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钠电池产业工作总结
2017年10月11日,《关于促进储能产业与技术发展的指导意见》
(简称《指导意见》)正式发布。《指导意见》是我国大规模储能技
术及应用发展的首个指导性政策,由国家能源局科技司牵头,电力司、
新能源司、市场监管司参加的起草工作小组和20位专家组成的专家咨
询组,委托中关村储能产业技术联盟牵头,中科院工程热物理所、中
科院物理所、中国电科院、清华大学等具体负责相关研究工作。随着
《指导意见》的颁发与落实,以及储能技术的迅猛发展、成本不断下
降、电力市场改革的推进,储能技术与产业应用未来的前景无疑将越
来越广阔。
一、钠电中长期成本优势显著
成本优势显著,钠在地壳中具有更高的丰度,约占地壳储量的
2.64%,且广泛分布在世界各地,原料端碳酸钠提炼简单、价格远低
于碳酸锂,碳酸钠常年处于3000元/吨以内水平,以2022年8月数据
为例,两者价差约170倍。再加之钠离子电池可以使用较为便宜的铝
箔作为集流体材料,进一步节约成本。
二、于加快推动新型储能发展的指导意见(发改能源规〔2021〕
1051号)
2021年四月下旬,国家发展改革委、国家能源局发布了《关于加
快推动新型储能发展的指导意见》,主要目标是到2025年实现新型储
能从商业化初期向规模化发展转变。新型储能技术创新能力显著提高,
核心技术装备自主可控水平大幅提升,在高安全、低成本、高可靠、
长寿命等方面取得长足进步,标准体系基本完善,产业体系日趋完备,
市场环境和商业模式基本成熟,装机规模达3000万千瓦以上。新型储
能在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用。到2030年,实
现新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控,技术
创新和产业水平稳居全球前列,标准体系、市场机制、商业模式成熟
健全,与电力系统各环节深度融合发展,装机规模基本满足新型电力
系统相应需求。新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。
三、国内锂资源开采成本较高,中长期价格有望较高
我国锂盐对外依存度近八成,或将构成潜在威胁。我国锂资源供
应对能源和产业安全的威胁不容忽视。我国的锂资源储量总量并不稀
缺,从2020年数据来看,我国的锂资源储量总量全球占比6.31%,紧
随智利、澳大利亚、阿根廷,位列第四,但现实是我国80%的锂资源供
应依赖进口(澳洲锂矿和南美盐湖等地),是全球锂资源第一进口国。
原因在于大部分可开采资源位于青海和西藏盐湖,但青海盐湖锂
镁分离困难、西藏地理环境恶劣,因此电池级碳酸锂的有效产能不足。
加之新能源汽车和储能产业发展势头迅猛,我国锂资源供给与需求量
形成强烈对比。产量方面,2022年全国锂离子电池产量达750GWh,同
比增长超过130%,其中储能型锂电产量突破100GWh。锂电一家独大或
将构成我国潜在的威胁,发展替代方案对于保障我国能源供应和产业
安全具有重要意义。
四、从电池循环寿命来看,钠离子电池远高于铅酸电池
行业内一般以钠/锂电池满充满放的循环次数来计算循环寿命。在
使用的过程中,离子电池内部会发生不可逆的电化学反应导致容量下
降,比如电解液的分解,活性材料的失活,正负极结构的坍塌导致锂
离子嵌入和脱嵌的数量减少等等。通过科学实验表明,更高倍率的放
电会导致容量更快的衰减,如果放电电流较低,电池电压会接近平衡
电压,能释放出更多的能量。目前,钠离子电池的循环寿命远高于铅
酸电池,距离锂电池还有些差距;低温挥发率较高,为85%;每月自放电
率低于锂离子电池,为5%。
五、钠电池正极材料-聚阴离子化合物:硫酸盐系列打开中长期降
本空间
铁基硫酸盐类聚阴离子正极材料具有高工作电压和低生产成本等
显著优势,但由于其纯相材料的本征电导率低,严重影响着该类型正
极材料的储钠电化学性能,有着储钠比容量较低、长循环稳定性较差
等缺陷。
六、钠电池正极材料:多路线推进,层状氧化物有望率先落地
作为优异的钠离子电池正极材料需要具备以下因素:(1)较高的
容量和氧化还原电势;(2)对电解液适应性强;(3)较好的离子和
电子电导率;(4)在空气中易于制备、保存、运输以及低的成本;
(5)较好的循环性能和倍率性能。
目前,受到研究者广泛关注的钠离子电池正极材料主要包括层状
金属氧化物、普鲁士蓝类化合物及聚阴离子型化合物。每种类型的材
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