钠离子电池发展和钠离子电池市场分析报告

钠离子电池发展和钠离子电池市场分

析报告

分析和预测

Economic And Market Analysis China Industy

Research Report 2020

zhongbangshuju

前言

行业分析报告主要涵盖范围

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钠离子电池进展

在电池领域，锂离子电池是高性能的代表。但本系列报告名为“电池科技前瞻”，对有性能特色、以高性价比为应用特征的电池技术路线也加以关注。本报告即分析一篇钠离子电池的出色综述。我国研究者容晓晖、陆雅翔、胡勇胜等总结了钠离子电池的研究与应用进展，以钠离子电池：从基础研究到工程化探索为标题发表在储能科学与技术上（2020 年第9 卷，第 2 期）。

论文钠离子电池：从基础研究到工程化探索

研究者认为，锂资源供应紧张，我国锂资源自给程度低，所以持续扩大锂离子电池的使用规模，比如生产更多的电动汽车和储能电站，将使目前的形势变得更加严峻。而和锂离子电池具有相似工作原理的钠离子电池受到了越来越多的研究人员的重视，由于地壳中钠资源储量丰富，且在全球范围内分布广泛，使钠离子电池具有大规模应用的巨大潜力。因此，钠离子电池可作为锂离子电池在大规模储能领域的重要补充技术，具有重要的经济价值和战略意义。

研究者归纳，截至目前，全球从事钠离子电池工程化的公司已有20 家以上，其中不乏松下、丰田等巨头公司。钠离子电池相比于锂离子电池有若干优势，具体包括：①钠资源储量丰富，分布均匀，成本低廉；②钠离子电池与锂离子电池的工作原理相似，与锂离子电池的生产设备大多可兼容；③由于铝和钠在低电位不会发生合金化反应，钠离子电池正极和负极的集流体都可使用廉价的铝箔；④在固态电池中，可设计双极性电极，在同一张铝箔两侧分别涂布正极和负极材料，将这样的极片周期堆叠，在一个单体电池中实现更高电压，并可节约其他非活性材料以提高体积能量密度；⑤钠离子的溶剂化能比锂离子更低，即具有更好的界面离子扩散能力；⑥钠离子的斯托克斯直径比锂离子的小，相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率，或者更低浓度电解液可以达到同样离子电导率；⑦根据目前初步的高低温测试结果，钠离子电池高低温性能更优异；⑧在所有安全项目测试中，均未发现起火现象，安全性能更好。

材料体系构建

研究者综述了钠离子电池的活性物质材料体系。鉴于钠离子电池的核心定位是性价比，其材料体系的低成本属性就分外重要。正极方面，和锂离子电池正极不同，钠离子电池的高价态过渡金属选择多为铜、铁、镍、锰等，也有锂掺杂手段使用。充放截止电压多在 2.5-4.2V 范围，比容量在70-130mAh/g 之间（相对高比容量体系的电压稍低）。前瞻性的研究还包括引入晶格氧、类似富锂正极的“富钠”正极材料（首次比容量超过200mAh/g）构建等。

几种铜基氧化物正极材料的典型首周充放电曲线

资料来源：钠离子电池：从基础研究到工程化探索

负极方面，和在锂离子电池中的行为不同，石墨在含有碳酸酯电解液的钠离子电池中的可逆比容量却不足50 mAh/g，不足以作为质优价廉的负极材料。相比之下各类无定型碳材料的可逆比容量在200-400mAh/g，甚至还有进一步的提升空间。

几种无定形碳负极材料的典型首周充放电曲线