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]#

【#广西天气干燥绝美天空持续霸屏#,你有没有被最近广西的绝美天空震撼到?[鼓掌]】据广西气象预计,广西区内未来几天仍以白天晴暖夜晚寒凉的多云天气为主。在干冷气团控制下,广西空气水汽含量较低,天气干燥,尤其是午后。受天气影响,最近的广西阳光极好,天空特别的蓝,晚霞也十分灿烂[鲜花][鲜花]每次抬头都有不同惊喜喲~[兔子][兔子][兔子]#遇见美好##跟着微博去广西##南宁打卡季#
(图源:新浪广西)
#桂林理工大学博文管理学院[超话]#

【#青海# 从远古走来的生态密码】“这里的岩石层很有趣,要仔细看,有沙有石还有水冲刷过的痕迹。”海南藏族自治州同德县石藏丹霞国家地质公园工作人员王亮小心翼翼地说,生怕要吵着谁一样。

“在这里,你邂逅的可是三叠纪复理石沉积建造体。这可是远古时代的馈赠,我们小心地保护,怀着敬仰的心利用。”初见王亮,他正在办公室忙着做植物标本,一听我们要去地质公园,他打开了话匣子。在他的带领下,我们一起与三叠纪时期对话,感受大自然的鬼斧神工。

山的述说

进入同德县河北乡,远远就看到了裸露的红色地质风貌。“不要着急,很快我们就到观景台了,我再慢慢介绍。”王亮对公园的每一处遗迹了如指掌,他的手机里存满了公园的山、河和各种动植物。

站在观景台,赤壁丹崖风貌尽收眼底,何其壮观。“赤壁丹霞是公园的一大特色,公园内最高的丹霞山峰相对高度200米,裸露的崖壁垂直节理广泛发育,崖顶的地表水和冲刷崖面的雨水,沿着崖壁的节理向下渗流,逐步冲刷出溶沟,呈纵向平行排列,形成石柱、石峰等。”王亮说,石壁是岁月的见证,一道道沟壑述说着古往今来的变迁和故事。

“走,到公园腹地去看看!”10月的同德,气候渐冷,但在公园腹地,绿色植物随处可见,岩层和植被交相辉映。

“这是石藏大型崖壁——峰丛丹霞组合景观。”眼前的丹霞崖壁好像壮观的古堡,高近百米,长约200米,近水平的岩层厚度不一,崖顶还有几头牦牛在觅食。

在这里,远古地质风貌形成的景色和草原精灵合为一体,和谐共处。“接下来,你们要看到丹霞峡谷。有没有感到气候的温和?”继续往地质公园深处走,丹霞峡谷映入眼帘。

对于公园的每一处遗迹的成因,王亮都很了解:“这些遗迹,我走了不下五十遍了,想不熟悉都难。”从2019年地质公园开始申报,王亮和地质公园一起成长。峡谷的形成,有哪些特点,王亮如数家珍。

“据考证,丹霞峡谷是因喜马拉雅造山运动地层抬升和流水长期下切而成。千佛崖峡谷丹霞景观也称丹霞深切峡谷,是进入景区后的第一个丹霞峡谷,主要由大型深切割曲折型峡谷、直立型大型崖壁、形态与大小不一的密集岩穴群、原始古柏林、顶部原生态草原森林以及黄河上游支流水体景观等组成,峡谷景色随着季节变化而变幻,夏季绿草如茵,冬季白雪点缀。”王亮一边领路一边介绍着遗迹景点的故事。

峻峭的山峦下,野生动物如精灵一般。身处公园最直观的感受便是自然生态环境极佳,高山、丘陵、滩地、河谷和天然森林分布有序。森林植被属寒温带常绿针叶林亚型及阔叶林植被型,垂直分布。

“运气好时,可以看到珍稀野生动物。”话音未落,就听王亮说,看,山间有一只鹿的身影。头顶上,金雕振翅翱翔。

水的浸润

“你们听到黄河奔腾的声音了吗?黄河叠瀑景观就要到了。”王亮说。

同德县位于黄河的第二道弯,黄河从公园南部奔流而过。黄河叠瀑可真不一般,高山与河谷间的高差达上百米,地势异常险峻,气势浩大,形成了“奇、幽、 特、异、险、秘”的地理奇观。

