|
鋰電池極片機(jī)理、微觀結(jié)構(gòu)如何？怎么制備出來(lái)？來(lái)這里報(bào)名了解！
來(lái)源：輕型電動(dòng)車 鈉離子電池逐漸成為電池行業(yè)熱點(diǎn)，是電池產(chǎn)業(yè)下一個(gè)十年的精彩看點(diǎn)。 5月21日，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群在公司股東大會(huì)上透露，將于今年7月份左右發(fā)布鈉電池。在談及電池技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，曾毓群講到：“我們的技術(shù)也在發(fā)展，我們的鈉離子電池已經(jīng)成熟了?！?/section>對(duì)于鈉離子電池的成本問(wèn)題，曾毓群表示，由于是新興的電池技術(shù)，鈉離子電池不是剛推出來(lái)就很便宜，因?yàn)槟壳暗墓?yīng)鏈規(guī)模還很小，不夠成熟，鈉離子電池可能比鋰離子電池貴一些。無(wú)獨(dú)有偶，在今年1月17日舉辦的“第七屆中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇”上，中國(guó)工程院院士陳立泉發(fā)表了主題演講，重點(diǎn)提到了中科院胡勇勝團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的鈉離子電池。陳立泉院士在論壇上表示：“全世界的電能都用鋰離子電池儲(chǔ)存，根本不夠，鈉離子電池是新電池的首選，為什么介紹鈉離子電池呢?因?yàn)殇囯x子電池現(xiàn)在全世界都在做，如果說(shuō)全世界的車都用鋰離子電池來(lái)開(kāi)，全世界的電能都用鋰離子電池儲(chǔ)存，根本不夠，所以我們一定要考慮新的電池，鈉離子電池是首選。鋰的含量是相當(dāng)少的，只有0.0065%，鈉的含量2.75%，應(yīng)該說(shuō)鈉的含量相當(dāng)多。”中科院研發(fā)的鈉離子電池，已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，具有優(yōu)異的高低溫性能、倍率性能、循環(huán)性能，同時(shí)成本還低于鋰離子電池，具有非常廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用場(chǎng)景。陳立泉院士是寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群的博士生導(dǎo)師，師徒二人的團(tuán)隊(duì)都在鈉離子電池這個(gè)賽道投入重注，并先后實(shí)行產(chǎn)業(yè)化，意味著在鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈之外，即將誕生一個(gè)新的產(chǎn)品領(lǐng)域，成為電池企業(yè)奮力搶占的高地。在電池的發(fā)展史上，鋰離子電池從理論研究到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，走過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)光，1990年開(kāi)始實(shí)行商業(yè)化，如今已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的電池類型，從消費(fèi)電子產(chǎn)品到電動(dòng)汽車、電動(dòng)船等移動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備，再到應(yīng)急電源或儲(chǔ)能電站等半移動(dòng)或固定儲(chǔ)能裝置，大大改變了人類的生活和工作方式。但是隨著對(duì)鋰離子電池需求的快速增長(zhǎng)，鋰資源的供應(yīng)情況卻變得越來(lái)越緊張，已經(jīng)成為全世界關(guān)注和爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2018年報(bào)告顯示，全球鋰資源儲(chǔ)量約5300萬(wàn)噸，其中阿根廷占18.5%、玻利維亞17.0%、智利15.8%、中國(guó)13.2%、美國(guó)12.8%、澳大利亞9.4%。作為全球第四大鋰儲(chǔ)量國(guó)，我國(guó)理應(yīng)不受鋰資源短缺的困擾，但現(xiàn)實(shí)卻是我國(guó)80%的鋰資源供應(yīng)依賴進(jìn)口，是全球鋰資源第一進(jìn)口國(guó)，鋰資源已經(jīng)成為影響我國(guó)國(guó)家安全的戰(zhàn)略性資源。尋找鋰離子電池的替代或備選儲(chǔ)能技術(shù)，勢(shì)在必行。在此背景下，與鋰離子電池具有相似工作原理的鈉離子電池受到了越來(lái)越多的研究人員的重視，由于地殼中鈉資源儲(chǔ)量豐富，且在全球范圍內(nèi)分布廣泛，使鈉離子電池具有大規(guī)模應(yīng)用的巨大潛力。因此，鈉離子電池可作為鋰離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的重要補(bǔ)充技術(shù)，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。針對(duì)鈉離子電池的研究可以追溯到20世紀(jì)70年代，近10年來(lái)鈉離子電池的相關(guān)研究更是迎來(lái)了井噴式增長(zhǎng)。