钠离子电池产业现状及进展交流纪要

专家分享-钠离子电池的背景情况:
钠离子电子的储能机理和锂离子电池是一样的。都是利用离子在正负极之间的迁移来实现电能的储存和释放。钠离子本身也带正电荷,但是钠离子半径比锂大1/3,所以移动比锂慢,能量密度比离子锂电池低。但是钠资源非常丰富。锂能源材料国内非常少,主要靠进口,未来的成本越来越高。钠资源是锂资源的1000倍,从成本看,比锂矿多。但是钠自理电池的技术还不成熟,目前主要工作还是在实验室。
按资源优势,是最有可能成为替代锂的资源。能量密度低,所以多能量密度要求高的就不适合,例如手机、笔记本电脑的应用替代就不行,但是对储能,电动车,体积比较大的,能量密度要求比较低的还是有较大的市场需求。钠离子电池未来不会一开始应用在乘用车,因为他们对能量密度要求高,但是电动大巴可以。分布式储能,电网的储能,场景很大,有很大的应用前景。

技术进展方面:从研发的角度,目前钠电池的正负极材料借鉴了锂离子电池的材料体系。经过测试,正极还是用层状电极材料类似锂电里面的锂钴氧后者三元,这是将来有希望大规模生产的。另外的还有磷酸盐体系,但如果要把磷酸铁锂变成磷酸铁钠,磷酸铁钠的储钠性能很差,所以可能要用其他的元素替代或者优化,例如磷酸钒钠或者磷酸锰钠之内的,但是也是磷酸盐体系。
另外就是普鲁斯兰类的体系,普鲁斯蓝类的光电循环比较稳定,但是缺点是能量密度比较低,容量也比磷酸盐和轮状材料低。所以现在还没有确定三大材料体系,哪个组好。负极在锂电里面最成熟的是石墨。但是用石墨作为负极材料,性能非常差,不能做强大的用途。
另外的硬碳材料做负极很不错,硬碳材料是一种稍微杂乱排列无定形的结构材料。这种硬碳材料的储钠性能,目前的实验室结果是可以和目前石墨处理的性能相媲美。所以现在负极方面最好的电池负极材料就是硬碳,但是硬碳还没有大规模量产的生产商,但是有些生产企业已经在布局硬碳的量产,但是准确时间还不确定。

锂电池的电解液用的是六氟磷酸锂溶液,钠电池用的是六氟磷酸钠溶在碳酸锂,运行起来的效果很好。如果要用于高压电的话,要用到高氯酸钠,就是把溶解的盐稍微换一下。但无论如何,和锂电的电解液非常相近,溶剂不变。隔膜完全可以用和锂电池一样的隔膜。负极可以用铝箔作为节流机,因为铝箔比铜箔的成本要低很多,用铝箔做负极可以降低集流体。集流体的制造工艺和锂电的制造工艺也是非常的类似。

所以锂电的生产线稍微调整一下就可以进行钠离子电池的生产,所以如果电池厂想要转型,它的重置成本不会太大。现在量产最大的问题还是这是兴起的技术,要从实验室到产业化去推广,他的技术稳定性以及材料的成熟度不会很高。

Q&A
1. 低温情况下钠离子表现更好,现在是不是真的可以达到160wh/kg?
理论上可以达到。但是没有给循环寿命的参数。目前的循环稳定性不好。市面上电动车要求2000次,但是现在研究只能是1000次。160wh/kg。快充15分钟80%的电量,理论上没问题。低温情况更好由于没有材料的组份和参数,所以保持怀疑。钠电池体积比锂电池大,动力学性能会相对差一些,钠离子的移动会慢。钠离子同时也存在受低温的影响。一般来说钠离子的低温性能比锂差,但是不知道宁德时代是否采用了新技术。

