#数说地方两会#【划重点：上海今年这么干！经济实现5.5%增长有底气，上海市市长龚正介绍新招、实招、硬招】上海市第十五届人民代表大会第六次会议1月23日顺利闭幕。之后，上海市人民政府举行记者招待会，上海市市长龚正回答中外记者提问。
龚正说，今年上海市经济增长目标定在增长5.5%左右。尽管困难挑战不少，但是上海经济持续恢复发展的态势没有改变，支撑高质量发展的资源要素条件没有改变。有信心、有底气通过努力实现这一目标，保持经济持续平稳健康发展。关键是稳字当头，稳中求进，进一步把握好工作的时、度、效，全面落实刚刚政府工作报告当中明确的“十个聚力”。
上海证券报记者梳理发现，“十个聚力”的背后，是上海要在制度创新等领域的改革力度进一步深化，新动能新赛道的培育力度进一步加强，人才、平台等要素的集聚能力有进一步提升……
制度引领
推进一批重大改革开放举措
作为国家改革开放的前沿阵地，2022年，上海将继续深化改革开放，在制度创新上实现突破。
其中，浦东引领区建设是一张“王牌”。龚正说，上海明确了“两特四区一中心一样板一保障”的主要任务，加快打造全球产业链、供应链、价值链的重要枢纽。
其中，“两特”就是浦东全域打造特殊经济功能区，适合条件的地方实施综合保税区政策。
“四区”是指上海建设国际金融中心、国际贸易中心、国际航运中心和国际科创中心过程中，浦东要成为核心承载区、核心区。
“一中心”就是要把浦东打造成国际消费中心。
“一样板”是指在现代化城市治理方面，浦东要做好示范。
“一保障”是指重大改革需要法治保障。
龚正说，今年上海要在浦东推进一批重大改革开放举措；建设一批重大功能性平台，包括建设国际金融资产交易平台，国际油气交易和定价中心等；推动制定一批浦东新区的法规，今年将围绕绿色金融、智能网联汽车等领域，积极配合上海市人大开展立法工作，不断完善与支持大胆试、大胆闯、自主改相适应的法治保障体系。
对于临港新片区，龚正说，今年临港新片区要推进新一轮制度开放，在实施好国家出台的《中国（上海）自由贸易试验区临港新片区总体方案》的同时，抓住RCEP生效的机遇，在贸易监管、金融开放等领域实行更大程度的风险压力测试。
制度创新也是长三角生态绿色一体化发展示范区的关键词。截至目前，长三角生态绿色一体化发展示范区已累计形成78项制度创新成果。龚正表示，2022年，示范区将继续坚持制度创新和项目建设“双轮驱动”，争取育出更多“良种”播撒四方。制度创新将突出深化和集成。围绕重点难点问题攻坚突破，努力形成更多更具含金量的制度创新成果。比如，建立人才协同创新引领机制，推动人才跨区域畅通流动等。
项目依托
推动一批重大工程项目建设
为稳定经济发展基本盘提供有力支撑。2022年，上海将推动一批重大工程项目建设。
根据此前规划，2022年，上海要全力落实重大项目年度投资目标，2022年市重大工程计划完成投资2000亿元以上，加快在建项目建设进度，加大计划新开工项目协调力度。
其中，“五大新城”作为上海构建新发展格局的重中之重，今年将实施“十大行动”，重点深化“一城一名园”建设，重点推进“一城一枢纽”。
龚正说，“五大新城”中，每个新城都要建一个三甲医院，每个新城都要有一个大学或者大学校园园区，每个新城都要有一个市级文化体育设施。要向新城倾斜，加快保障型住房的建设。每个新城环城都要打造一个生态公园带，每个新城都要有一个100公顷以上公园的绿地。
为打造虹桥国际开放枢纽，龚正说，上海2022年要在重大项目加快建设上持续用力。今年将推进金山至平湖铁路线等跨省市项目，还要加快沪苏湖高铁、市域铁路嘉闵线等项目建设，进一步提升虹桥国际开放枢纽交通门户枢纽的功能。
为推动长三角生态绿色一体化发展示范区发展，龚正说，2022年，项目建设要突出集中度和显示度。重中之重就是全力推进“水乡客厅”建设，沪苏嘉城际铁路和淀山湖岸线治理等工程也要实现开工建设。
在住房市场，龚正说，“十四五”期间，上海将建设筹措47万套（间）以上的保障性租赁住房。去年建设筹措了6.7万套（间），今年计划完成17.3万套（间），加起来是24万套（间）。也就是说，用两年时间完成五年任务的一半以上。
