钠离子电池深度介绍(I.) – 太璞科技

1.基本信息介绍 钠离子电池是主要依靠钠离子 (Na+) 在正负极之间运动发挥作用的可充电电池,类似于锂离子电池的工作原理。在充电和放电过程中,Na + 在两个电极之间穿梭:在充电过程中,Na + 从正极脱嵌......

钠离子电池深度介绍(I.)

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1.基本信息介绍

钠离子电池 是可充电电池,主要依靠钠离子 (Na+) 在正负极之间的运动来发挥作用,类似于锂离子电池的工作原理。在充放电过程中,Na+ 在两个电极之间穿梭:在充电过程中,Na+ 从正极脱嵌并通过电解液嵌入到负极,在放电过程中,该过程相反。

研究钠离子电池始于 1980 年代左右。在早期阶段,MoS2、TiS2 和 NaxMO2 等电极材料表现出不令人满意的电化学性能,导致开发进度缓慢。寻找合适的钠离子储存电极材料是 钠离子电池.自 2010 年以来,根据 钠离子电池,从而显著提高容量和循环寿命。负极的硬碳、过渡金属及其合金等材料,以及聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物和正极的氧化物等材料,特别是层状 NaxMO2 (M=Fe, Mn, Co, V, Ti) 及其二元和三元衍生物,已表现出优异的充放电容量和循环稳定性。

2.钠电池行业的现状

在生产过程方面,制造钠离子电池类似于锂离子电池。主要涉及电极制造(正负极浆料制备、干燥、涂布、压延、分切......)、电池组装(轧制、切割、收卷/堆叠、密封......)、测试(形成、容量分级等)。主要区别在于钠离子电池 可以使用铝箔作为负极的集流器,这使得正极和负极都可以使用相同的铝极耳,从而简化了极耳焊接等相关工艺。因此,现有的锂离子电池组装生产线可以稍作修改以生产 钠离子电池以及转换为钠离子电池产量相对较低。

3.的优缺点 钠电池:

优势 1:资源丰富

• 丰富的钠资源:钠在地壳中含量丰富,含量为 2.3%,排名第六,明显高于含量为 0.0017% 的锂。据专首页介绍,目前全球勘探的锂资源只能满足 14.8 亿辆电动汽车的需求,凸显了随着全球电气化进程的加速,锂资源稀缺的压力越来越大。

• 钠资源分布更均匀:根据美国地质调查局 2019 年的报告,阿根廷、智利和玻利维亚三个南美国首页拥有全球 52.10% 的锂资源,而中国的锂资源仅占 7.26%,表明资源分布高度不均匀。中国 60% 以上的所需锂原料依赖进口,导致高度的外部依赖。相比之下,钠以盐的形式广泛存在于陆地和海洋环境中,使其很容易获得。

优势 2:成本低

成本优势钠离子电池主要体现在以下几个方面:钠盐代替锂盐。金属钠价格为每吨 19,000 元,碳酸钠价格为每吨 3,000 元,明显低于金属锂每吨 2.98M 元和碳酸锂每吨 484,000 元。原材料价格要便宜得多。

铝箔取代铜箔。假设铜箔价格为每吨 110,000 元,铝箔价格为每吨 40,000 元,假设 1 GWh 锂电池需要 622 吨铜箔和 400 吨铝箔,而 1 GWh 的钠离子电池s需要 800 吨铝箔,锂电池单 Wh 集电器成本为 0.084 元,钠电池为 0.032 元,成本降低 0.052 元/Wh。

石墨阳极有望被无烟煤取代以降低成本。根据 Hina Sodium 的数据,材料成本钠离子电池约为 0.37 元/Wh,明显优于磷酸盐铁和三元锂电池系统。

优势 3:安全性高

钠离子电池 与其他电池类型相比,具有卓越的安全性能:•钠离子电池具有较高的内阻,导致短路时电流较低,瞬时发热较少。

• 锂的标准电压较高,使其在水溶液中更容易失去电子。因此钠离子电池表现出更高的稳定性。

• 经过短路、穿刺、压缩等测试后,钠离子电池 没有点火或爆炸的迹象。另一方面,锂离子电池容易过度放电,导致铜箔溶解和不可逆的容量衰减。钠离子电池不会遇到过放电问题,因为正极可以放电至 0V 而不影响后续使用,从而提高电池在储存和运输过程中的安全性。此外 钠离子电池在热失控过程中往往会钝化和停用,从而在安全测试期间获得更好的安全性能。

优势4:优秀的低温性能和高倍率能力

• 高倍率能力:钠离子电池表现出低于锂离子电池的优异溶剂化能量,因此具有更强的界面离子扩散能力。钠离子的斯托克斯半径较小,与锂盐电解质相比,相同浓度的钠盐电解质具有更高的离子电导率,因此具有更好的快速充电性能。根据宁德时代的数据,钠离子电池可以在 80 分钟内充电至 15%,而 Hina Sodium 声称他们的电池可以在 90 分钟内达到 12% 的电量,两者的性能都明显优于普通锂离子电池的 30 分钟充电时间至 80%。

• 优异的低温性能: 钠离子电池允许较低的电解液浓度要求,与锂离子电池相比,低温下的电解液粘度较低。这总体上增强了电池在低温下的性能。钠离子电池可以在 -40°C 至 80°C 的常温范围内运行,部分产品在 -20°C 时可以保持 88% 左右的容量,明显优于 LFP 电池在相同温度下 60-70% 的容量保持率。

缺点:循环寿命和能量密度需要提高

• 循环寿命:目前,整体循环寿命为钠离子电池约为 2000 次循环,略低于 LFP 电池。与储能应用中使用的某些 LFP 电池相比,仍然存在一些差距,后者可能超过 5000 次循环。

• 能量密度:创新的能量密度钠离子电池Natrium Innovations 等公司的电池超过 130 Wh/kg,而 LiFun Energy 等其他公司的电池达到了 140 Wh/kg,Hina Sodium 的产品能量密度为 145 Wh/kg。然而,仍有进一步优化的空间以提高钠离子电池.

钠离子电池应用场景:

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