工信部鋰離子電池及類似產(chǎn)品標準工作組于11月28日～29日舉辦“鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標準發(fā)展論壇”。本次論壇由中國電子技術標準化研究院聯(lián)合中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟主辦，鈉離子電池相關產(chǎn)業(yè)鏈企事業(yè)單位共同參與。

此次大會旨在為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)搭建一個交流的平臺，同時也為鈉離子電池行業(yè)相關人員提供一個了解鈉離子電池產(chǎn)業(yè)最新資訊的窗口。使參會企事業(yè)單位加強合作交流，促進鈉離子電池產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。期間，18位行業(yè)大咖與大家共同探討鈉離子電池的發(fā)展現(xiàn)狀與市場前景。

湖南立方新能源科技有限責任公司的代表在本次鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標準發(fā)展論壇上發(fā)表了《鈉離子儲能電池的開發(fā)及安全性評估》主題演講。

此次演講主要圍繞鈉離子電池開發(fā)背景、鈉離子電池的開發(fā)進展、氧化物基鈉離子電池的安全及改善、湖南立方及鈉方企業(yè)介紹這四個主題展開，并最后進行總結。

鈉離子電池的開發(fā)背景，當前全球鋰儲量及其分布如圖所示，鋰資源礦產(chǎn)主要在南美地區(qū)，我國的鋰資源礦產(chǎn)資源稀缺。

當前我國提出雙碳目標，促使能源結構優(yōu)化，新能源如太陽能、風能逐漸成為主流能源，迫切需要發(fā)展各種儲能技術，解決新能源電力并網(wǎng)的技術瓶頸，電化學儲能更逐漸從短時儲能向長時發(fā)展，需求倍增。鋰電池面臨地緣政治和缺乏性兩大問題，國內鋰資源80%進口，無力支撐消費電子、電動汽車和電化學儲能三個大行業(yè)。

其他材料在2022年Q1達到高位后開始下行，除了與Li相關的正極材料；國內外鋰價格出現(xiàn)倒掛。

當前鈉離子電池正極材料主要為普魯士藍類、O3或P2型；負極材料主要為硬碳、軟碳及其他材料；隔膜與鋰離子電池相同；電解液與鋰離子電池相似，鈉鹽溶解在有機溶液中；集流體正負極均為A1箔。

當前基于電動車和儲能需求的增加，碳酸鋰價格的快速上漲（12倍），鐵鋰的價格已經(jīng)翻了5倍，帶來系統(tǒng)成本翻了近1倍。鈉鋰電池可以生產(chǎn)共線，正負極及隔膜，電解液可以共線且元素成本低，資源穩(wěn)定，安全。

不同碳酸鋰價格下鋰鈉電芯的材料成本比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，碳酸鋰高位下，對三元的影響更大，隨著鎳的回歸，碳酸鋰價格回歸到30-40萬，三元會顯示出成本優(yōu)勢；鈉電氧化物正極的成本在5-10萬的鐵鋰層次，依賴于不同過渡金屬元素及量產(chǎn)化；只有普魯士藍正極材料Wh成本低于5萬的磷酸鐵鋰。

20Ah鈉離子電池/磷酸鐵鋰電池的成本結構如圖所示。在LFP電芯中，碳酸鋰占比52%；鈉電的材料成本下降依賴于：Ni/Cu等/硬碳等材料回歸理性。

湖南立方在全電池工藝開發(fā)及優(yōu)化方面，2016年被確立為湖南省戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)項目，2018年開始NVP體系鈉離子電池開發(fā)，2021年獲得層狀氧化物材料開發(fā)及專利。在關鍵材料的批量制造工藝方面，2017年獲得PB材料公斤級制備能力并獲得專利，2019年在與N公司合作中試PB全電池，在2022年4月實現(xiàn)層狀氧化物噸級生產(chǎn)，6月支持層狀氧化物22Ah小批量生產(chǎn)。

當前層狀氧化物正極材料普遍使用的是P2型，目標是高容量穩(wěn)定的復合單晶材料；立方與材料廠合作開發(fā)復合型正極材料，現(xiàn)已實現(xiàn)百噸級生產(chǎn)。

