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中科海钠董事长胡勇胜:钠离子电池将在储能方面发挥重要作用
2021.09.29 14:02 贺明君
钠离子电池具有易制造、长寿命、宽温区、高倍率的优势,材料体系选好了,也可以实现低成本和高安全,将替代铅酸电池市场,和锂离子电池形成互补,主要在储能方面发挥重要作用。

日前,工信部表示将在“十四五”相关规划等政策文件中加强布局,统筹引导钠离子电池产业高质量发展。并表示将通过产学研协同创新,推动钠离子电池全面商业化。在此背景下,多家企业加快布局脚步。宁德时代宣布明年将有一条钠离子电池产线投入生产,华阳股份与多氟多、梧桐树资本在钠离子电池业务上达成了合作。全市场正期待钠离子电池发展更进一步。

中国科学院物理研究所研究员、中科海钠董事长胡勇胜在9月28日举办的2021中国无锡(惠山)未来产业创新峰会上,就《规模储能技术新选择:钠离子电池》主题进行了分享。胡勇胜先生从两个方面回答了社会关注热点:一是,我们为什么要做钠离子电池;二是,我们已经做到了什么样的水平。

电池在储能技术中占据重要地位 钠离子电池成为可持续化的最优选择

胡勇胜表示,习近平总书记去年提出碳达峰、碳中和的战略目标,发展可再生能源规模储能还有电动汽车和智能电网是构建以新能源为主新型电力系统的关键,是实现双碳目标主要途径之一。而目前在多种储能技术发展下,电池是其中重要一种,可以说电池在整个实现电动中国构想中扮演重要的角色。

胡勇胜表示,电池经过200余年的发展,现在二次电池主要以铅酸电池和锂离子电池为主,且锂离子电池在1991年商业化后再没有新的电池体系商业化。虽然锂离子电池是目前所有二次电池体系里面能量密度、功率密度、循环寿命综合性能最好的,并且成本在过去的十年下降了10倍,但是,现在锂资源是有限的,且70%集中在南美洲的盐湖里面,目前我国80%的锂是依赖进口。他表示,“锂离电池驱动电动汽车一旦广泛使用,会成为战略资源。因此,在十年前,我们就在想能不能发展一种不依赖资源的新型二次电池。众多的电池体系中,钠的储量丰富,分布广泛,成了最优选择。未来,钠离子电池实际成本可以做到很低,该体系是将来可以真正支撑大规模储能技术的可持续发展。”

我国政府早已支持钠离子项目并取得了不错成就

胡勇胜表示,目前国内外很多研究机构在做钠离子电池方面的基础研究,全世界有20多家企业专门从事钠离子电池的产业化方面的开发,我国也很早开始布局。在政策方面,2016年科技部、工信部支持了钠离子电池项目,包括北京、广东等地。国家发改委和能源局也在4月份提出关于加快推动新型储能发展的指导意见,明确提出钠离子电池加快等技术开展规模化的实验示范。工信部在6月份和8月份正式回复我们提出的关于在我国大力发展钠离子电池的提案。

在技术路线方面,胡勇胜介绍,目前钠离子电池有三种主要的技术路径,根据使用的不同正级材料来区分:第一种是聚阴离子材料,类似于磷酸铁锂电池,使用的是磷酸盐的材料,可以实现快充和长的循环寿命,但相对来说成本会比较高;第二种是普鲁士蓝类正极材料,在2013年提出,有很多公司做这方面的工作;第三种是层状氧化物材料,在过去的30多年提出多种材料。但由于含有Ni、Co过渡金属元素,原材料价格贵,且在空气中不稳定,材料的生产、运输、储存成本也较高。基于此,胡勇胜研究团队首次发现在锂离子电池中没有电化学活性的Cu2+/Cu3+氧化还原电对在钠离子氧化物中具有活性,以此设计了钠铜铁锰氧化物层状材料,提高Cu基新型正极材料容量,研制出兼顾低成本、高稳定、长寿命、环境友好的Cu基正极材料并申请国内专利,且在日本、美国、欧盟同时获得了授权。

在负极材料方面,我们也做了大量探索,目前集中在碳材料方面。胡勇胜团队利用无烟煤变成碳材料,研制出高容量、长寿命、超低成本、环境友好新型软碳负极材料,为钠离子电池负极材料实用化奠定关键基础。该发明专利也已在中国、美国、日本获得授权。

此外,胡勇胜还分享了在钠离子电池器件方面的最新结果。2017年中科海钠成立,这是国内首家专门做钠离子电池的企业。胡勇胜介绍,中科海钠不断推进产业化,已建成百吨级正负极材料及兆瓦级电芯线,正在山西太原建设2000吨的正负级生产线,已经做了一系列的示范工程,例如启用1 MWh钠离子电池储能系统等。中科海钠研发的钠离子电池在能量密度、快充性能、低温性能、循环性能等方面均取得不错成果,综合性能处于国际领先水平。胡勇胜表示,钠离子电池具有易制造、长寿命、宽温区、高倍率的优势,材料体系选好了,也可以实现低成本和高安全,将替代铅酸电池市场,和锂离子电池形成互补,主要在储能方面发挥重要作用。

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