全球电动汽车和储能产业快速发展,带动主流电池锂离子电池需求快速增长。但有一种比锂电池成本更低的钠离子电池,正在被业界密切关注和布局,有望在储能和低速电动车市场“大展拳脚”。
近日,国家发改委、国家能源局、工信部、科技部等国家九部委联合发布《“十四五”可再生能源发展规划》,其中提到了储备钠离子电池、固态锂离子电池等高能量密度储能技术的研发。早在去年8月,工信部就在“十四五”相关政策文件中表示,将加强布局,从推进前沿技术研究、完善配套政策、探索市场应用等方面入手,做好顶层设计,完善产业政策,引导钠离子电池产业整体高质量发展。
同时,科技部也表示将在“十四五”期间实施“储能与智能电网技术”重点项目,将钠离子电池技术列为子任务,进一步推动钠离子电池的规模化和低成本化,提高其综合性能。
其实我们之所以这么重视钠离子电池的产业化,主要是因为它在资源丰富性和成本上的优势。钠离子电池的工作原理类似于锂离子电池,主要依靠钠离子在正极和负极之间的运动来实现充放电,可以兼容后者现有的一些原材料和生产设备。
从储量来看,锂资源在地壳中的储量仅为0.002%,不到钠的千分之一,澳大利亚、智利、阿根廷等国是世界上的主产区。国内锂资源产能不足,目前严重依赖进口。而钠是地壳中含量第六丰富的元素,地理分布均匀,不容易出现资源危机,使得钠离子化合物更容易获得,加工成本更低。从电化学性能来看,钠离子电池具有相对稳定的电化学性能和安全性,工作温度范围较宽。
从钠离子化合物的适用性来说,铝在低电压下不会与钠合金化,所以钠离子电池的负极可以像锂电池一样使用铝集流体代替铜集流体,这样可以降低电池的成本和重量。
但在实际应用中,钠离子电池存在能量密度低、循环寿命短、供应链和应用场景不完善等问题。为此,一批行业“探路者”已经踏上征程,一路探索。
在电池方面,目前电池企业包括当代安培科技、欣旺达、彭辉能源、派能科技、中科海纳、李绅等。已经对钠离子电池做了相关安排。
2021年7月,当代安培科技有限公司发布了第一代钠离子电池。其电池单体能量密度达到160Wh/kg,室温下15分钟可充80%的电,在-20下放电保持率超过90%。业界对钠离子电池的关注度立刻开始升温。万达宣布拥有钠离子电池的补钠方法、钠离子电池及其制备方法等多项专利。
不过中化钠的进度更快。去年6月,全球首款1MWh钠离子电池储能系统发布。同年年底,携手三峡集团,与阜阳市达成合作,共同建设第一条钠离子电池规模化生产线,规划产能5GWh。一期工程计划今年投产。
据了解,彭辉能源已做出钠离子电池样品(采用磷酸钠正极和硬碳体系负极),处于中试阶段;鹏能科技研发的第一代钠离子电池产品也完成了小试。各企业电池试制和大规模量产有序推进。
此外,电池中国了解到,当代安培科技股份有限公司已启动钠离子电池产业化布局,计划2023年形成基础产业链。
从产业链来看,钠离子电池的商业化也离不开新材料的供应。在正负极材料和电解液方面,党生科技、多氟多、华阳股份、永泰科技、联创股份、振华新材等企业均有规划或布局。