新动能提升
走出超大城市数字化转型之路
在产业发展方面，上海既要全力推进集成电路、生物医药、人工智能三大产业“上海方案”，又要加快培育壮大发展新动能，强化新赛道布局和终端带动。
发布会上，数字化转型、新能源汽车等城市发展新动能成为高频词。
龚正表示，全面推进城市数字化转型，关系上海全局和长远发展的重大战略。一年来，各领域数字化水平有了很大提升。下一步，上海将聚焦技术创新、场景应用、环境优化，尽快走出一条符合超大城市特点的全面数字化转型之路。
“上海将继续下大力气提升各方的参与度、便捷度、体验度。更加注重市场化力量参与，培育更多有影响力的开放平台、龙头企业、示范园区。同时，推动数字经济、数字服务深度融入生产生活。”龚正说。
同时，上海新能源汽车已进入加速发展的新阶段，正在加快打造具有全球影响力的新能源汽车发展高地。
龚正表示，从产业发展看，新能源汽车2021年产值突破1600亿元，同比增长200%。到“十四五”末期，上海市新能源汽车产量将超过120万辆，产值突破3500亿元，建成满足125万辆以上电动汽车充电需求的充电网络。
“近期，上海还将出台实施意见，推动充换电基础设施建设。下一步，上海将继续统筹推进技术研发、标准制定、推广应用、数据安全和基础设施建设，在新能源汽车大赛道上，加快培育发展新优势。”龚正说。
聚焦人才
营造“此心安处是吾乡”的归属感
人才是第一资源、第一要素。龚正在发布会上屡次提到人才。他说，上海要聚焦人才关切的落户、居住、医疗、教育等问题，提升服务的精准性、有效性，让各类人才在上海都能够获得“此心安处是吾乡”的归属感。
为打造高水平人才高地，上海将坚持破立并举，着力做好“加减乘除”四个方面的工作：
在激励上做加法，完善揭榜挂帅等激励机制，提升人才的获得感。
在管理上做减法，加大放权松绑的力度，积极稳妥地下放岗位设置、职称评审、科研管理等权限。
在扶持上做乘法，整合科创、金融、信息等要素资源，放大对扶持人才创新创业的乘除效应。
在评价上做除法，着力破解“四为”，加快构建以创新价值能力贡献为导向的人尽其才评价体系。
龚正还说，上海要加快打造一流科研队伍，特别是“四支队伍”：国家队，依托国家级科研机构，集聚一流科技领军人才和创新团队；地方队，推动张江自主创新示范区建设，培养科技人才特别是青年才俊；民间队，支持华为青浦研究院等新型研发机构发展壮大，发展高水平研发人才和卓越工程师队伍；国际队，依托世界顶尖科学家联合实验室、外资研发中心等，上海要大力引进世界级的顶尖人才和团队。
龚正说，今年上海市经济增长目标定在增长5.5%左右。尽管困难挑战不少，但是上海经济持续恢复发展的态势没有改变，支撑高质量发展的资源要素条件没有改变。有信心、有底气通过努力实现这一目标，保持经济持续平稳健康发展。关键是稳字当头，稳中求进，进一步把握好工作的时、度、效，全面落实刚刚政府工作报告当中明确的“十个聚力”。
上海证券报记者梳理发现，“十个聚力”的背后，是上海要在制度创新等领域的改革力度进一步深化，新动能新赛道的培育力度进一步加强，人才、平台等要素的集聚能力有进一步提升……
制度引领
推进一批重大改革开放举措
作为国家改革开放的前沿阵地，2022年，上海将继续深化改革开放，在制度创新上实现突破。
其中，浦东引领区建设是一张“王牌”。龚正说，上海明确了“两特四区一中心一样板一保障”的主要任务，加快打造全球产业链、供应链、价值链的重要枢纽。
其中，“两特”就是浦东全域打造特殊经济功能区，适合条件的地方实施综合保税区政策。
“四区”是指上海建设国际金融中心、国际贸易中心、国际航运中心和国际科创中心过程中，浦东要成为核心承载区、核心区。
“一中心”就是要把浦东打造成国际消费中心。
“一样板”是指在现代化城市治理方面，浦东要做好示范。
“一保障”是指重大改革需要法治保障。