在負極硬碳材料開發(fā)領域，湖南立方與湖南大學一起運用低成本碳材料合成了高倍率性能的硬碳材料；可以在5C以上的倍率進行充放，未來滿足調頻及倍率應用。

鈉離子電池的低溫放電性能顯著優(yōu)于LFP電芯，可以達到-20℃ 0.5C 77%，-20℃ 0.2C 88%。

優(yōu)化后鈉離子電池可以達到-20℃ 0.5C 89%，-40℃ 0.2C 86%。

在鈉離子電池的循環(huán)性能優(yōu)化方面，通過正負極材料的進一步優(yōu)化，RT循環(huán)性能預計可以超過3500周；優(yōu)化后的體系，45℃循環(huán)性能優(yōu)異，可以達到1500cls 90%容量保持率。進行過放1.0V到0.5V進行循環(huán)測試，循環(huán)趨勢與未過放電池保持一致。

電池安全一直是一個重要的問題，上圖為2011年至2021年10年間33起全球儲能電站事故共性特征的統(tǒng)計分析結果，事故中韓國發(fā)生的有24起，韓國儲能電站裝備的都是三元電池，甚至今年在歐洲家儲市場10KW級別都有起火和被召回。從事故起因來看，大部分儲能電站事故發(fā)生時處于擱置和安裝調試及維護中。鐵鋰也發(fā)生過4起。

基于各種熱誘因導致的失效和蔓延，電芯的安全改善思路如下：

1、強化電芯設計及工藝，保證壽命過程的安全性能

2、強化電芯在內短路情況下的安全，防止熱失效

3、強化電芯的熱安全，防止熱蔓延

300℃熱板測試數(shù)據(jù)。

實驗參數(shù)：NCM/L/Sodium ion，22-25Ah，100%SOC，350℃熱板

小結：在耐熱致熱失控濫用方面，SIB優(yōu)于LFP

北京豐臺鐵鋰儲能電站著火案例分析，初段噴主要組分為DMC，EMC，DEC等碳酸酯類。主噴主要組分為燃氣。

將熱板加熱下鈉電池和LFP電池150℃-180℃下取下，GCMS測試氣體成分。鈉電高溫下產(chǎn)氣主要為不可燃的二氧化碳。LFP高溫下產(chǎn)氣主要為氫。

公司全稱：湖南立方新能源科技有限責任公司

主營業(yè)務：軟包類鋰/鈉電池的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售

生產(chǎn)基地：湖南株洲，96000平方米廠房

成立時間：2013年

雇員人數(shù)：800+

主營產(chǎn)品消費類設備備用鋰電池，動力/儲能系統(tǒng)用鋰/鈉電池

在我國支持中小企業(yè)發(fā)展、推進產(chǎn)業(yè)結構調整、雙碳目標等政策扶持下，立方新能源獲得各級主管單位的大力支持，在新材料研究、工程技術研究、綠色產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)等領域獲得多項榮譽。

立方新能源積累八年的全產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴涉及新材料、新工藝、新技術、新領域。

立方新能源助力科學研究和產(chǎn)業(yè)結合，Jeff Dahn團隊基于立方電芯進行長壽面測試。已測得12000次循環(huán)，相當于車用電池行駛480萬公里。

立方新能源鈉離子電池產(chǎn)品，方形鋁殼電池，尺寸72*173*207mm，容量210Ah，3.0V，循環(huán)壽命＞3500次；鋼殼圓柱電池循環(huán)壽命也達到了1000次以上。

綜上所述，得到結論。鈉離子是鋰離子儲能必要和有益的補充，其良好的資源，是在地緣政治下鋰產(chǎn)業(yè)及新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的PlanB；鈉離子電池具有低成本，低溫好及與鐵鋰相當?shù)陌踩匦裕瑳Q定了其在儲能領域的巨大潛力；湖南立方/鈉方將繼續(xù)致力于下一代儲能電池及材料開發(fā)，為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展貢獻自己的力量，為全球雙碳目標的達成做出貢獻。

以上為湖南立方新能源科技有限責任公司的代表在本次鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標準發(fā)展論壇上發(fā)表的《鈉離子儲能電池的開發(fā)及安全性評估》主題演講。有意者可聯(lián)系湖南立方新能源科技有限責任公司詳細了解。