新能源电池家族“年青一代”钠离子电池研发取得重大突破

摘要:作为新能源电池家族中的年青一代,钠离子电池展现出了比锂电池更低的成本、更安全的性能。目前,钠离子电池已在实验室实现了200瓦时每公斤的能量密度,有望进一步提升性能、降...

  作为新能源电池家族中的“年青一代”,钠离子电池展现出了比锂电池更低的成本、更安全的性能。目前,钠离子电池已在实验室实现了200瓦时每公斤的能量密度,有望进一步提升性能、降低成本。5月30日,中国科学院物理研究所研发的钠离子电池相关成果在2023中关村论坛上发布。

  早在2011年,中科院物理所研究员胡勇胜就带领团队,率先进军钠离子电池领域;当时,这一领域还鲜有问津者。常见的锂离子电池的正极材料多含有镍、钴等价格较贵的过渡金属元素,在锂电中常用的石墨负极几乎不具备储钠性能。而在对钠离子电池的研究中,胡勇胜发现,铜基的层状氧化物在作为正极材料时具有活性,且能提高电压;负极材料也可更换为价格更便宜的材料——无烟煤基无定形碳材料。

  当前以锂离子电池为主的新能源电池领域发展迅猛,为何还要另辟蹊径,研发钠离子电池?中科院物理所副研究员陆雅翔解释,我国锂资源70%依赖进口,钠离子电池所需的资源丰富、原料更易得,其电芯材料成本大约相当于磷酸铁锂电芯材料成本的70%,具有成本优势。

  为了让科研成果更好地走入市场,2017年,专注于新一代储能体系钠离子电池研发与生产的中科海钠公司成立。目前,该公司依托胡勇胜团队的科研成果,已有3款钠离子电池电芯产品发布,相关的生产线也已经建立,产能正在不断扩大。从短续航电动汽车到1兆瓦时大型储能电站的示范应用,再到应用于A00级车辆(微型车)的动力系统,钠离子电池正在一步步走近我们的生活。

  去年,胡勇胜团队突破性实现了钠离子电池200瓦时每公斤的能量密度,超过了常见“磷酸铁锂-石墨”锂电池平均180瓦时每公斤的水平。“这项工作证明了,只要选择合适的电池材料与体系,钠离子电池的能量密度可以达到甚至超过锂离子电池的水平。当然,这个数据目前仅在实验室获得,后续还需要持续研究以提升电池综合性能。”陆雅翔表示,新发布的A00级钠离子电池电动汽车的续航里程为252公里,电池容量为25千瓦时,快充充电时间为15至20分钟,可完全满足短续航电动汽车的需求。

  成本低、材料足、更安全,钠离子电池的这些特性,不仅让它在短续航动力电池领域具有广阔的应用前景,也更适合在大规模储能领域大展拳脚。“我相信,钠离子电池一定会在‘双碳’目标实现过程中发挥重要作用。”胡勇胜说。

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