龚正说，今年上海要在浦东推进一批重大改革开放举措；建设一批重大功能性平台，包括建设国际金融资产交易平台，国际油气交易和定价中心等；推动制定一批浦东新区的法规，今年将围绕绿色金融、智能网联汽车等领域，积极配合上海市人大开展立法工作，不断完善与支持大胆试、大胆闯、自主改相适应的法治保障体系。
对于临港新片区，龚正说，今年临港新片区要推进新一轮制度开放，在实施好国家出台的《中国（上海）自由贸易试验区临港新片区总体方案》的同时，抓住RCEP生效的机遇，在贸易监管、金融开放等领域实行更大程度的风险压力测试。
制度创新也是长三角生态绿色一体化发展示范区的关键词。截至目前，长三角生态绿色一体化发展示范区已累计形成78项制度创新成果。龚正表示，2022年，示范区将继续坚持制度创新和项目建设“双轮驱动”，争取育出更多“良种”播撒四方。制度创新将突出深化和集成。围绕重点难点问题攻坚突破，努力形成更多更具含金量的制度创新成果。比如，建立人才协同创新引领机制，推动人才跨区域畅通流动等。
项目依托
推动一批重大工程项目建设
为稳定经济发展基本盘提供有力支撑。2022年，上海将推动一批重大工程项目建设。
根据此前规划，2022年，上海要全力落实重大项目年度投资目标，2022年市重大工程计划完成投资2000亿元以上，加快在建项目建设进度，加大计划新开工项目协调力度。
其中，“五大新城”作为上海构建新发展格局的重中之重，今年将实施“十大行动”，重点深化“一城一名园”建设，重点推进“一城一枢纽”。
龚正说，“五大新城”中，每个新城都要建一个三甲医院，每个新城都要有一个大学或者大学校园园区，每个新城都要有一个市级文化体育设施。要向新城倾斜，加快保障型住房的建设。每个新城环城都要打造一个生态公园带，每个新城都要有一个100公顷以上公园的绿地。
为打造虹桥国际开放枢纽，龚正说，上海2022年要在重大项目加快建设上持续用力。今年将推进金山至平湖铁路线等跨省市项目，还要加快沪苏湖高铁、市域铁路嘉闵线等项目建设，进一步提升虹桥国际开放枢纽交通门户枢纽的功能。
为推动长三角生态绿色一体化发展示范区发展，龚正说，2022年，项目建设要突出集中度和显示度。重中之重就是全力推进“水乡客厅”建设，沪苏嘉城际铁路和淀山湖岸线治理等工程也要实现开工建设。
在住房市场，龚正说，“十四五”期间，上海将建设筹措47万套（间）以上的保障性租赁住房。去年建设筹措了6.7万套（间），今年计划完成17.3万套（间），加起来是24万套（间）。也就是说，用两年时间完成五年任务的一半以上。
新动能提升
走出超大城市数字化转型之路
在产业发展方面，上海既要全力推进集成电路、生物医药、人工智能三大产业“上海方案”，又要加快培育壮大发展新动能，强化新赛道布局和终端带动。
发布会上，数字化转型、新能源汽车等城市发展新动能成为高频词。
龚正表示，全面推进城市数字化转型，关系上海全局和长远发展的重大战略。一年来，各领域数字化水平有了很大提升。下一步，上海将聚焦技术创新、场景应用、环境优化，尽快走出一条符合超大城市特点的全面数字化转型之路。
“上海将继续下大力气提升各方的参与度、便捷度、体验度。更加注重市场化力量参与，培育更多有影响力的开放平台、龙头企业、示范园区。同时，推动数字经济、数字服务深度融入生产生活。”龚正说。
同时，上海新能源汽车已进入加速发展的新阶段，正在加快打造具有全球影响力的新能源汽车发展高地。
龚正表示，从产业发展看，新能源汽车2021年产值突破1600亿元，同比增长200%。到“十四五”末期，上海市新能源汽车产量将超过120万辆，产值突破3500亿元，建成满足125万辆以上电动汽车充电需求的充电网络。
“近期，上海还将出台实施意见，推动充换电基础设施建设。下一步，上海将继续统筹推进技术研发、标准制定、推广应用、数据安全和基础设施建设，在新能源汽车大赛道上，加快培育发展新优势。”龚正说。
聚焦人才
营造“此心安处是吾乡”的归属感
人才是第一资源、第一要素。龚正在发布会上屡次提到人才。他说，上海要聚焦人才关切的落户、居住、医疗、教育等问题，提升服务的精准性、有效性，让各类人才在上海都能够获得“此心安处是吾乡”的归属感。
