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钠电池负极材料:传统石墨负极储钠能力差,硬碳_软碳是相对更理想的钠电负极材料分析研究--第1页
钠电池负极材料:传统石墨负极储钠能力差,硬碳/软碳是相对更理想
的钠电负极材料
十三五期间,科技部通过国家重点研发计划智能电网技术与装备
重点专项,对电池储能相关技术进行了系统部署。其中,钠基储能电
池技术作为重点支持方向之一,在高安全长寿命和低成本钠基储能电
池的基础科学问题研究等项目系列成果推动下进步显著。
由于钠离子电池的结构和工作原理基本与锂离子电池相同,因此,
钠离子电池可以借鉴锂离子电池的产业化经验,极大的简化钠离子电
池的生产工序。但是由于钠离子半径要比锂离子大70%,导致钠离子电
池能量密度不足,为此,相关企业纷纷加大研发投入力度,钠离子电
池应用的关键问题被逐渐攻克,前期制约钠离子电池产业化的正负极
材料均已实现技术突破,层状氧化物正极+碳基负极+有机电解液体系
的钠离子电池即将迈入到商业化阶段,有望实现规模化生产。同时,
钠离子电池的原材料成本相对于锂离子电池具有天然的优势,尤其是
在碳酸锂价格处于高位的情况更为显著,锂离子电池成本居高不下将
推动钠离子电池产业化进程的加速。
一、钠电池负极材料:传统石墨负极储钠能力差,硬碳/软碳是相对
更理想的钠电负极材料
钠电池负极材料:传统石墨负极储钠能力差,硬碳_软碳是相对更理想的钠电负极材料分析研究--第1页
钠电池负极材料:传统石墨负极储钠能力差,硬碳_软碳是相对更理想的钠电负极材料分析研究--第2页
理想的钠离子电池负极材料应当尽量满足:1)工作电压低;2)
比容量高;3)首周库仑效率高;4)压实密度高;5)电子和离子电导
率高;6)结构稳定(体积形变小),空气稳定;7)成本低廉和安全
无毒等特点。现有能够用于钠离子电池的负极材料主要包括:碳基
材料、合金类材料、和金属基复合物材料,其中碳基材料由于具有导
电性好、成本低廉、无毒环保,成为钠离子电池负极材料的首选。碳
基材料主要包括石墨类材料、无定形碳材料(软硬碳)、纳米碳材料。
其中,石墨负极在碳酸酯电解液中几乎不具备储钠能力,在醚类
溶剂中虽能使溶剂化的钠离子共嵌到石墨层中,但其低的容量、高的
电压以及电解液参与反应会降低实际电池的能量密度,因此石墨负极
在钠离子电池中难以使用。
二、于加快推动新型储能发展的指导意见(发改能源规〔2021〕
1051号)
2021年四月下旬,国家发展改革委、国家能源局发布了《关于加
快推动新型储能发展的指导意见》,主要目标是到2025年实现新型储
能从商业化初期向规模化发展转变。新型储能技术创新能力显著提高,
核心技术装备自主可控水平大幅提升,在高安全、低成本、高可靠、
长寿命等方面取得长足进步,标准体系基本完善,产业体系日趋完备,
钠电池负极材料:传统石墨负极储钠能力差,硬碳_软碳是相对更理想的钠电负极材料分析研究--第2页
钠电池负极材料:传统石墨负极储钠能力差,硬碳_软碳是相对更理想的钠电负极材料分析研究--第3页
市场环境和商业模式基本成熟,装机规模达3000万千瓦以上。新型储
能在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用。到2030年,实
现新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控,技术
创新和产业水平稳居全球前列,标准体系、市场机制、商业模式成熟
健全,与电力系统各环节深度融合发展,装机规模基本满足新型电力
系统相应需求。新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。
三、钠离子电池有望应用于储能和动力两个领域
综合钠离子电池的电池容量性能、电池循环寿命和电池的安全性
来看,未来钠离子电池有望应用于储能和动力两个领域。
在动力领域,钠离子电池将在两轮车和电动汽车两个方面得到应
用。在两轮车领域,由于钠离子电池有有能量密度相对较低、安全性
比较高的特点,因此有望实现在对铅酸电池的逐步替代。其中电动汽
车方面,有望通过宁德时代发布的钠离子电池与锂离子电池集成系统
的形势得以应用。
在储能领域,2021年07月15日,国家发展改革委、国家能源局
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