这里还有多尔根河,是公园内最大的黄河支流,两岸山峰跌宕起伏。高原台地上散布着牧民的毡房,草原辽阔,森林茂密,原始风貌古朴,密集深切的峡谷壁立,沟壑纵横。

黄河自东由河南蒙古族自治县龙塔沟入境后,沿着县界南端西行至拉加寺折向西北, 然后向北行进经班多、才乃亥、加日亥、加吾,于居布日隆曲汇合处出境。

县境内除巴水小泽库滩、居布日和河北莫给一带有三条小溪流入泽库、贵南县外,其余河流全部汇入黄河,整个版图,全属黄河流域。

“是黄河滋润了万物,才有了今天的公园景象。同德境内共有干、支流48 条,入境水4条,出境水3条,累计55条,全长1618.8千米。它们以黄河为总干,犹如茂密的树枝,遍布全县境内,滋润着5001.33平方千米的土地。”王亮说。

有水才会有生灵。根据调查,公园有各种飞禽走兽30余种,野生药用植物134 种。经估测,全县兽类的储量约为11万头,其中经济价值较高的有 0.21 万头,数量上以旱獭、野兔、岩羊、麝、狐为主。禽类储量约为3.9万只,以岩鸽、石鸡、高原山鹑、高山雪鸡居多。主要的药用植物有虫草、大黄、秦艽、黄芪、雪莲、枸杞、杜鹃、贝母等。还有猞猁、雪豹、苏门羚等珍稀动物。

人的柔情

王亮是一位90后,学会计专业,但他就是对生物、河流感兴趣。

“考大学时,一心想学与生物、地质有关的专业,可是被会计专业录取,从事一年多的财会工作后,来到了石藏丹霞国家地质公园服务中心,这才圆了我的梦想。”王亮自豪地说。

“这就是我做的第一株植物标本,蓝玉簪龙胆。”王亮拿出手机,展示制作标本的成果。在标本目录中,这株龙胆采集于9月9日,王亮自己购置了简易标本制作设备,开始与植物“对话”。

翻开国家地质公园建设表,2019年开展国家地质公园的申报工作,2020年3月获得国家地质公园资格,2023年通过国家评审。“我们还有三年时间来打造公园,一草一木,每一条河流,每一座山峰都记在了心里,现在我先试着自己做一些植物标本,为公园留下标本资料。”王亮的细致在做标本时体现得淋漓尽致。

因为热爱,所以柔情。在一路的介绍中,王亮滔滔不绝,只要问到的问题,他都能回答。

地质公园有一部分位于河北乡格什格村,这是镶嵌在黄河臂弯里的小康示范村。腾国元是村集体合作社的工作人员,他的故乡在湟源县,但在格什格村已经二十多年,有山有水气候好有产业,腾国元说这里是个好地方。

格什格村生态畜牧业专业合作社主要从事良种牦牛、马鹿饲养、繁育生产及特色畜产品销售,目前,合作社总资产已达700余万元,全村92户417人入股合作社,参股率达100%,两年来,在两大产业的带动下实现盈利达171.3万元,并为全体村民缴纳医疗、养老保险金共计15.5万元,连续两年共为社员分红157.82万元。

这就是腾国元心中的理想之地,有产业有收入。“现在,我还在合作社打工,一天有100元的收入。”赶着牛要进山的他看到了生活的希望。

借助石藏丹霞国家地质公园,格什格村又有了新的规划:依托草原民族特色及民族风情,建设住宿和餐饮为一体的民宿、家庭宾馆。

傍晚的石藏丹霞国家地质公园又是一番风景,驻足回头,是丹霞地貌的气势宏伟、千姿百态、耐人寻味;是清澈的黄河水,湍急的黄河叠瀑,沟壑纵横的多尔根河谷,一派迷人的黄河上游峡谷风光;是“山水、林地、草原、动植物与人”和谐共处的画面。(记者 莫青 李皓 张卫平 马璞馨)


