆者仍持續閱讀綠學院其他綠色帶路人的電池技術文章，前陣子聽說固態電池系列文章竟然超過40萬人瀏覽，超越筆者當年紀錄，原來關心電池技術的同好這麼多，看來介紹更多外卡選手的時候到了。

《如何判斷電池技術大突破是世紀大騙局還是真革命？》一文提到，電池球賽現在才四局下半，誰會取得最後的勝利還很難說。如能量密度是石墨（372 Ah/Kg）十倍的矽材料（3,579 Ah/Kg）、充電速度是石墨數倍的石墨烯、壽命是石墨十倍（1千次）的鈦酸鋰（1萬至2萬次），還有整個體系大改的鋰硫電池、鋰空氣電池、固態電池，甚至還有許多非鋰系的外卡選手在場外虎視眈眈，如成本較低廉的鈉、鎂電池，壽命較長的鋁電池等，都以不可思議的速度發展。

今天就來介紹去年一出場就轟動武林驚動萬教的外卡選手，就是鈉電池。

2021年，寧德時代推出第一代鈉電池，能量密度達160Wh/kg，常溫充電15分鐘可到80%，堪比磷酸鐵鋰電池。如果不是行內人，看完這段文字一定在想，鈉電池是誰？有這麼厲害？是世紀大騙局還是真革命？

電池球賽第一局，「胖子」鈉電池輸給鋰電池，一輸就是40年

1970年代，當科學家選擇電池材料，是看著化學元素週期表在選。高中時代苦背的「鋰鈉鉀銣銫鍅」，鋰（Li）與鈉（Na）在化學元素週期表屬同主族，性能相近，電池原理兩者也相近，都是透過不斷於正負極間來回游動充放電。於是一幫科學家選了鋰電池，另一幫科學家選了鈉電池。

鋰是游泳健將，而鈉尺寸和重量都比鋰肥一大圈，也就是個胖子，想也知道，胖子自然游不過鋰。且胖子身上太多脂肪，儲存肌肉密度不高，也就是能量密度不夠高，所以電池球賽第一局，鈉電池輸給鋰電池，一輸就是40年。

因鋰庫存有限，電池球賽五局上半，胖子鈉捲土重來，敗部復活

但老天是公平的，十年河東、十年河西，2020年世界銀行估計，電池材料最重要的鋰金屬，若要滿足全球需求，得要地球庫存量五倍，但地球沒那麼多鋰。且開採鋰礦時，平均每噸鋰需消耗約200萬公升水，鋰電池又要用到稀土，都讓環保人士詬病。為了找替代材料，回頭發現，鈉在地殼化學元素平均含量是鋰423倍，分布廣泛，多到食鹽都有，價格遠低於鋰，於是40年後，胖子鈉電池捲土重來，敗部復活！

一張表看懂鈉電池與鋰電池戰力

之前談過六個判斷電池技術潛能的基本邏輯：能量密度高、壽命長、充放電速度快、耐熱耐寒、安全性高、達可商業化成本。可用下表比較鈉電池與鋰電池這六面向戰力：

▲ 鈉電池與鋰電池比較表。（Source：顏文群整理）

胖子鈉電池最大競爭力可能來自碳中和時代機遇，不用稀土、省水，比鋰電池環保

鈉電池和鋰電池供應鏈非常類似，很多地方通用，比同樣是鋰電池家族的固態電池更容易產能切換，接下來幾年隨鈉電池量產，成本優勢很快展現。

鈉電池最大競爭力可能來自碳中和時代給予的機遇。極端氣候事件頻傳、能源短缺，都迫使製造商找尋產品低碳、甚至零碳的轉型機會。鈉電池因不需開採鋰礦，避免鋰礦開採時使用化學品對土地的傷害及大量水資源消耗；鈉電池製造過程，也不使用石墨為負極材料，再次減少製備石墨時需要的3,000°C超高溫製程，大幅減少能耗，自然降低碳排放，相比起鋰電池更環保。

從胖子鈉電池的故事學到，人生就是馬拉松，不是短跑，千萬不要失志而放棄綠色產業奮鬥，十年河東、十年河西，健健康康活著，時代轉換時，抓住自己的機遇。

（作者：顏文群；本文由 綠學院 授權轉載；首圖來源：Image by Freepik ）