碳达峰、碳中和背景下储能技术研究进展与发展建议

 

钠离子电池具有资源丰富、性价比高、安全性好等优点，因此有望在中低速电动车及大规模储能领域取代或部分取代锂离子电池和铅酸电池而获得广泛应用。2022年 2月国家发展改革委、国家能源局正式发布《“十四五”新型储能发展实施方案》，将钠离子电池列为“十四五”新型储能核心技术装备攻关的重点方向之一，并提出钠离子电池新型储能技术试点示范要求。因此，发展资源丰富型钠离子电池技术已成为国家重大战略需求。

 

近 10年，钠离子电池已逐步实现了从基础研究到工程应用的跨越。国内外已有超过 20家企业正在进行钠离子电池产业化的相关布局，并取得了重要进展。全球主要的钠离子电池代表性企业和机构有英国 FARADION公司、法国 Tiamat公司、日本岸田化学公司等，以及我国的中科海钠科技有限责任公司、浙江钠创新能源有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、大连化物所等。不同企业采用的材料体系各有不同，按照正极材料体系，主要包括氧化物、普鲁士蓝类材料和聚阴离子型化合物 3类。① 氧化物。目前，英国 FRADION公司基于 Ni-Mn-Ti基层状氧化物，开发出了 10 Ah软包电池样品；该电池比能量达到 140 Wh/kg，在80%放电深度下的循环寿命预测可超过 1 000周。中科海钠科技有限责任公司依托中国科学院物理研究所已开发出基于层状氧化物的系列钠离子电池产品；该电池比能量达到 140 Wh/kg以上，并已应用于低速电动车、100 kWh储能电站和 1 MWh光储充智能微网系统（图 4）。浙江钠创新能源有限公司制备的 Na[Ni1/3Fe1/3Mn1/3]O2层状氧化物基钠离子电池软包的比能量为 100—120 Wh/kg，循环 1 000周后容量保持率超过 92%。② 普鲁士蓝类材料。宁德时代新能源科技股份有限公司于 2021年 7月发布的普鲁士白基电芯，比能量达到 160 Wh/kg。③ 聚阴离子型化合物。法国 Tiamat公司开发出的氟磷酸钒钠基电芯，可实现 5min快充，比功率可达到 2—5 kW/kg，比能量为 120Wh/kg。近年来，大连化物所基于磷酸盐基聚阴离子型化合物正极，先后研制出比能量约为 127 Wh/kg的磷酸钒钠基软包电池和比能量超过 143 Wh/kg并可实现 6min快充的氟磷酸钒钠基软包电池，还集成出 48 V/10 Ah磷酸盐基钠离子电池储能系统并作为电源成功应用于低速电动车中。根据现有技术成熟度和制造规模，钠离子电池将首先从各类中低速电动车领域进入市场。随着钠离子电池技术上下游产业链的逐步完善和规模化，其应用将逐步切入到用户侧、大规模储能等各类应用领域。

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