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鈉離子電池（SIB）是一種基于“搖椅式”充放電機制的二次電池。其工作原理與鋰離子電池（LIB）高度相似：充電時，鈉離子（Na?）從正極脫出，經電解液嵌入負極；放電時則反向運動。核心區別在于活性載流子為地球上儲量豐富、分布廣泛的鈉元素（地殼豐度約2.3%，遠高于鋰的0.006%），這為解決鋰資源短缺和成本問題提供了關鍵路徑。
圖1 搖椅式電池
Part.1
產業鏈全景：從材料到應用
鈉電池產業鏈主要變化集中在中游和正極。鈉電池的產業鏈結構與鋰電池相似，負極、電解液、隔膜基本保持目前的競爭格局，集流體不再需要銅箔。主要技術路線的電池企業不同，所需要的正極材料或其關鍵材料也不同。
上游材料：正極材料（層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍類等）、負極材料（硬碳為主）、電解液（鈉鹽+溶劑）、隔膜、集流體（正極和負極都可用鋁箔）。
中游制造：電池芯制造（極片涂布、卷繞/疊片、注液、封裝）、模組與電池包集成（Pack）。
下游應用：大規模儲能（電網側、發電側、用戶側）、電動兩輪車/低速電動車、啟停電源、備用電源等領域，在成本敏感型儲能場景優勢顯著。
Part.2
核心正極材料體系
層狀氧化物 (NaxTMO?)：制備工藝成熟、能量密度較高（如銅鐵錳基體系），但存在相變復雜、循環穩定性挑戰，類似鋰電NCM/NCA。
圖2 Apreo 2拍攝獲得的層狀氧化物結構
聚陰離子化合物：以磷酸鹽（如Na?V?(PO?)? - NVP）、硫酸鹽（如Na?Fe?(SO?)?）、氟磷酸鹽（如Na?V?(PO?)?F? - NVPF）為代表。具有穩定開放框架結構、優異熱/電化學穩定性及長循環壽命，但能量密度和電子電導率相對較低，常需碳包覆/納米化。
圖3 Apreo 2拍攝獲得的聚陰離子化合物結構
普魯士藍類化合物 (PBAs)：具備理論容量高、成本低、倍率性能好的優勢，但結晶水難以徹底去除，影響循環穩定性與庫倫效率。通式為AxM[Fe(CN)6]y·zH2O (A=Na, M=Fe, Mn, Ni等)。
圖4 普魯士化合物空間結構
Part.3
掃描電鏡 ：鈉電池材料表征利器
掃描電鏡憑借其高分辨率和大景深成像能力，在鈉電池研發中扮演著不可或缺的角色。
形貌觀測：直接觀察正/負極材料顆粒的尺寸、形貌、均勻性（如硬碳孔隙結構、層狀氧化物片狀形貌），評估材料合成質量。
電極結構分析：觀察電極涂層均勻性、厚度、孔隙結構以及活性物質/導電劑/粘結劑分布狀態。
失效分析：檢查循環后電極材料顆粒破碎、團聚、裂紋等機械失效現象，揭示容量衰減機制。
結合EDS：進行微區元素分布Mapping，確認材料組分均勻性、雜質分布、表面修飾效果等。
Part.4
賽默飛Apreo 2助力鈉電研發
鈉離子電池憑借其資源與成本優勢，已成為儲能和特定動力應用領域極具潛力的“后起之秀”。層狀氧化物、聚陰離子和普魯士藍三大正極材料體系各具特色，共同推動性能優化。先進表征技術如掃描電鏡，則為深入理解材料微觀結構與電池失效機制提供了關鍵支撐。賽默飛超高分辨場發射掃描電鏡Apreo 2兼具低電壓高質量成像和多功能分析性能于一體，采用雙引擎技術，超低電壓下可直接分析鈉電池材料，且無需做噴鍍處理。如圖2和圖3展示案例所示，在低電壓下，直接將鈉電正極粉體置于Apreo 2電鏡中進行拍攝，同時憑借快捷的FLASH功能，設備可自動執行精細調節動作，只需移動幾次鼠標，就可完成必要的合軸對中、消像散和圖像聚焦校正，即使電鏡初學者也能充分發揮Apreo 2的最佳性能。
隨著材料創新、工藝成熟與產業鏈協同發展，鈉離子電池有望在構建可持續能源體系中發揮越來越重要的作用。