2. 循环寿命的主要影响因素是什么?循环寿命的指标之后的提升空间有多大,然后大概预计可能在什么时候能满足作为储能电池的循环?
正负极材料的结构稳定性。钠离子可逆的拖嵌,正极材料是经济材料,这个材料可以发生变化。有些材料的相对稳定性好,所以可以保持循环寿命。钠离子的循环没有其他的好,主要是体积过大,对材料结构的破坏更大,从长寿命来看可以达到1000次。但是这个问题在将来通过技术可以得到解决。可以使材料更加稳定。未来3-5年,加起来可以循环3000-4000次没有问题。

3. 如果都替换掉正负极材料,钠离子替换锂的话,成本比现在有多少下降?
现在钠离子还没有量产,现在主要还在实验室,材料花费比现在产业化的锂要高。
但进行量产后,加入整个生产工艺和锂电池持平,整个成本可以降低50%左右。但是现在还没有确定正负极材料,所以无法估算。负极稍微比锂稍微有点优势。大的优势还是在正极,因为在正极里先对金属离子方面,锰的相对性能更加稳定,基于钠锰氧的体系,里面再参入一些镍或者钴铁之类的元素,并不会太贵。
但是锂电都在做高镍,里面的钴和镍不能少,成本比锰高很多,但是用锂锰氧,锰多的话性能就会很差。但是锰在钠里面可以用做大量的稳定元素,不用用镍和钴。用锰作为主要的金属元素结合碳酸钠,在量产以后,成产成本比现在的锂电池会大幅度的降低。

4. 现在国内的锂离子电池的公司,从技术上比较一下,有没有什么公司是比较领先的?
主流的企业里,CATL的企业有团队做钠离子电池,他们的研发团队比较大,在布局的考虑会长远一些,他们现有钠离子电池,也有新闻发布。所以他们的技术比较领先,另外很多高校现在都在做研发,例如中科院孵化了中科海纳,专门做钠离子电池。上海交大在绍兴孵化了钠创新能源,主要做储能电池,也是初创的钠离子电池公司。这两个是专门做钠离子电池的研发和产业话的,不做锂电池。宁德时代主业还是其他,只是做了点钠方面的研发。
但是现在的钠离子电池都并不成熟,尽管CATL说明后年会进行量产,但是他们的产品应该也只还处于实验室阶段。

5. 中科海纳开发出了一款钠电池,能量密度大概145wh/kg,循环寿命可以达到4500次以上,你如何看?
循环寿命要看在什么条件下,一般来说循环2000次就很不错了,但是如果充电在80%的范围内充放电的话可以达到3000-4000次。循环的寿命高取决于充电的截止电压,因为截止电压提高0.1伏,它的循环寿命会下降很多。中科海纳的正极材料也是基于层状材料,基于钠锰氧的体系,里面做了些铜铁钴之类的元素掺杂,负极用的也是硬碳。电解液用的也应该是六氟磷酸钠

6. 国家在产业政策有什么具体措施
国家层面很支持,但是还没有具体措施。国家电网和科技部,布局了很多钠电池项目和投入了资金鼓励科研单位和企业申请。国家电网针对储能难的应用,包括风电太阳能的储能站,钠离子的需求都投入了经费研发。其他的暂时没有,不过会陆续推出政策。

7. 钠电池的制造设备和锂电池有什么区别?
材料的制造设备几乎一样。只是把原材料换一下。锂电的三元材料或者钴酸锂都是用工程电和固相法支配,正极材料生产线投入的原材料主要是碳酸锂,氧化镍,酸苯或者金属盐加上碳酸锂或者氢氧化锂。钠电池里面就是金属盐不变,就是把碳酸锂或者氢氧化锂换成碳酸钠和氢氧化钠,但整个合成工艺是一样的。
对于正极的生产商来说,可以基本沿用目前的锂电正极生产设备,但是具体的生产参数和条件上要做些调整。但是设备是基本相同的。石墨方面的差别也不会太大。电解液方面也基本类似,就是把溶解的六氟磷酸锂换成六氟磷酸钠,但和整个锂电池的生产线差别不大。