为打造高水平人才高地，上海将坚持破立并举，着力做好“加减乘除”四个方面的工作：
在激励上做加法，完善揭榜挂帅等激励机制，提升人才的获得感。
在管理上做减法，加大放权松绑的力度，积极稳妥地下放岗位设置、职称评审、科研管理等权限。
在扶持上做乘法，整合科创、金融、信息等要素资源，放大对扶持人才创新创业的乘除效应。
在评价上做除法，着力破解“四为”，加快构建以创新价值能力贡献为导向的人尽其才评价体系。
龚正还说，上海要加快打造一流科研队伍，特别是“四支队伍”：国家队，依托国家级科研机构，集聚一流科技领军人才和创新团队；地方队，推动张江自主创新示范区建设，培养科技人才特别是青年才俊；民间队，支持华为青浦研究院等新型研发机构发展壮大，发展高水平研发人才和卓越工程师队伍；国际队，依托世界顶尖科学家联合实验室、外资研发中心等，上海要大力引进世界级的顶尖人才和团队。
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]#
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]#
负极突破主基调：研制更高比容低成本的材料
负极的格局相比正极的格局更加清晰，传统的石墨负极仍然是主流的应用产品。但是更高比 容负极的开发对于未来先进电池体系的推进仍然是有必要的，硅基负极、金属锂负极是研发 的热点。总体来说，负极的开发方向是低成本、高比容。
我们认为，碳材料无论是当下还是未来，仍然是重要的负极基体，在实现更高比容负极的过 渡阶段，碳材料的加入不仅能够起到提升导电性的作用，也是重要的承载物质。在中期的产 业应用上，硅基负极则具备较大的推广可能性，特斯拉的硅碳负极已经实现商用，但并非完 全的硅负极，为将硅的性能更完全的释放，仍然需要通过材料改性等手段持续开发；长期来 看，金属锂负极因高比容低电位而具有应用潜力，但是在动力领域所面临的困难需要较长时 间来解决，如锂枝晶带来的安全风险等，因此金属锂负极可能中短期在无人机等细分领域进 行推广商用，在渐进式的演进前提下，在车用动力领域预计还需 5-10 年的产业化过程。
负极当下格局：碳基是商用主流，钛酸锂因高安全应用于细分领域
负极是储锂的主体，其中碳材料是负极商业化应用中的首选与主流。锂二次电池负极材料在 充放电过程中实现锂离子的脱嵌，选用时遵循比容高、电势低、循环性能好、兼容性强、稳 定性好与价格低廉等原则。理论上，金属锂因低电势和高比容是理想的负极，但活性锂与锂 枝晶等带来的安全问题阻碍其发展。碳材料因价格低廉、为层状晶体带来较高比容量（LiC6 理论比容为 372mAh/g）、循环性及安全性好，取代金属锂作负极，推动锂二次电池商业化。
碳基材料种类繁多，当下负极材料中人造石墨和天然石墨是主流产品。若按照结构划分锂离 子电池碳材料，包括石墨、非石墨与掺杂型碳，石墨类又可分为天然石墨、人工石墨、中间 相碳微球等。天然石墨成本低、技术成熟度高，但首效较低、倍率性能较差，主要用于消费 类电池。人造石墨则一般采用致密的石油焦或针状焦作前驱体制成，避免天然石墨的表面缺 陷，首次效率与倍率性能提升，因此在动力领域份额不断扩大。据 GGII，2020 年中国锂电 池负极材料出货量 36.5 万吨，同比稳健增长，其中人造石墨占比 84%，份额逐年提升。
石墨类产品应用中存在缺陷，通过改性来提高产品性能。如天然石墨存在表面缺陷多、各向 异性容易析锂等问题：（1）针对其表面缺陷多、电解液耐受性差的问题，采用表面活性剂、 包覆等方式进行改性，提高部分性能；（2）针对其强烈各向异性的问题，工业生产中常采用 机械处理的手段对颗粒形貌进行球形化整形，处理后粒径 D50 范围 15~20μm，首效和循环 性能明显改善。人造石墨因各向异性导致倍率性能、低温性能差，充电易析锂的问题，其改 性不同于天然石墨，一般通过颗粒结构重组降低石墨晶粒取向度。
