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2017年2月10日 星期五

SODIUM-ION BATTERIES: advantages over lithium-ion and performances



來源: 電池中國網

早在20世紀80年代,鈉離子電池和鋰離子電池就已經被研究,隨著鋰離子電池的成功商業化,鈉離子電池的研究逐漸放緩。

目前,鋰離子電池可謂「風頭正勁」,但隨著電動汽車、智慧電網時代的到來,鋰離子電池的大規模發展,會受到鋰資源短缺的瓶頸限制。與鋰相比,鈉儲量豐富、分布廣泛、成本低廉,並且與鋰具有相似的理化性質,因而鈉離子電池的研究,再一次受到科研界和工業界的廣泛關注。

聊一聊被忽略的钠离子电池

鈉離子電池的工作原理與鋰離子相似,充電時,Na+從正極材料中脫出,經過電解液嵌入負極材料,同時電子通過外電路轉移到負極,保持電荷平衡;放電時則相反。

與鋰離子電池相比,鈉離子電池的優勢,就是資源豐富——鈉資源約佔地殼元素儲量的2.64%,而且價格低廉,分布廣泛。

然而,鈉離子電池技術門檻,比鋰電等技術要高,其核心材料、組裝技術等,並非技術的簡單移植就能實現,因此,進行深入研究的企業和機構比較少,鈉離子電池也沒有大規模推廣開來。

此外,鈉離子電池在性能方面還有一些不足,比如在體積比能量、比功率方面,未來還有繼續提升的空間。

鈉離子電池的研發,近幾年也陸續取得不錯的成績。2015年底,法國一支研究團隊在可充電電池材料上,取得了一項重大進步,首次開發出了業界標準的18650規格的鈉離子電池。

2015年,中國科學院物理研究所博士生李雲明、研究員胡勇勝等,在鈉離子電池碳基負極材料上取得了突破,採用成本更加低廉的無煙煤作為前驅體,通過簡單的粉碎和一步碳化,得到了一種具有優異儲鈉性能的碳負極材料。

據瞭解,鈉離子電池穩定性強,安全性高,使用壽命長,應用範圍廣泛,原材料易獲得,廢品回收技術簡單且無污染。

低成本鈉離子電池的開發成功,有望應用於低速電動車,實現低速電動車的無鉛化。在國際,鈉離子電池主要應用於對安全性要求較高的領域,比如公車系統、通訊基地台、家庭儲能和電網儲能等。

隨著電池產業的蓬勃發展,全球相關機構、企業不斷研發新技術,欲在產業爆發前佔領制高點。

據國際媒體報導,豐田新開發的鈉離子技術,可有效提升電動車的續航里程——最大可達到驚人的1000公里(620英里),而且價位更低。

Magnesium Batteries: The Toyota believe that this is the future of the batteries.

豐田新電池是使用了鈉基化合物,作為正極的鈉離子電池,電池產生的電壓高出鋰離子電池30%。豐田為在2020年前後投入實際應用,正加快推進研究。據相關報告稱,該電池一旦商業化,價格會比傳統鋰電池更低。

比克電池也曾透露,其對鈉離子電池的研發,已經進入中試階段,針對鈉離子電池能量密度偏低的問題,不斷進行技術改進,以降低人們的用車成本。

2017年1月18日,超威集團與美國通用電氣公司(General Electric Company,簡稱「GE」)在浙江長興舉行Durathon鈉鹽電池合資合作項目簽約儀式。

雙方結合各自的產業、技術優勢,共同創建合資公司,拓展鈉鹽電池的應用領域,邁出搶灘儲能市場的關鍵性一步。經過多年研發,Durathon鈉鹽電池技術實現了商業化,它具有產品性質穩定、安全性高(不會燃燒或爆炸)、能量密度大、使用壽命長的特性。目前,GE已經在全球25個國家,建成了太陽能、風電組合、峰值管理、通訊基站等儲能項目。

在動力電池市場,不同的技術路線在同時發展,不同技術路線的電池,都有屬於自己特定的細分市場,鈉離子電池未來在公車系統和低速電動車領域,或會得到一定的應用。

當前,能源領域正處於一場巨大的變革中,尤其隨著電力體制改革不斷深化,能源互聯網興起,以及電力供需矛盾增加、棄風棄光問題凸顯等,儲能在未來電力系統中,將扮演不可或缺的角色。


鈉離子電池在儲能領域的可再生能源消納、分布式儲能電站、削峰填谷等領域的應用價值,受到越來越多的重視,隨著鈉離子電池研發技術的進步,以及工序成本的降低,其未來市場值得期待。


                                                                                                                                                                  

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