储能用聚阴离子型钠离子电池

工信部锂离子电池及类似产品标准工作组于11月28日～29日举办“钠离子电池产业链与标准发展论坛”。本次论坛由中国电子技术标准化研究院联合中关村储能产业技术联盟主办，钠离子电池相关产业链企事业单位共同参与。

此次大会旨在为钠离子电池产业链企业搭建一个交流的平台，同时也为钠离子电池行业相关人员提供一个了解钠离子电池产业最新资讯的窗口。使参会企事业单位加强合作交流，促进钠离子电池产业健康持续发展。期间，18位行业大咖与大家共同探讨钠离子电池的发展现状与市场前景。

深圳珈钠能源科技有限公司，武汉大学的曹余良先生在本次钠离子电池产业链与标准发展论坛上发表了《储能用聚阴离子型钠离子电池》主题演讲。

演讲围绕当前背景、正极材料体系、负极材料体系、以及钠离子市场前景这几个方面展开。

当前“双碳背景”下，2022年习近平主席在第75届联合国大会提出在2030年实现碳达峰、2060年前碳中和目标；2021年的政府工作报告也首次将“碳达峰、碳中和”列入。汽车行业是全球温室气体排放的主要领域之一，动力电池成为新能源电池汽车发展的重要体系。

目前我国锂资源短缺，陷入动力电池困境，去年锂资源价格上涨近10倍，锂已经成为锂电池发展的卡脖子资源，因此发展无资源限制的钠电池对保障我国能源战略发展的安全性和独立性已经迫在眉睫！

我国锂资源对外依存度高，钠资源丰富且分布均匀。全球已探明的锂资源量约8900万金属吨，折碳酸锂超1 亿吨，其中58%的锂资源集中在南美洲，我国锂资源量仅为世界的5.9%，对外依存度较高。

碳酸钠提钠简单，供给充足，价格稳定低廉，价格仅为2739元/吨（重质纯碱，纯度99.2%，截止 22年9月19日），因此供应链更加安全，经我们计算，碳酸锂价格在10万元/吨以上，钠离子电池相比磷酸铁 锂电池具备经济性优势。

当前全球范围内，都在大力推广钠电发展，在《关于政协第十三届全国委员会第四次会议第4815号（工交邮电类523号）答复提案的函》中提到有关部门将支持钠离子电池加速创新成果转化。美国能源部计划与欧洲Battery 2030计划中也都有提到要发展钠电。

结合当前的研究体系，对钠离子电池的优劣势进行了分析，钠离子电池具有无资源限制；不用铜集流体；安全性高；成本低；倍率性能好；低温性能好；零点储存与运输、绿色能源等优势；同时具有能量密度低、产业链不完善的劣势。

对于正极材料体系的介绍，讲述正极材料的发展历程。

对正极材料体系中的三种正极材料进行了对比，分别是聚阴离子、氧化物、普鲁士蓝（白）。

兼顾到成本、安全性和循环性能，并针对规模储能的要求，深圳珈钠能源科技有限公司与武汉大学选择了聚阴离子体系。

选择主要是铁基磷酸盐和铁基硫酸盐体系，具有各自的特点，适用于不同的情况。

铁基磷酸盐的特点分析。

在缺铁到3%时，磷酸铁钠的杂质项、获得了更高的容量、更好的倍率性能和循环稳定性，在一万周的循环时没有发生能量衰减。

用缺铁复合硫酸铁钠做成的650mAh软包电池和3500mAh软包电池。

650mAh软包电池表现，在1000次循环之后，电池达到了84%的保持率，且不会出现鼓胀现象。

经过实测得到的3500mAh软包电池的倍率性能、低温性能、过放电性能。倍率性能优秀、低温性能强大且完全可逆，在电池的储存与运输方面提供了保障。

同时，电池通过了针刺测试、重物冲击、1C过充至10V、热箱测试等试验。

第二个正极材料体系为铁基硫酸盐体系。同样制成软包电池进行测试，根据初步检测得到的数据，这种类型的电池表现不错，可以进一步优化与改进。

最接近商品化的负极材料是硬碳材料，可以输出200-400mAh的容量，具有较低的平台电压。

武汉大学从09年开始对于生物质硬碳材料方面的研究，近年来的研究不断发展，取得了不少专利，获得了专利授权。

通过理论指导，制作低BET比表面，几乎无微孔。具备低成本、高性能生物质碳负极制备工艺，形成以生物质为基础的可实现硬碳负极的商业化制备。核心专利技术包括元素掺杂多层硬碳材料、低成本生物质硬碳制备方法。

通过精细调节层与孔结构，形成可广泛制备的新技术方案，制备高容量硬碳材料。可实现420mAh的储备容量。

珈钠能源在生物质硬碳负极发展路线分为三种，一种是低成本，可规模化生产，容量在200-250；第二种容量在300-350，成本在4-6万；第三种高容量硬碳材料，成本更高.

对于市场前景的分析，磷酸盐系电池具有高安全、长循环、高倍率、强低温的优势，可以替代铅酸电池。

在目前的市场应用方面，针对低速交通工具、电动自行车、电动观光车、小车mini、平衡车适用。

最大的应用空间在于家庭储能以及集装箱式储能。

1、聚离子正极材料体系具有高的结构和热稳定性、宽阔的离子移动空间，可实现长寿命、高安全性、强环境适应性和高功率等特性；然而对于其较低的能量密度，仍需要进行深入的材料体系研究。

2、聚阴离子型钠离子电池在低温性能、快充、环境适应性以及无限资源低成本等方面拥有独特的优势，与锂离子电池相互兼容互补，而多元化的技术路线也是新能源产品长期稳定发展的重要保障。

3、钠离子电池的发展可能成为稳定锂资源价格的“跷跷板”，可能将锂电价格回到一个合理空间的“平衡器”。

4、钠离子电池相关材料的标准应该早谋划、早建立、将有利于钠离子电池产业发展，同时标准需要考虑材料体系的广泛性和多元性。

以上为深圳珈钠能源科技有限公司，武汉大学的曹余良先生在本次钠离子电池产业链与标准发展论坛上发表的《储能用聚阴离子型钠离子电池》主题演讲。有意者可联系珈钠能源详细了解。

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