具备某方面突出性能优势的负极材料如钛酸锂，可满足特定需求，适合在部分细分领域应用。嵌锂碳材料因本身理化性质具有以下缺陷：（1）形成 SEI 膜，循环过程中造成 Li+损耗与碳 材料结构的破坏；（2）析出锂枝晶，增加安全隐患。在公共交通领域电动化进程中对安全性 的诉求落实到负极材料，需要负极电位稍正于碳、更加安全可靠。尖晶石型钛酸锂（Li4Ti5O12） 因具备突出的安全性能优势，在公共交通领域有一定应用：
“零应变材料”，结构稳定。在循环过程中，锂离子逐渐嵌入，最终形成深蓝色的岩盐相 Li7Ti5O12，晶胞参数由 0.836nm 变为 0.837nm，体积变化小于 0.2%，“零应变”下材料 结构稳定，循环性好；
嵌锂电位高，不易引起锂枝晶。钛酸锂嵌锂电位为 1.55V，高于锂离子的还原电位，因 此不易产生锂枝晶，提升安全性；
不生成 SEI 膜，再次提高安全性。因高于电解液的分解电压而不会生成 SEI 膜，没有 SEI 膜被破坏脱落的隐患；
循环过程中锂离子扩散系数也高于碳负极体系，因此是具备高循环优安全的负极材料。
钛酸锂劣势明显，克容量低、倍率性能差、成本高等问题限制更大范围的使用。（1）材料理 论克容量 175mAh/g，电压平台较低，因此比能量较低；（2）导电性能差，导致其在大电流 放电条件下极化严重，容量衰减快，倍率性能差；（3）吸湿性强，导致高温产气严重，高温 循环性能差；（4）材料制备工艺复杂，成本高，电芯成本是相同能量 LFP 电池的 3 倍以上。
钛酸锂改性方法多样，但往往无法保持综合性能，有待更深入开发。（1）改善材料形貌尺寸， 如颗粒纳米化、球化、多孔化等，缩短锂离子进出路径，提高比容量，但易造成与电解液的反应而形成 SEI 膜；（2）金属掺杂后的改性材料导电性提高，但循环稳定性可能会降低；（3） 表面改性如碳包覆技术，可以提高电子电导率，但包覆后锂离子会在脱嵌过程中受到一定阻 碍。综合看，寻找合适的离子、适当的掺杂比例、改性技术的结合是未来工作的重点。
现有负极比容已接近上限，高比容潜力负极中硅基优势显著
高比能诉求下，现有商用负极难以满足需求，需要以更高比容的材料替代。（1）市场上的高 端石墨比容可达 360-365mAh/g，已接近理论上限，而钛酸锂等本身理论比容较小，因此均 难以满足更高比能的需求。（2）商业化负极尤其是碳负极材料，因嵌锂电位低，在循环过程 中可能会形成锂枝晶而引起电池短路。需针对问题开发更高比容的新型负极材料。
在众多可选的新型负极材料中，硅基材料是较具开发潜力的类型。高比容非碳负极包括锡基、 硅基、氧化物、过渡金属氮化物以及金属锂负极等。比较理化性质，硅基具备应用优势：（1） 按照理论比容排序，硅基负极可达 4200mAh/g，而其他负极大部分在 900mAh/g 左右；（2） Si 的嵌锂电位高于碳，析锂风险小；（3）Si 与普遍应用的电解液反应活性低，嵌锂过程中不 会引起溶剂分子与 Li+共嵌入的问题；（4）Si 是地壳中第二丰富元素，价格低廉。
硅基负极的规模应用需解决体积效应等关键问题：（1）巨大的体积变化带来材料的粉化与电 极的破坏。硅与锂的合金化反应使硅发生 1-3 倍的体积膨胀，材料产生裂纹直至粉化，带来 容量的快速衰减，较大的应力下影响结构稳定性，安全风险提高；（2）体积的变化使 SE I 膜 出现破裂与生成的交替，消耗活性物质与电解液，导致电池的内阻增加和容量的迅速衰减；（3）硅的导电性差，在高倍率下不利于电池容量的有效释放。
针对硅基负极的改性研究集中在解决体积效应、维持 SEI 膜稳定和提高首效三个方面。优化的方向包括：（1）硅源的改性研究。即通过制备纳米硅、多孔硅或合金硅的方式改善电化学 性能，但同时也会面临工艺的复杂性等问题；（2）制备复合材料。如制备结构稳定的硅碳负 极，提高导电性，增强机械强度。在开发过程中，碳源选择和结构设计是造成性能差异的关 键；（3）制备氧化亚硅（SiOx）材料。作为石墨与硅的折中方案（比容 1500mAh/g 左右）， 材料体积膨胀大大减小，循环性能提升，但首效较低也限制在全电池中的应用。
硅基负极产业化持续铺开，“硅基时代”临近
