鈉離子電池工作原理與鋰離子電池相似,同為嵌脫式電池,工作原理同為“搖椅式充放電”。鈉和鋰同為堿金屬元素,兩者的物理與化學性質相似。因此,鈉離子電池的工作原理也與鋰離子電池一樣,作為嵌脫式二次電池,依靠Na+在電池正負極之間移動實現充放電。充電時,Na+在電勢差的驅動下,從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極,電子經由外電路由正極到達負極,實現充電過程,此時負極處于低電勢富鈉態,正極處于高電勢貧鈉態,嵌入負極的 Na+越多,充電容量越高;放電時,發生相反的過程,Na+從負極脫出,嵌入正極,正極回到富鈉態,回到正極的 Na+越多,放電容量越高。
鈉離子電池的封裝形態、生產工藝與鋰電池相似,產線兼容。鈉電池的封裝形態與鋰電池相似,可分為圓柱、軟包、方形硬殼三大類。生產工藝高度重合,包括極片制造和電池裝配兩個步驟;區別之處在于,鈉離子電池采用鋁箔作為負極集流體,正負極采用相同的鋁極耳,極耳焊接等工序可以更簡化,整體上,鈉離子電池的生產工藝與鋰離子電池類似,現有的鋰離子電池組裝生產線稍加修改后就可以用來生產鈉離子電池,鋰電產業鏈基礎完善,為鈉電池的產業化提供了良好基礎。
鈉電池成本優勢來源于:(1)鈉資源地殼含量高,且全球分布廣泛,原材料成本低廉。鋰與鈉同屬堿金屬元素,在物理與化學性質上較為相似。鋰元素在地殼中含量只有 0.0065%,且分布不均勻,70%的鋰分布在南美洲地區。隨著全球電動化加快,鋰資源進入供不應求的供需格局,我國是世界電池制造大國,但 80%的碳酸鋰依賴進口,鋰電池的應用受到鋰資源的嚴重限制,截至 2022 年9 月,電池級碳酸鋰價格逼近 50 萬元/噸。而鈉元素在地殼中豐度為 2.75%,位居所有元素第六位,以鹽的形式廣泛存在于陸地與海洋中,獲取便捷度高,碳酸鈉的價格僅為 3000 元/噸,鈉離子電池相比鋰電池有非常大的資源優勢和價格優勢。