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • #情感生活指南#渐渐明白,如果有人仅仅只是因为某一个点而喜欢我,那他一定不会停留太久的,因为容颜会老去,性格会改变,身材会走形,情绪会崩溃,心态会垮掉,我没办法
  • 到了你们那边,就凭着自己想象说,那是当然的啦,介个郭嘉当然是酱紫啦。这玩意不是写论文,也不是上法庭,用不着严谨论证,和退休大爷大妈乘凉时一样,闲扯扯就完了。
  • 我的职业生涯结束得比我想象中更美好,拉法为此也付出了很多努力,我永远也不会忘记这一次在伦敦,他为我所做的事情。谢谢我玲玲宝贝的大红包,还有岚岚给我订的又好看又好
  • 尤其是在现在,公共健康学院发展迅猛,与各个学科的交互也突飞猛进,对于想要跨专业或者转换职业跑道加入健康行业的申请人,此时是绝佳时机#美国留学[超话]#刷小红书刷
  • 在这份寄语中,牟其中说:“新一轮的南德试验将从此开始。”在这篇元旦寄语的最后写道,“2017年必将是南德的胜利之年,新一轮的南德试验将从此开始。
  • 咱就是说连吃两顿福久我真是不行了还好下午去爬山我没去 不然我郁闷死喝完四杯我直接眼神迷离头重脚轻 得劲来了个师弟 比我能喝 甚感欣慰另外还发现有个师妹跟我差不多
  • 日子不是用来将就的,你表现得越卑微,一些幸福的东西就会离你越远。日子不是用来将就的,你表现得越卑微,一些幸福的东西就会离你越远。
  • #南志铉##南志铉生日快樂# 小南姐姐IG更新,小南等妳的更新 [心] 渣翻看起來很奇怪 [汗][汗] 等看正確的翻譯,大概知道姐姐和媽媽一早準備了這些食物慶
  • 真的特烦微博这种原博被删除了底下评论全部跟着一起删除甚至发出者都没法知道自己到底发了啥的狗屁设置还非要写“抱歉,该评论已被删除”一开始不知道还以为自己又说错了什
  • 当初去植发的时候就想着,早植早美丽,毕竟时间一天一天这么过去,过的挺快的,就不犹豫了,既然已经有植发需求了,早晚都是植,这个时间植完,明年夏天我就是辣妹了,正好
  • 那时候我们还可以勾肩搭背嬉笑怒骂,下了课一起去食堂吃饭;那时候室友还能紧张地盯着屏幕抢周杰伦演唱会的票,和几万名粉丝一起挥舞手臂,酣畅淋漓地听现场演唱会;那时我
  • 她们并不是单纯的人气,而是和品牌延续了2~3年以上长久的姻缘,吸引了人们的视线。2000년대의 트로이카로 불리던 전지현은 2013년 '별에서 온 그대'를
  • 其实并不是单单为一部电影悲凉,因为知道如今在很多地方,都有不同的人生,不同的努力,都在同样地流逝掉,毫无声息……#乐买买##寄惠达#8天6个涨停,股价涨幅达8
  • #吴宣仪[超话]# #吴宣仪郎君不如意#wxy#吴宣仪齐葩# 以后也一起走花路吧 ✧舞台精灵吴宣仪✧ ✧青年演员吴宣仪✧✧唱跳俱佳吴宣仪✧ ✧超绝腿精吴
  • 如果不让念头固化,如果能够认清念头的空性,那么每一个在心中升起和消逝的念头,都能够让我们对空性的体现愈来愈清晰。一旦我们认识到实像的真实本性,也就是本性为空,
  • 白云深处是故乡张改霞/文童年的天是大惊小怪的天世界咋这么好玩花儿为什么这样红草儿为什么这么绿我从哪里来我是谁的宝贝我和小鸟谁可爱一连串的问题一个个为什么追风追雨
  • 永远不要嘲笑,一个喝醉酒哭的人,你永远也不知道,他经历过什么,或者正在经历什么,都说故事与酒最配,却不知这样更容易让人落泪,以前总听人说借酒消愁,长大后才知道事
  • ”第二天,小袁再次动身,店主人刚刚开门,就看到有客人,将他请进来后,小袁问,“店家,你这里有没有一个是木匠但是懂医术的旅客啊?木匠哈哈一笑,“在下暂时住在旅馆里
  • #毕业一年后生活有啥变化# #新的一年你有什么美好愿望#【“奔跑吧·少年”冠军进校园活动走进郑州市第五中学】12月28日,2021体教融合“奔跑吧·少年”冠军进
  • #吉林爆料[超话]##吉林热搜##吉林乌啦# 【女子投诉在美团团购阳光女子医院检查被欺骗】19岁小姑娘在美团团购了一个长春阳光女子医院20元彩超,到了医院让花