8. 如果钠离子能做固态电池的话,能量密度能提升多少?是不是性价比会更高一些?
钠离子的固态电池优势不太大。一方面它的技术成熟度目前来看还比较低,主要问题是钠电池的固态电解质没有特别好的固态。而且现在固态电池也不是很成熟,这也是现在固态电池需要突破的壁垒。或者把电解液换成固态电解质。但是固态电解质至今没有特别好的。正负极材料现在比较常用的就是层状材料或者硬盘材料,但钠离子的体积比例较大,在固体里面迁移更不容易,它的离子导电率在电解质里面比较差。所以如果要做固态的钠电池,就得先找离子迁移率比较高的。要研发出性能比较好的得5-10年。

9. 如果钠电池找到好的电解质,那能量密度能提高多少?如果够不到200wh/kg的话,那他对液态钠离子电池的提升非常有限。
做得好的话,可能达到150-180wh/kg。
电解液在电池里面的重量占到20%多,如果全部做成固态,做得好的话,可以做的很薄,整个能量密度也可以被优化。但是固态电解质不能被做的很薄,会有短路的风险,做厚的话,能量密度就会被降低。现在的钠电池不太成熟,所以固态电池的性能现在看还是远低于液态钠离子电池。

正负极的容量,液态里面,可以发挥90%-100%的能量,但是固态里可能只能用到60%-70%。因为涉及到离子在固体里的迁移,电解液可以渗透到正负极里,所有正负极材料的颗粒都可以和电解液接触。但是在固体里,就得要有一个离子的传输通道,但这样在正负极里,可能会导致颗粒触摸不到电解液正负极,正负极的利用率会打折,能量密度的提升也会有限。

10. 国外是否也有发展钠离子电池的计划,他们的进展如何?
美国和欧洲现在都有一些研究项目,包括美国现在也专设了一些钠离子电池的项目研发,但是美国的钠离子电池的研发进展总体上还是落后我国和韩国,现在中国和韩国是领先美国和欧洲的。

美国有几家初创公司也想做钠离子电池的产业化,但是他们的规模和技术都不如国内的相关企业。韩国的LG,三星和SKI也在布局,他们的进度和中国差不多。

11. 当钠离子的技术成熟后,能够占到的电池总装机量比例是多少?
钠离子的技术优点在量产商体现出来,缺点是能量密度比锂离子电池弱。它的应用主要集中在储能还有对能量密度要求不高的电动工具例如低速电动车,电动大巴之类的。所以如果技术发挥在钠成熟的话,它在储能领域市占率能超过50%。但是在动力电池方面,钠离子电池很难占到比较高的市场份额,最多到20%。

12. 钠离子电池和燃料电池谁可以更快更成熟的发展?
从技术成熟度上看,更看好钠离子电池,因为工艺上与锂离子电池非常类似,而锂离子电池已经非常成熟了,所以钠离子电池推进量产的过程会很快,2-3年之内相关的产业链可以建立起来。
但燃料电池要大规模生产和应用还是相对比较长远的。燃料电池是解决能源问题的终极目标,最后就是氢氧的反应,非常的清洁,能量密度也很高。但是现在的瓶颈就是氢的储存和释放,以及燃料电池里面催化剂贵金属的问题,贵金属成本很难下降,也很难找到替代的薄催化剂技术。所以这两个技术瓶颈很难在短期内攻克。燃料电池真的成熟可能要到3/50年以后,制氢的成本可以下来。

13. 如果钠离子原材料中国是可以完全自主提供,是不是不需要像锂材料这样大规模进口?
钠离子的原材料,中国的矿产足够。

14. 钠离子电池和锂离子电池燃料燃料电池是否会并存?
可能性很大。因为每个技术都有它的特点和应用场景。锂电池,燃料电池,钠电池的技术和针对性场景都不一样,所以并存的可能性非常大。包括铅酸电池也不会退出市场。目前的铅酸电池每年的量产和应用都在增长,只是增长的没有锂电池快。

15. 铅酸现在大规模用的还是什么地方?

