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【中国工业新闻】钠离子电池在储能领域暂露头角

时间:2021-07-07来源:合工大智能制造技术研究院

钠离子电池登上历史舞台

近日,锂离子电池龙头企业宁德时代宣布将在2021年7月份发布钠离子电池,从而引发市场热议。据国内制造商中科海钠科技责任有限公司(中科海钠)统计,截至2020年,全球已约有20多家企业从事钠离子电池研发和产业化。中科海钠于6月28日发布世界首个1MWh钠离子电池储能系统。这意味着,继铅蓄电池、锂离子电池等电化学储能体系后,钠离子电池已在储能领域暂露头角,有望推动新能源产业的进一步发展和继续变革。

钠离子电池具备规模化储能优势

钠离子电池主要由四部分组成,即正极、负极、隔膜和无水的含盐电解液。电极主要由活性物质、集流体、粘结剂和导电剂组成,其中活性物质一般采用钠离子能够容易嵌入/脱出的材料,如过渡金属层状氧化物和硬炭。作为新型电化学储能技术,典型的钠离子电池使用摇椅原则进行能量的储存和释放,工作原理类似于锂离子电池。充电时,钠离子从正极材料主体结构中脱出经电解液嵌入负极材料主体结构,同时电子经外电路流动到负极。相反地是,放电时钠离子从负极材料主体结构中移出,经过电解液进入正极材料主体结构。

较锂而言,钠有诸多优势。(1)钠是地壳中储量第六丰富的元素(2.83%),地理分布均匀,成本低廉,不会引发新型“石油”危机;而锂在地壳储量仅为0.002%,且全球分布具有地域性。(2)低电压下,铝不会和钠合金化,因此钠离子电池负极可使用铝集流体而不必使用铜集流体,从而降低电池的成本和重量。(3)钠元素和锂元素有相似的物理化学特性及插层储存机制。这些优势赋予钠离子电池在规模化储能中的核心竞争力:成本低、资源丰富及相对不错的电化学储能性能。因此,高性价比的钠离子电池有望成为锂离子电池的有效替代选择和发展大规模储能的潜在关键技术。

加快推动钠离子电池在储能领域产业化的对策建议

钠离子电池的产业化将改善锂离子电池在大规模储能应用中面临的成本困境、资源制约和安全隐患。为有效利用钠离子电池的相关优势,推动钠离子电池在储能领域成功产业化,我们提出下述建议:

1. 借鉴电化学储能共性经验

由于钠元素和锂元素有相似的物理化学特性及储存机制,使得借鉴锂离子电池产业化之路来推动钠离子电池产业化成为可能和必须。(1)做好产业规划,统筹兼顾产业链各环节,加强上下游协作协同,从而完善产业链和降低生产成本。这涉及到核心技术研发、原材料采集、电池材料生产、电芯制备、PACK及模组集成等。(2)打造各环节产业龙头及产业示范基地,发挥标杆引领作用,以规模化效应带动产业高质量发展。(3)加强顶层设计,充分发挥法规约束、标准引领和政策优惠的势能,助力钠离子电池产业健康发展,减小无序竞争和资源浪费,推动中国储能产业做大做强。

2. 根据钠离子电池储能特性扬长避短

钠离子电池有其自身特性,如石墨不能直接用作钠离子电池负极材料;钠离子半径半径较大,其标准电化学电位较低;钠元素相对原子质量约是锂元素的3倍。此类特性决定了钠离子电池和锂离子电池的差异性,从而影响各自的储能产品特性及市场需求满足度。(1)加强技术研发,突破钠离子电池在科研和产业层面的技术瓶颈,进一步加强其资源成本优势和有效提升其储能能力。(2)加强市场调研,基于已有技术基础和预期可挖掘技术潜力,打造满足市场局部需求的特性产品,是钠离子电池成功产业化的重要举措。

诗云:谁无暴风劲雨时,守得云开见月明。相信在“以创新驱动、高质量供给引领和创造新需求”战略大力引领下,经多年科学和产业研究的钠离子电池有望在储能领域崭露头角,推动国家储能产业发展,促进碳中和目标早日实现。

原文链接:http://www.cinn.cn/gongjing/202106/t20210629_243931.shtml