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鈉離子電池,你知多少?

鉅大LARGE  |  點擊量:737次  |  2018年07月28日  

摘要
與鋰相比,鈉儲量豐富、分布廣泛、成本低廉,并且與鋰具有相似的理化性質,因而鈉離子電池的研究再一次受到科研界和工業界的廣泛關注。

早在20世紀80年代,鈉離子電池和鋰離子電池就已經被研究,隨著鋰離子電池的成功商業化,鈉離子電池的研究逐漸放緩。目前,鋰離子電池可謂“風頭正勁”,但隨著電動汽車、智能電網時代的到來,鋰離子電池的大規模發展會受到鋰資源短缺的瓶頸制約。與鋰相比,鈉儲量豐富、分布廣泛、成本低廉,并且與鋰具有相似的理化性質,因而鈉離子電池的研究再一次受到科研界和工業界的廣泛關注。


鈉離子電池的工作原理與鋰離子相似,充電時,Na+從正極材料中脫出,經過電解液嵌入負極材料,同時電子通過外電路轉移到負極,保持電荷平衡;放電時則相反。與鋰離子電池相比,鈉離子電池的優勢就是資源豐富——鈉資源約占地殼元素儲量的2.64%,而且價格低廉,分布廣泛。然而,鈉離子電池技術門檻比鋰電等技術要高,其核心材料、組裝工藝等,并非技術的簡單移植就能實現,因此,進行深入研究的企業和機構比較少,鈉離子電池也沒有大規模推廣開來。此外,鈉離子電池在性能方面還有一些不足,比如在體積比能量、比功率方面,未來還有繼續提升的空間。


鈉離子電池的研發,近幾年也陸續取得不錯的成績。2015年底,法國一支研究團隊在可充電電池材料上取得了一項重大進步,首次開發出了業界標準的18650規格的鈉離子電池。2015年,中國科學院物理研究所博士生李云明、研究員胡勇勝等在鈉離子電池碳基負極材料上取得了突破,采用成本更加低廉的無煙煤作為前驅體,通過簡單的粉碎和一步碳化得到了一種具有優異儲鈉性能的碳負極材料。


據了解,鈉離子電池穩定性強,安全性高,使用壽命長,應用范圍廣泛,原材料易獲得,廢品回收工藝簡單且無污染。低成本鈉離子電池的開發成功有望應用于低速電動車,實現低速電動車的無鉛化。在國外,鈉離子電池主要應用于對安全性要求較高的領域,比如公交系統、通訊基站、家庭儲能和電網儲能等。


隨著電池產業的蓬勃發展,國內外相關機構、企業不斷研發新技術,欲在產業爆發前占領制高點。


據海外媒體報道,豐田新開發的鈉離子技術可有效提升電動車的續航里程——最大可達到驚人的1000公里(620英里),而且價位更低。豐田新電池是使用了鈉基化合物作為正極的鈉離子電池,電池產生的電壓高出鋰離子電池30%。豐田為在2020年前后投入實際應用,正加快推進研究。據相關報告稱,該電池一旦商業化,價格會比傳統鋰電池更低。


比克電池也曾透露,其對鈉離子電池的研發已經進入中試階段,針對鈉離子電池能量密度偏低的問題不斷進行技術改進,以降低人們的用車成本。


2017年1月18日,超威集團與美國通用電氣公司(GeneralElectricCompany,簡稱“GE”)在浙江長興舉行Durathon鈉鹽電池合資合作項目簽約儀式。雙方結合各自的產業、技術優勢,共同創建合資公司,拓展鈉鹽電池的應用領域,邁出搶灘國內儲能市場的關鍵性一步。經過多年研發,Durathon鈉鹽電池技術實現了商業化,它具有產品性質穩定、安全性高(不會燃燒或爆炸)、能量密度大、使用壽命長的特性。目前,GE已經在全球25個國家,建成了太陽能、風電組合、峰值管理、通訊基站等儲能項目。


動力電池市場,不同的技術路線在同時發展,不同技術路線的電池都有屬于自己特定的細分市場,鈉離子電池未來在公交系統和低速電動車領域或會得到一定的應用。當前,能源領域正處于一場巨大的變革中,尤其隨著我國電力體制改革不斷深化,能源互聯網興起以及電力供需矛盾增加、棄風棄光問題凸顯等,儲能在未來電力系統中將扮演不可或缺的角色。鈉離子電池在儲能領域的可再生能源消納、分布式儲能電站、削峰填谷等領域的應用價值受到越來越多的重視,隨著鈉離子電池研發技術的進步以及工序成本的降低,其未來市場值得期待。

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