1,适合的负极材料是什么?做实验可以用钠金属或别的什么示范一下,但实际应用呢?作者也提到了,在没找到高效、不稀缺、低成本、易加工负极材料之前,实际应用还只是个希望。
2,适合的电解液/电解质是什么?作者依然使用了常用的钠离子、锂离子电池所用的电解液体系。从电化学数据来看,可能存在着电解液副反应,电池的循环稳定性和寿命都很差。是否是由于电解液还是其他原因,不详。
3,如此一个多相反应,先天就不利于电池材料。电池材料反应时结构变化越小越好,固溶体反应是第一选择(比如现在普遍采用的钴酸锂、三元等),结构变化不大的两相反应是第二选择(LFP有点另类,但有研究表明其实纳米LFP的“两相”反应其实仍是一种类固溶体反应)。多相反应是最不理想的选择。多相反应电压平台多,不稳定,材料结构变化大,多次循环后会更加恶化。因此,能够反应三四个锂离子的材料有的是,比如钒氧钒酸锂系列,但为什么没有广泛应用?就是因为存在着各种问题。
4,低电压。这又是一个致命的问题。假如电压低伏,那能量密度就减少倍(假设容量一致)。由于是羰基C-O体系,电压先天低。而钠离子体系中早有日本人Yamada利用硫酸铁/亚铁系统可以得到高达的电压。虽然那个体系的容量低一些,但能量密度也不比这个体系差太多。(这篇文章声称正极可以达到726wh/kg, 呵呵,就看怎么理解这个数字)
5,金属有机化合物密度低,这是一个致命的缺陷。密度低导致体积容量/能量密度低,电池体积就要变大。这对于更轻薄、更小巧的电池方向而言背道而驰。无论装在手机还是汽车里,电池体积变大都是不可接受的缺陷。这个钠离子电池的最大卖点是廉价。但因为其性能还有太多槽点,这个廉价所能带来的真正价值也要打个问号。锂资源其实不是一种极度稀缺的资源。目前的高价主要是市场因素和开发不够,还有地缘因素等。廉价高质量的盐湖大部分在南美,开发周期比较长;锂矿石路线成本较高,但技术的进步的空间还很大;更重要的是,锂是可以回收利用的一种材料,只是目前的技术、投入都没达到规模。相信未来这方面如果更好地整合,锂离子的优势还是远远大于钠离子。况且锂离子领域还有众多值得突破的领域,比如直接使用锂金属作为负极。如果这一点块得到突破,锂电池的性能会极大地提升一个台阶。锂硫等更便宜、高能的体系也会解锁。