往期回顧：
2. 替代電池技術
2.5 金屬硫電池
2.5.2 鈉硫室溫電池
即使鈉硫室溫(Na-S RT)電池(TRL 4)的技術成熟度仍然遠遠落後於Li-S電池，但它們代表了一個非常有趣的替代方案，因為它們用Na取代了資源關鍵的Li。總的來說，這是一種幾乎完全不含有問題原材料的儲存解決方案，並且可以非常經濟有效地生產。雖然Na-S HT電池已經取得了一些商業突破，但RT技術仍處於研究階段，目前還沒有已知的商業活動。
技術
Na-S的放電電壓為2.3 ~ 1.7 V。在短期內，300 Wh/kg的能量密度是可能的。理論上，能量密度可以達到1200 Wh/kg以上，大約是Li-S理論值的一半。到目前為止，實驗室概念的結果只顯示了低倍率<1C的迴圈。
套用和市場相關性
Na-S RT電池在固定儲存領域的套用與Na-S HT電池類似。Na-S高溫電池的加熱和安全特性似乎適合於中到大規模部署，例如在百萬瓦時儲存中。然而，隨著RT電池的可用性，Na-S電池可以在未來以更小的規模和更低的復雜性部署。
Na-S電池的理論能量密度對於行動應用來說也很有趣。在體積能量密度方面，Na-S電池還沒有達到Li-S或LIB的基準。由於Na-S電池的技術尚未成熟，因此無法確定進入市場的具體時間，但專家們預計在2035年之後可能實作商用化。
成本、資源、生產和供應鏈
到目前為止，還沒有Na-S電池的供應鏈。金屬鈉不能作為箔片，只能以棒狀購買。對於電池生產，假定Li-S電池具有可轉移性。
由於金屬鋰是Li-S電池電池成本的主要驅動因素，因此用鈉代替鋰幾乎完全消除了原材料價值。同樣，當使用Na時，Al也可以用作陽極側的電流導體，與Cu相比，這將進一步降低成本。
2.5.3 鈉硫高溫電池
20世紀60年代，福特汽車公司的Weber和Kummer首先描述了Na-S - HT電池，作為固定式儲能系統，Na-S - HT電池已經取得了商業上的突破。由於其工作溫度高，這種電池系統也被稱為熱電池或熔融鈉電池，不應與在室溫下工作的Na-S RT電池混淆。
技術
Na-S HT電池的主要成分是由陶瓷β-氧化鋁組成的固體電解質和液態的Na和S電極。電解質僅對鈉離子具有滲透性，用作圓柱形管，其中放置液態鈉作為陽極。這些電池在電和機械上相互連線，並被安置在一個溫度保持在300-350°C範圍內的熱罩中，以保持電極的液態。單獨的熱管理系統在執行過程中提供初始加熱和消散電池的余熱，由於安全問題，最高溫度範圍不應超過360°C。
套用和市場相關性
Na-S - HT電池已經商業化幾十年了。雖然大多數Na-S HT電池已在日本和美國投入使用，但該技術在歐洲的討論和使用越來越多。貨櫃系統具有快速響應時間和6-7小時或1/6℃的典型放電持續時間，可延伸到數十或數百百萬瓦時，因此預定用於大型電池儲存計畫和電網規模服務。阿聯部署了世界上最大的電池儲存系統之一，總容量為648百萬瓦時。隨著200多個Na-S高溫電池計畫的投產，全球已部署的儲能容量已經>4.2 GWh。
成本、資源、生產和供應鏈
Na-S - HT系統已經建立了生產流程。鈉和硫是豐富的原材料，電池整合到模組或儲存系統是完全自動化的。以陶瓷固體電解質的形式生產陶瓷元件已經得到了很好的研究和發展。Na-S HT電池的系統級成本約為300-450歐元/千瓦時。因此，大批次和低成本的生產可能有利於進一步部署，因為生產和供應沒有主要障礙。Na-S - HT電池的回收被認為相對容易。
2.6 金屬空氣電池
雖然初級金屬空氣(Me-air)電池已經被廣泛使用(例如，鋅空氣電池通常用於助聽器)，次級Me-air電池是當前研究努力的主題。在Me-air電池中，能量來自金屬和O2之間的化學反應，與其他型別的電池不同，O2不是作為活性材料保存在電池內。這意味著電池容量由陽極容量決定，允許理論上高的放電容量。氧氣要麽從周圍空氣中捕獲(開放式系統)，要麽透過連線的氧氣罐輸入(封閉式系統)。然而，這兩種系統都面臨著特定的挑戰。雖然從周圍空氣中捕獲氧氣意味著必須壓縮空氣並清除其他成分，如二氧化碳(堿性電解質中的碳酸鹽形成)，以防止對電池壽命和其他特性產生負面影響，但連線的O2罐需要足夠的空間和額外的聚集體。含水Me-air電池中的水管理也相當復雜，特別是在環境空氣濕度波動較大的情況下。
2.6.1 鋰空氣電池
技術
鋰-空氣電池由於其較高的理論能量密度而被認為是有前途的。雖然這項技術在過去幾十年中得到了越來越多的研究和實質性的改進，但仍然需要基礎研究(TRL 2-3)，並且只開發了少數樣品。
大多數研發工作都花在非水(有機)系統上，因為它們的理論能量密度高，電池設計相對簡單。比能根據形成的LiO2而變化，假設電壓為~ 3V, Li2O2的比能為~ 3500 Wh/kg。在樣品中，相對較高的能量密度目前只能在低迴圈下實作(例如，500 Wh/kg進行10次迴圈，反之亦然)。高活性的鋰金屬陽極顯示持續形成枝晶，導致安全問題。雖然與非水電池相比，水電池和固體鋰空氣電池的關鍵問題更少，但它們的比能量也更低(約2170 Wh/kg)，這使得它們不那麽有吸重力。
套用和市場相關性
電化學可充電鋰-空氣電池最有可能用於固定儲存套用。這些套用的潛在市場份額估計在5%左右。進一步的套用可能是電動汽車，甚至無人機或高空偽衛星(HAPS)。然而，所有這些都伴隨著進一步的挑戰，因此，它們是爭論的物件。預計在未來10-15年內不會有商業套用。
成本、資源、生產和供應鏈
由於材料節省和使用更便宜的材料(通常是用於GDE的碳改性而不是石墨)，鋰空氣電池的電池成本預計將低於LIB電池。然而，它們仍然需要鋰，這是最昂貴的元件之一。由於低TRL，鋰-空氣電池的成本估算非常不確定；潛在的電池組價格估計在70到200歐元/千瓦時之間。
（未完待續）