硅基负极研发集中度高，中国、日本、美国和韩国为主要申请国。统计 2000-2019 年 6 月与 锂离子电池硅基负极相关的专利数量，共计 28131 件，其中中国、日本、美国、韩国分列前 4 位。但日本、韩国和美国注重海外专利布局，中国申请人主要在国内进行专利布局。
日本申请人具有一定优势，中国申请数量大，但仍需进一步发展。统计前 100 名国际申请人 的国别，日本共有 35 家，且不同排名阶段的数量都占据绝对优势，主要有松下、索尼、日立 等。韩国则主要由三星和 LG 化学申请。中美分别有 23 家和 18 家申请人进入前 100 名。在 中国国内专利申请排名前 20 的申请人中，国外申请人依然占据较大比重，尤其是日本。中 国的企业中，比亚迪、贝特瑞、ATL 和万向集团进入前 20 名。
硅基负极产业化持续铺开，推动电池产品性能提升。特斯拉已将硅碳负极应用于 Model 3， 在人造石墨中加入 10%的硅，负极容量提升至 550mAh/g，单体能量密度达 300Wh/kg；日 本 GS 汤浅公司的硅基负极已成功应用在三菱汽车上。中国方面，宁德时代、国轩高科、万 向集团、比亚迪等正在加紧硅负极体系的研发和试生产。负极企业贝特瑞已实现硅碳负极量 产并为松下配套部分材料，杉杉股份、江西紫宸等具备小量试产能力。CATL 的高镍三元+硅 碳负极电芯比能达到 304Wh/kg，力神的 NCA+硅碳负极电芯也已达到 303Wh/kg。
产业化进程中，材料成本和生产工艺是两大制约因素。尽管硅基负极材料的性能在持续提高， 但在优化材料性能之外，还要考虑到制约产业化的其他因素：（1）材料成本：各家工艺差别较大，产品尚未达到标准化，导致价格较高。此外制备过程中常用到纳米硅粉，其生产对设 备要求高、能耗大，因此增加成本；（2）生产工艺：制备工艺较为复杂，有待成熟，并且所 匹配的主辅材对负极性能发挥影响大，相应的工艺也需要进行优化改善。
广汽应用新型硅负极材料，推动续航再上台阶。2020 年 7 月 28 日，广汽集团宣布采用新型 硅负极材料的方形硬壳电芯比能达到 275Wh/kg，将使电动车续航突破 1000km。2021 年 4 月 9 日的广汽科技日再次强调长续航技术将于 2021 年量产，采用海绵硅负极片电池技术使 电芯比能超过 280Wh/kg（未来提升至 315Wh/kg），同时解决硅材料膨胀问题。这将是全球 首次将新型硅负极材料应用到大型动力电池电芯产品，使硅材料的动力领域实用化更进一步。
来源：DT新材料新材料智库
负极的格局相比正极的格局更加清晰，传统的石墨负极仍然是主流的应用产品。但是更高比 容负极的开发对于未来先进电池体系的推进仍然是有必要的，硅基负极、金属锂负极是研发 的热点。总体来说，负极的开发方向是低成本、高比容。
我们认为，碳材料无论是当下还是未来，仍然是重要的负极基体，在实现更高比容负极的过 渡阶段，碳材料的加入不仅能够起到提升导电性的作用，也是重要的承载物质。在中期的产 业应用上，硅基负极则具备较大的推广可能性，特斯拉的硅碳负极已经实现商用，但并非完 全的硅负极，为将硅的性能更完全的释放，仍然需要通过材料改性等手段持续开发；长期来 看，金属锂负极因高比容低电位而具有应用潜力，但是在动力领域所面临的困难需要较长时 间来解决，如锂枝晶带来的安全风险等，因此金属锂负极可能中短期在无人机等细分领域进 行推广商用，在渐进式的演进前提下，在车用动力领域预计还需 5-10 年的产业化过程。
负极当下格局：碳基是商用主流，钛酸锂因高安全应用于细分领域
负极是储锂的主体，其中碳材料是负极商业化应用中的首选与主流。锂二次电池负极材料在 充放电过程中实现锂离子的脱嵌，选用时遵循比容高、电势低、循环性能好、兼容性强、稳 定性好与价格低廉等原则。理论上，金属锂因低电势和高比容是理想的负极，但活性锂与锂 枝晶等带来的安全问题阻碍其发展。碳材料因价格低廉、为层状晶体带来较高比容量（LiC6 理论比容为 372mAh/g）、循环性及安全性好，取代金属锂作负极，推动锂二次电池商业化。
