钠离子电池:大规模储能领域的“潜力股”

储能世界网讯:“随着电动汽车的普及,需要大量用电,而现有的城市电网配置难以满足需求,配以大型储能电站给电动汽车充电是一个较好的选择。能量密度不及锂离子电池的钠离子电池可能无法应用于电动汽车。但是,在对电池能量密度要求不高的大规模储能领域,钠离子电池是极有前途的技术。”

目前,在钠离子电池基础研究、技术开发和产业化推进速度等方面,中国企业都处在国际领先地位。中国有机会引领钠离子电池技术发展趋势,在全球范围内率先实现钠离子电池产业化。

近日,中国工程院院士陈立泉在2021年中国电动汽车百人会云论坛上指出:“如果全世界的车都采用锂离子电池,全世界的电能都用锂离子电池储存,那么,锂离子电池根本不够。所以,我们一定要考虑新的电池,钠离子电池就是首选。”

相比人们熟知的锂离子电池与铅酸电池,钠离子电池具有哪些优势?又何时能够实现大规模产业化?

差异化优势显著

近年来,在各国政府大力支持下,锂离子电池在新能源汽车行业迅速推广应用。但是,随着全球化学电池市场快速发展,最“火热”的锂离子电池逐渐暴露出劣势,锂资源稀缺以及较高昂的成本导致锂离子电池产业发展遭遇“天花板”。

“如果全世界可开采的锂都用于制造动力电池,最多只能驱动14.5亿辆电动汽车。实际上,锂还用于核工业、玻璃陶瓷等行业。因此,锂是不够用的。”中国科学院物理研究所研究员胡勇胜在接受记者采访时表示。

同时,锂资源短缺也造成了锂离子电池成本的上升。“2021年2月18日,碳酸锂价格高达7.5万元/吨,比去年上涨了3.3万元/吨。我们预估后续还会上涨。这也是要发展钠离子电池的重要原因。”胡勇胜指出。

另据了解,钠离子电池的发展不仅能够缓解锂离子电池原材料价格波动,还兼容锂离子电池现有生产设备。“我们能用现有锂离子电池生产设备制造钠离子电池。生产材料和制造电芯的设备都很成熟,只要建立了正负极材料及钠盐(NaPF6)的产业链,钠离子电池就很容易实现产业化。”胡勇胜进一步补充道。

新能源汽车独立研究者曹广平指出,钠离子电池具有钠资源储量丰富、可采用浓度更低的电解液和无过放电问题等差异化优势。因此,钠离子电池适用于通讯基站、电网储能和低速电动汽车等能发挥其差异化优势的领域。

曾受冷落现获新生

据了解,我国目前电力消费在终端能源消费的比重已达到21%,随着电动汽车的飞速发展,电力消耗将大幅增加,而且集中在现有城市电网的一定区域中。

另外,极端天气引发的自然灾害也会对电网造成严重影响。例如,近期的极寒天气导致美国多地遭遇大面积停电,得州数百万人陷入黑暗。

“这都体现了发展储能的重要性。而锂离子电池难以同时支撑电动汽车和电网储能两大产业的发展,资源丰富的钠离子电池就成为极佳补充。”胡勇胜指出,“在上世纪70年代末期,钠离子电池与锂离子电池几乎同时起步,但因当时想制造高能量密度电池,锂离子电池迎合了需求,所以钠离子电池的研究逐渐淡化。随着可再生能源的发展,大家意识到了发展可再生能源离不开大规模储能,便开始重新投入钠离子电池的研究。实际上,2006年就有‘发展大规模储能锂资源是否够用、锂离子电池能否顶上去’的担忧。”

据胡勇胜介绍,在2010年以后,钠离子电池的研究才获得转机。科技界在钠离子电池电极材料和电解质材料开发、表征分析、储钠机制探索和电芯技术创新等方面不断取得突破,钠离子电池学术论文发表数量迅速增加,专利申请数量逐年递增。

中国仍有主导机会

随着电动汽车、智能电网时代的到来,钠离子电池成为各国竞相发展的储能电池,国内外均有研究机构和企业试图在钠离子电池产业爆发前抢占其市场制高点。

在新一轮储能电池技术角逐中,中国有没有机会在全世界率先实现钠离子电池商业化?胡勇胜告诉记者:“随着电动汽车的普及,需要大量用电,而现有的城市电网配置难以满足需求,配以大型储能电站给电动汽车充电是一个较好的选择。能量密度不及锂离子电池的钠离子电池可能无法应用于电动汽车。但是,在对电池能量密度要求不高的大规模储能领域,钠离子电池是极有前途的技术。”

在有效弥补锂离子电池之不足的同时,钠离子电池还可逐步替代环境污染严重的铅酸电池,推动国内清洁能源技术应用迈上新台阶,为国内能源安全和社会可持续发展提供保障。

目前,在钠离子电池基础研究、技术开发和产业化推进速度等方面,中国企业都处在国际领先地位。因此,中国有机会获得国际钠离子电池产业化主导权,引领钠离子电池技术发展趋势,在全世界率先实现钠离子电池产业化。

胡勇胜表示,钠离子实现电池产业化是一项浩大工程,需要资金以及各类人才的支持。“希望各级政府能够高度重视钠离子电池的发展,做好顶层设计,并且希望有更多的人参与进来。有政府引导市场,以及资金和政策上的支持,钠离子电池定能在我国开花结果。”

 

原标题:钠离子电池:大规模储能领域的“潜力股”

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