储能电站和燃油车的起停电池,这两方面。因为它的技术成熟,产业循环也做得很好,电池回收等。虽然铅有毒,有污染,但是收回循环做的好,也可以把污染规避掉。这个回收技术是现在的锂电池还不具备的优势。但是大量的动力锂电池退役后,电池的回收利用也是存在的大问题。#投资##价值投资日志[超话]#

#运筹学##美国留学##德国留学#
Hello,大家周末好呀~
推荐一下周末的一个留学申请直播活动,关于美国和德国硕博申请,干货满满~
(我创办的)【DIY飞跃计划】 和 【运筹OR帷幄】 联合举办的留学会客厅,第五期有幸邀请到杜克大学机械硕士,德国慕尼黑工大运筹学博士生Leisure为大家分享美国与德国硕博申请、生活的经历。
北京时间今天(11.20)晚上8点,不见不散~
https://t.cn/A6xILZ34

【全美42个州和地区出现高水平病毒小区传播】美国新冠肺炎疫情持续,疾控中心数据显示,全美已经有42个州和地区正在经历高水平的新冠病毒社区传播。白宫首席医疗顾问福奇17日表示,不认为疫情可以完全消除。另外,据报美国政府计划资助药厂每年额外增产10亿剂新冠疫苗,与各国分享。

根据美国约翰斯•霍普金斯大学统计数据,美国单日新增新冠肺炎确诊病例逾10.55万例,新增死亡病例1823例;累计确诊病例达4739万例,累计死亡76.72万例。

美国疾病控制和预防中心的最新数据显示,截至16日,全美已经有42个州和地区正在经历高水平的新冠病毒社区传播。过去三周,美国平均每日新增确诊病例数超过8.3万例,增长了27%。白宫首席医疗顾问福奇17日在白宫新冠应对小组简报会上表示,虽然新冠终将在美国成为“地方病”,但目前还没有到达这一阶段。

美国的最终目标并非消除新冠,而是将其影响降到最低,无碍于日常生活。据白宫介绍,全美12岁以上的人中有80%、即2.25亿人打了至少一针新冠疫苗,而完成打针的则有69%;而最新获准打针的5至11岁儿童,两周内已有260万人打了第一剂,其中170万剂是在上周注射,进度比成人快。若这个组别的儿童本周内打针,在圣诞假期前便可完成接种。

另外,白宫新冠工作协调员齐恩茨表示,当局计划拨款数十亿美元,扩大新冠疫苗产能,目标是从2022年下半年开始每年生产至少10亿剂新冠疫苗。香港卫视综合报道。https://t.cn/A6xV9iaa