碳基材料种类繁多，当下负极材料中人造石墨和天然石墨是主流产品。若按照结构划分锂离 子电池碳材料，包括石墨、非石墨与掺杂型碳，石墨类又可分为天然石墨、人工石墨、中间 相碳微球等。天然石墨成本低、技术成熟度高，但首效较低、倍率性能较差，主要用于消费 类电池。人造石墨则一般采用致密的石油焦或针状焦作前驱体制成，避免天然石墨的表面缺 陷，首次效率与倍率性能提升，因此在动力领域份额不断扩大。据 GGII，2020 年中国锂电 池负极材料出货量 36.5 万吨，同比稳健增长，其中人造石墨占比 84%，份额逐年提升。
石墨类产品应用中存在缺陷，通过改性来提高产品性能。如天然石墨存在表面缺陷多、各向 异性容易析锂等问题：（1）针对其表面缺陷多、电解液耐受性差的问题，采用表面活性剂、 包覆等方式进行改性，提高部分性能；（2）针对其强烈各向异性的问题，工业生产中常采用 机械处理的手段对颗粒形貌进行球形化整形，处理后粒径 D50 范围 15~20μm，首效和循环 性能明显改善。人造石墨因各向异性导致倍率性能、低温性能差，充电易析锂的问题，其改 性不同于天然石墨，一般通过颗粒结构重组降低石墨晶粒取向度。
具备某方面突出性能优势的负极材料如钛酸锂，可满足特定需求，适合在部分细分领域应用。嵌锂碳材料因本身理化性质具有以下缺陷：（1）形成 SEI 膜，循环过程中造成 Li+损耗与碳 材料结构的破坏；（2）析出锂枝晶，增加安全隐患。在公共交通领域电动化进程中对安全性 的诉求落实到负极材料，需要负极电位稍正于碳、更加安全可靠。尖晶石型钛酸锂（Li4Ti5O12） 因具备突出的安全性能优势，在公共交通领域有一定应用：
“零应变材料”，结构稳定。在循环过程中，锂离子逐渐嵌入，最终形成深蓝色的岩盐相 Li7Ti5O12，晶胞参数由 0.836nm 变为 0.837nm，体积变化小于 0.2%，“零应变”下材料 结构稳定，循环性好；
嵌锂电位高，不易引起锂枝晶。钛酸锂嵌锂电位为 1.55V，高于锂离子的还原电位，因 此不易产生锂枝晶，提升安全性；
不生成 SEI 膜，再次提高安全性。因高于电解液的分解电压而不会生成 SEI 膜，没有 SEI 膜被破坏脱落的隐患；
循环过程中锂离子扩散系数也高于碳负极体系，因此是具备高循环优安全的负极材料。
钛酸锂劣势明显，克容量低、倍率性能差、成本高等问题限制更大范围的使用。（1）材料理 论克容量 175mAh/g，电压平台较低，因此比能量较低；（2）导电性能差，导致其在大电流 放电条件下极化严重，容量衰减快，倍率性能差；（3）吸湿性强，导致高温产气严重，高温 循环性能差；（4）材料制备工艺复杂，成本高，电芯成本是相同能量 LFP 电池的 3 倍以上。
钛酸锂改性方法多样，但往往无法保持综合性能，有待更深入开发。（1）改善材料形貌尺寸， 如颗粒纳米化、球化、多孔化等，缩短锂离子进出路径，提高比容量，但易造成与电解液的反应而形成 SEI 膜；（2）金属掺杂后的改性材料导电性提高，但循环稳定性可能会降低；（3） 表面改性如碳包覆技术，可以提高电子电导率，但包覆后锂离子会在脱嵌过程中受到一定阻 碍。综合看，寻找合适的离子、适当的掺杂比例、改性技术的结合是未来工作的重点。
现有负极比容已接近上限，高比容潜力负极中硅基优势显著
高比能诉求下，现有商用负极难以满足需求，需要以更高比容的材料替代。（1）市场上的高 端石墨比容可达 360-365mAh/g，已接近理论上限，而钛酸锂等本身理论比容较小，因此均 难以满足更高比能的需求。（2）商业化负极尤其是碳负极材料，因嵌锂电位低，在循环过程 中可能会形成锂枝晶而引起电池短路。需针对问题开发更高比容的新型负极材料。
在众多可选的新型负极材料中，硅基材料是较具开发潜力的类型。高比容非碳负极包括锡基、 硅基、氧化物、过渡金属氮化物以及金属锂负极等。比较理化性质，硅基具备应用优势：（1） 按照理论比容排序，硅基负极可达 4200mAh/g，而其他负极大部分在 900mAh/g 左右；（2） Si 的嵌锂电位高于碳，析锂风险小；（3）Si 与普遍应用的电解液反应活性低，嵌锂过程中不 会引起溶剂分子与 Li+共嵌入的问题；（4）Si 是地壳中第二丰富元素，价格低廉。
