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桂电王凤副教授:长循环、低成本钠离子电池研发与产业化(报告)
2022年11月23日 发布 分类:行业要闻 点击量:69
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随着锂价高速飞涨,钠离子电池得到极大关注,尤其是当前处于快速成长期的储能市场,更是急迫需要低成本、长寿命和高安全的储能技术,而钠元素在地壳中储量丰富,资源分布广泛,受地域影响较小,其单质、化合物及前驱体与锂的相关资源相比,价格上优势明显。另外,从价格上来看,除了相关钠资源的价格优势外,由于钠与铝不会形成合金,所以对于钠离子电池产业来说,可以选用成本廉价的铝集流体来代替锂离子电池中的铜集流体,从而进一步降低钠离子电池的生产成本。尽管钠离子电池的能量密度和功率密度明显低于锂离子电池,但大规模储能应用对电池的能量密度和功率密度要求并不高,使得安全、廉价的钠离子电池得到了众多关注。当然,除了储能这个大块头,在锂资源非常紧张的当下,车企成本压历山大,甚至有些厂家(部分造车新势力)说我们卖一辆车亏5-12万(听起来就像我们卖车就是在做慈善)。因此有望大幅降低成本的钠离子在乘用车领域也是非常值得期待的,据公开资料称规模化的钠离子电池较锂离子电池成本可以大降约30%。

目前钠离子电芯单体能量密度可达140-160Wh/kg,接近LFP(主流的磷酸铁锂电池单体能量密度在160Wh/kg附近,目前最高或可达200Wh/kg)水平,从快充和低温性能来看,头部厂商钠离子电池产品在充电15分钟的情况下就能达到80%的容量,在零下20℃的低温环境下,仍能保持90%以上的放电保持率。2021年7月,宁德时代就发布了第一代钠离子电池,电芯单体能量密度达到160Wh/kg,创下全球最高水平,2023年将开启钠离子电池产业化元年。

钠与锂虽处于同一主族,其物理化学性质与锂有诸多相似之处,但电极材料体系却无法简单复制,需对Na+与电极材料之间的反应机理作研究。正极材料作为钠离子电池的重要功能组成部分,是影响电池可逆容量和工作电压的关键,因而开发性能优异的正极材料对于钠离子电池的产业化应用至关重要。正极材料主要包括氧化物类(隧道结构和层状结构)、聚阴离子类和普鲁士蓝类。在各类正极材料中,层状过渡金属氧化物具有能量密度高、制备工艺简单、价格低廉、产业化相容性好等优势,为钠离子电池的产业化提供了有效的解决方案,正受到广泛关注和高度重视。层状过渡金属氧化物是近年来最受关注的钠离子电池正极材料之一,它的一般通式为NaxMO2(0.45≤x≤1,M为过渡金属)。层状金属氧化物的结构是由过渡金属层与碱金属层交替排布而成,其中过渡金属层是由重复的MO6八面体共棱连接而成,钠离子则处于过渡金属层之间,形成碱金属层。在众多层状氧化物中,P2型锰基层状氧化物由于具有理论比容量高、工作电压适宜、原材料丰富及环境友好等优点,被认为是最具应用前景的钠离子电池正极材料之一。

从负极材料角度看,钠离子电池的负极材料与锂离子电池负极材料的一个很大的区别在于,目前商业化的锂离子电池负极材料石墨,并不能作为钠离子电池负极使用,即钠离子无法在石墨层间进行可逆的存储。对于钠离子电池,硬碳是目前比较主流的低成本负极材料的候选体系。另外,其他碳材料、合金型负极、转化反应负极以及嵌入类负极也是正在开发的钠离子电池负极体系。

当然,对于钠离子电池而言,其电极材料目前还存在诸多问题需要克服和解决。目前钠离子正负极材料中的研究进展如何?钠离子电池产业化进展如何?对相关内容感兴趣的小伙伴,可以关注“2022年全国新能源粉体材料暨增效辅材创新发展论坛(第二届)”,届时来自桂林电子科技大学新能源材料与器件专业系主任王凤博士,将现场分享报告“长循环、低成本钠离子电池研发与产业化”,报告主要包含如下三个部分:

1)锰基层状钠离子正极材料研究进展;

2)生物质硬碳负极材料研究进展;

3)钠离子电池产业化进展及展望。

想要进一步了解钠离子电池的企业家朋友,可以直接联系会务组李幸萍女士13168670536。PS:更多会议详情,参会企业名单,报告内容,可以点击链接查看。

报告人简介

王凤博士/副教授

桂林电子科技大学新能源材料与器件专业系主任

王凤,女,博士,硕士生导师,副教授,桂林电子科技大学新能源材料与器件专业系主任,主要致力于钠离子正极材料材料、锂离子正极材料研究,目前主持、参与省部级及以上项目10多项。迄今已在 Energy Storage Materials, J. Power Sources, Electrochimica Acta, Journal of Alloys and Compounds, Applied surface science等权威期刊发表学术论著20多篇,担任Energy, Journal of Alloys and Compounds等期刊审稿人。入选“桂林市百名博士下企业名单”,被聘为广西纳维科技有限公司高级顾问。


2022珠海新能源论坛会务组

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