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • 我觉得我脑子的容量可能只有一两G,好多事情想不起来了,后悔删了很多东西,冲动是魔鬼啊,晚上一家人在一起看电视,大家都能翻出以前至少开心的回忆,我的都被我的贱手格
  • 你也给不了,你还是得在今世现在的关系里面,比如说他给你提供了一些服务你给他一些钱,所以这些前世的事不必再执着。”你主动给人家,人家还觉得你怪怪的,还有那个情债也
  • 然后觉得挺好玩的,我就开始玩起了王者然后今天早上玩一局,我的小乔0-8的战绩本来就非常的伤心,然后一直抓我的对面的安琪拉就邀请我玩游戏他问你是刚刚的小乔吗?然后
  • ”我尴尬笑笑 “啊哈哈哈哈哈哈是的…[可爱][可爱]”然后过一会偷偷较劲进屋大喊“亲爱的妈妈~~[悲伤]”昨晚还学了点打麻将小知识今天学了一句 不得不得[鲜花]
  • 但是我想说,即使有再好的锅具灶具,也比不过多年做饭的经验,比如蒸蛋,蒸出嫩嫩的镜面蛋并不是我最爱吃的,而是上层很嫩但是越往下层的觉得带气孔的有点老的最好吃。还有
  • _沈芷曦宋勉刚才看到朋友发的pyq还有最近在抖上看到的评论 脑中突然又想起前几天想到的话 其实今天预告出来之后我内心真的毫无波澜 要是放在去年年末 甚至说前几个
  • 请大家抱着一颗岁月静好的平常心,过好生活,继续细水长流地品味属于纬钧的浪漫甜蜜[抱一抱][抱一抱][抱一抱]承认自己做错了有这么难吗?双人合体营业磕糖随意谁管你
  • 兄妹情2024年正月初六,一个值得的纪念的日子,郭宏硕小朋友和王佳月小公主订亲,初四我们兄妹四人还夹带着小杨同学开始了内蒙之行在我的记忆里,如果我没有记错的话,
  • 米优金是套路贷吗?米优金强制下款怎么办?米优金会爆通讯录吗?米优金是套路贷吗?贷款可靠吗?米优金贷款是否正规?米优金贷款如何还款? 米优金是套路贷,米优金强制
  • ” 我不是自以为是,是姜诀还没有明白自己的心,但是那是他和沈澜之间的故事,我以上帝视角看过一遍剧情,又不想过多剧透。” 这下我倒是睁开了眼睛,姜诀正垂眸看着我,
  • tb偶然看到的小比例手榴弹烟雾弹,尺寸适合did这种真正的1/12。主要就贵在涂装上,但没事狒狒的超精细军事标识水贴就要出售了,那时候再不精致的1/12配件贴个
  • 苏州的面(一) 到苏州,最想试试的是一碗苏式面。江南水乡滋润了苏州人的温婉,一碗浓淡相宜的苏式面,最能配的上苏州人的细腻精致 按照苏州人的传统,吃面讲究早上
  • 主持人代表网友询问:“有些人在书中说,娃哈哈在狂飙中做了一个非常成功的广告植入,这个说法是真的吗?#谢谢带来好喝的娃哈哈# 在电视剧《狂飙》中,贾冰扮演的徐江想
  • 吉日吉时恭喜#新居开工大吉# · 海峡城✅十年自营高精度施工团队✅500+项目丰富施工经验✅施工现场标准化管理北岩不仅仅是一个室内设计品牌,也不仅仅做着个性独
  • ❤️ ◌☕️清晨的霞光无比灿烂,扫除你一切的忧烦,清晨的露珠无比晶莹,装点你美丽的心情;清晨的鲜花无比美丽,代表我祝福的心意:祝早安带笑意,心情乐无比!☕️
  • 似乎是看出了她的意思,男人又眼皮子一掀,说:“你还担心会报复到你身上? 似乎是看出了她的意思,男人又眼皮子一掀,说:“你还担心会报复到你身上?
  • 早吖这个六平方的卧室呆了一百三十天今夜是最后一宿下午就要离开这里早早的醒来环顾四周熟悉而又陌生从起初的甜蜜蜜到九十天的酸涩涩还有每时每刻的独乐乐和那些个无法言说
  • 强侧Tsygankov和Portu的轮转有“问题”后者状态兴奋(雨战精通!)让前者被挤(38′换位至弧顶,也就是Gutiérrez的位置)的没球踢~易边′ Ts
  • 坎贝尔的这本像在指引着人们踏上属于自己“英雄之旅”书中所说的“英雄之旅”的基本故事有4个阶段:❶放弃你当前的处境❷进入冒险的领域❸获得某种以象征性方式表达出来的
  • 推荐分享《柳含玥箫予衡》柳含玥箫予衡(小说全文阅读主角柳含玥柳含玥)《柳含玥箫予衡》[疑问][星星]]=0LGF"% [给力]书名:《柳含玥箫予衡》 [给力]主