硅基负极的规模应用需解决体积效应等关键问题：（1）巨大的体积变化带来材料的粉化与电 极的破坏。硅与锂的合金化反应使硅发生 1-3 倍的体积膨胀，材料产生裂纹直至粉化，带来 容量的快速衰减，较大的应力下影响结构稳定性，安全风险提高；（2）体积的变化使 SE I 膜 出现破裂与生成的交替，消耗活性物质与电解液，导致电池的内阻增加和容量的迅速衰减；（3）硅的导电性差，在高倍率下不利于电池容量的有效释放。
针对硅基负极的改性研究集中在解决体积效应、维持 SEI 膜稳定和提高首效三个方面。优化的方向包括：（1）硅源的改性研究。即通过制备纳米硅、多孔硅或合金硅的方式改善电化学 性能，但同时也会面临工艺的复杂性等问题；（2）制备复合材料。如制备结构稳定的硅碳负 极，提高导电性，增强机械强度。在开发过程中，碳源选择和结构设计是造成性能差异的关 键；（3）制备氧化亚硅（SiOx）材料。作为石墨与硅的折中方案（比容 1500mAh/g 左右）， 材料体积膨胀大大减小，循环性能提升，但首效较低也限制在全电池中的应用。
硅基负极产业化持续铺开，“硅基时代”临近
硅基负极研发集中度高，中国、日本、美国和韩国为主要申请国。统计 2000-2019 年 6 月与 锂离子电池硅基负极相关的专利数量，共计 28131 件，其中中国、日本、美国、韩国分列前 4 位。但日本、韩国和美国注重海外专利布局，中国申请人主要在国内进行专利布局。
日本申请人具有一定优势，中国申请数量大，但仍需进一步发展。统计前 100 名国际申请人 的国别，日本共有 35 家，且不同排名阶段的数量都占据绝对优势，主要有松下、索尼、日立 等。韩国则主要由三星和 LG 化学申请。中美分别有 23 家和 18 家申请人进入前 100 名。在 中国国内专利申请排名前 20 的申请人中，国外申请人依然占据较大比重，尤其是日本。中 国的企业中，比亚迪、贝特瑞、ATL 和万向集团进入前 20 名。
硅基负极产业化持续铺开，推动电池产品性能提升。特斯拉已将硅碳负极应用于 Model 3， 在人造石墨中加入 10%的硅，负极容量提升至 550mAh/g，单体能量密度达 300Wh/kg；日 本 GS 汤浅公司的硅基负极已成功应用在三菱汽车上。中国方面，宁德时代、国轩高科、万 向集团、比亚迪等正在加紧硅负极体系的研发和试生产。负极企业贝特瑞已实现硅碳负极量 产并为松下配套部分材料，杉杉股份、江西紫宸等具备小量试产能力。CATL 的高镍三元+硅 碳负极电芯比能达到 304Wh/kg，力神的 NCA+硅碳负极电芯也已达到 303Wh/kg。
产业化进程中，材料成本和生产工艺是两大制约因素。尽管硅基负极材料的性能在持续提高， 但在优化材料性能之外，还要考虑到制约产业化的其他因素：（1）材料成本：各家工艺差别较大，产品尚未达到标准化，导致价格较高。此外制备过程中常用到纳米硅粉，其生产对设 备要求高、能耗大，因此增加成本；（2）生产工艺：制备工艺较为复杂，有待成熟，并且所 匹配的主辅材对负极性能发挥影响大，相应的工艺也需要进行优化改善。
广汽应用新型硅负极材料，推动续航再上台阶。2020 年 7 月 28 日，广汽集团宣布采用新型 硅负极材料的方形硬壳电芯比能达到 275Wh/kg，将使电动车续航突破 1000km。2021 年 4 月 9 日的广汽科技日再次强调长续航技术将于 2021 年量产，采用海绵硅负极片电池技术使 电芯比能超过 280Wh/kg（未来提升至 315Wh/kg），同时解决硅材料膨胀问题。这将是全球 首次将新型硅负极材料应用到大型动力电池电芯产品，使硅材料的动力领域实用化更进一步。
来源：DT新材料新材料智库
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