2011年，全球首家專注鈉離子電池工程化的英國(guó)FARADION公司率先成立，之后在全世界范圍內(nèi)鈉離子電池公司雨后春筍般如約而至。目前國(guó)內(nèi)外有近二十家企業(yè)對(duì)鈉離子電池進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化相關(guān)布局，主要包括英國(guó)FARADION公司、美國(guó)Natron Energy公司、美國(guó)Aquion Energy公司、法國(guó)NAIADES計(jì)劃團(tuán)體、日本岸田化學(xué)、松下、三菱以及我國(guó)的中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源、星空鈉電等公司。其中歐洲因其鋰、鈷等重要鋰電上游資源缺乏，相對(duì)重視鈉離子電池的發(fā)展。我國(guó)首家鈉離子電池公司中科海鈉成立于2017年，雖然晚于其他國(guó)家，但是依托于中國(guó)科學(xué)院物理研究所（下文簡(jiǎn)稱物理所）的技術(shù)，目前在技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)上都已初具規(guī)模。除了中科海納等初創(chuàng)型企業(yè)之外，以寧德時(shí)代為代表的電池巨頭，也早已關(guān)注鈉離子電池的發(fā)展趨勢(shì)，并開(kāi)展了產(chǎn)業(yè)化方面的研究。鈉離子電池，已經(jīng)具備了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的市場(chǎng)條件和技術(shù)條件。根據(jù)最新的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了鈉離子電池的諸多優(yōu)勢(shì)，除了鈉資源儲(chǔ)量豐富的優(yōu)勢(shì)之外，還具有高低溫性能優(yōu)異、倍率性能好、安全性高、可用低鹽濃度電解液等優(yōu)點(diǎn)，一些技術(shù)指標(biāo)甚至優(yōu)于鋰離子電池，展現(xiàn)出巨大的開(kāi)發(fā)潛力。正極材料：目前鈉離子電池的正極材料主要有鈉過(guò)渡金屬氧化物、鈉過(guò)渡金屬磷酸鹽、鈉過(guò)渡金屬硫酸鹽、鈉過(guò)渡金屬普魯士藍(lán)類化合物等幾大類。正極材料的差異，是鈉離子電池有別于鋰離子電池最大的地方。負(fù)極材料：軟碳、硬碳、過(guò)渡金屬氧化物等，考慮負(fù)極材料的成本、穩(wěn)定性、循環(huán)性能等指標(biāo)，最容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化的，仍然是碳材料。電解質(zhì)：鈉鹽+溶劑，除鈉鹽之外，溶劑與鋰離子電池差別不大。外形封裝：圓柱、軟包、方形，與鋰離子電池基本相同。鈉離子電池的能量密度可以做到150Wh/kg上下，與磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池比較接近，循環(huán)壽命可以做到3000~6000次，與磷酸鐵鋰相當(dāng)，優(yōu)于錳酸鋰和三元鋰，熱穩(wěn)定性和安全性與磷酸鐵鋰基本相當(dāng)。電池成本分析，鈉離子電池的BOM成本約為0.25元/Wh，而磷酸鐵鋰的BOM成本已超過(guò)0.35元/Wh，理論上鈉離子電池材料成本比磷酸鐵鋰電池低30%以上。但現(xiàn)階段鈉離子電池體系由于制備工藝不成熟、生產(chǎn)設(shè)備有待改善，導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)品一致性差，生產(chǎn)良率不高，生產(chǎn)成本明顯高于鋰離子電池，一定程度上抵消了材料成本優(yōu)勢(shì)。隨著產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，以及制程工藝的完善、生產(chǎn)設(shè)備的改良，鈉離子電池的成本優(yōu)勢(shì)將會(huì)逐步凸顯出來(lái)。總結(jié)來(lái)說(shuō)，鈉離子電池具有較為明顯的成本優(yōu)勢(shì)（大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化之后），在循環(huán)壽命、安全性方面與磷酸鐵鋰相當(dāng)，在倍率性能、高低溫性能方面都不弱于各種類型的鋰離子電池，因此比較適合對(duì)能量密度要求不高，但是對(duì)成本比較敏感，或者對(duì)循環(huán)壽命要求比較高的應(yīng)用場(chǎng)景，比如輕型電動(dòng)車、中低續(xù)航的新能源汽車（300公里續(xù)航以下）、備用電源、基站電源、電力儲(chǔ)能、工程機(jī)械、工業(yè)車輛等。目前鈉離子電池仍然處于產(chǎn)業(yè)化的早期階段，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，都不可能取代鋰離子電池，兩者更多的是互補(bǔ)關(guān)系，各自滿足不同細(xì)分市場(chǎng)的應(yīng)用需求。同時(shí)，在產(chǎn)業(yè)鏈的完善、產(chǎn)品系列的豐富、性能的成熟、標(biāo)準(zhǔn)的制定、市場(chǎng)的認(rèn)可等方面，鈉離子電池仍然有很長(zhǎng)的路要走，沒(méi)有十年時(shí)間，很難形成一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)。
|
