登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
由于钠储备的丰富性和可用性,钠离子电池(NIB)显示出可满足于可再生能源和智能电网应用的大规模储能系统(ESS)对材料供应和成本的需求。
本文来源:ePolymer高分子平台 微信公众号 ID:epolymer123
大规模储能系统选择钠电的关键因素在于:
1.前驱体材料价廉易得,满足对规模供给和低价的需求;
2.高的倍率性能能够适应响应型储能和规模供电;
3.工况要求低:能够满足所有气候条件下应用,不完全依赖温度调节设备;
4.可回收,从而避免环境污染和资源浪费,实现回收再利用;
钠离子电池优势一:性价比高
图1钠离子电池的成本来源和比例
钠盐,比如NaCl\Na2CO3,Na2SO4,都可以从海水和矿物中得到,遍地都是所以比锂便宜多了。另外,以11.5KWh为例,如果用LiMn2O4正极配石墨负极用于锂离子电池,成本为1022美元,其中锂大约占~4.3%,如果相应的采用锰基正极,钠只要4.57美元,足足省了38.95美元,也就是说如果把锂电换成钠电,光正极成本就能降约~4%。同样的道理,电解质盐也能降1%左右。
过渡金属元素是电极材料的关键,相对来说Fe\V \Mn是便宜的,但是因为锂离子(0.76A)和铁离子(III)(0.645A)的半径比较接近,在层状LiFeO2中容易发生混排,所以锂离子电池正极适合选择磷酸盐材料,相应的制备成本会高一些。对于钠离子(1.02A)来说,就没这个问题。NaFeO2的O3相层状氧化物做钠电电极,利用Fe3+/Fe4+氧化还原点对反应,容量达到85mAh/g,类似的Na0.44MnO2,P2-Na2/3[Fe1/2Mn1/2]O2,P2-Na7/9Cu2/9Fe1/9Mn2/3O2也具有非常好的电化学性能。因此,Fe/Mn/V基电极材料能够进一步降低钠离子电池的成本。
图2 (a) Na/α-NaFeO2电池的初始充放电曲线;(b) Na/Na2/3[Fe1/2Mn1/2]O2电池的倍率性能;(c) Na7/9Cu2/9Fe1/9Mn2/3O2电极在0.1 C下的充放电曲线;(d) Na3V2 (PO4) 2O2F3纳米复合材料在2.0-4.3 V之间,电流密度64 mA/g下的充放电曲线;(e) Na4MnV (PO4) 3在2.5-4.3 V之间的首次充放电曲线;(f)不同材料的计算电压(Na电压/Li电压)
与无机材料相比,有机材料作为钠离子电池电极材料有几个优势:1.相比于无机材料,有机材料具有可持续性,对环境友好,通过天然材料由简单的化学/热处理就可以制得,取材广泛,原料易得,可以大批量制备。2.天然的有机原料含有丰富的C、H、O、N、S元素,不需要在做改性处理;3.有机的材料能够和导电碳材料通过共轭作用,形成键合提升倍率性能并降低化合物溶解性从而延长使用寿命。
钠离子电池中的集流体和隔膜相较于锂离子电池价格更低。价格更高的传统锂离子电池PP隔膜对于钠离子来说不适用了,而用于钠离子电池的玻纤隔膜则具有价格优势。另外,铝和钠不会形成合金,因此可以用铝箔取代铜箔作为负极集流体。
图3各种储能技术放电时间和功率额定值的比较:相比之下一些技术具有更宽的功率额定值和更长的放电时间
钠离子电池优势二:高功率
对电能的需求和清洁能源发电都随时间和地区而不同,这样的波动会对智能电网的安全性和储能设备提出更高的要求。因此,ESS应该具备至少两个主要的功能-对清洁能源的间歇供电进行调制和智能电网峰值供电的调节,也就是说,储能设备需要满足间歇的大规模储能,同时要具备大功率输出的特点。近期钠离子电池研究证实钠离子电池具备高容量下长期循环的能力。
图4(a)3.4 wt% C-NaCrO2的倍率性能;(b) NaNi1/4Co1/4Fe1/4Mn1/8Ti1/8O2在不同电流密度下的倍率性;(c) Na3Ni2SbO6从0.1-30C的充放电曲线
根据锂离子电池的研究经验,对层状电极材料进行改性能够大幅提高电池的倍率性能,如改变材料尺寸和导电中间相能够提高电极反应动力。单金属钠插层材料NaxMO2(M=Co,Mn,Fe,Cr,Ni)中,表面碳包覆的NaCrO2材料表现出优异的倍率性能(150C),27S完成满充/满放。以NaCrO2为正极,硬碳为负极组装全电电流密度也能达到100C。
NASICON的通式为NaxMM’(XO4)3(M/M’=V, Ti,Fe,Nb; X=P, S, x=0-4),其具有开放的结构能够为钠离子提供快速扩散通道,因此能够得到高倍率性能的钠离子电池。
表1当前具有高倍率性能的层状金属氧化物总结
Na3V2(PO4)3是钠超离子导体的典型材料,它具有高的离子电导率,但是其金属多面体和富电子的聚阴离子结构分离导致电子电导率较低。为了提高其电子电导率,表面包覆是常用的方法。另外,关于NaTi2(PO4)3的相关研究也证明,NASICON能够提供高的倍率性能。
图5 (a) HCF-NVP的结构示意图和倍率性能;(b) NVP@C阴极材料的倍率性能和SEM ;(c) NaTi2(PO4)3@石墨烯纳米片的晶体结构和合成过程示意图; (d) Na3MnTi (PO4)3的晶体结构和电极反应示意图;(e) KTP@C纳米复合材料合成程序示意图;(f)具有稳定结构、快速钠扩散和连续的电子转移路径的碳涂层分级NTP-NW/C纳米线簇示意图;(g) B和N掺杂的Na3V2(PO4)3@C结构示意图
表2具有高倍率性能的NASICON材料总结
由于缺少稳定的Na-C相,石墨被认为不适合用于钠离子电池,但有研究表明钠离子在合适的电解液体系中能够嵌入石墨的层间。另一个方法是氧化石墨,使其发生膨胀增大层间距,然后再部分还原。为了提高钠离子电池的倍率性能,有不少关于硬碳的研究。因此,设计微纳结构硬碳能够有效提高反应动力。除了硬碳,还有很多研究表明具有高比表面的石墨烯复合材料也能用于高倍率性能的钠离子电池负极,因为其表面缺陷多提供了较多的活性位点。
图6(a)碳量子点的形成(b) NSC-SP材料的储钠示意图(c)从龙眼壳合成多孔碳(d) HCNP的形成和结构特征示意图(e)无定形碳石墨烯纳米复合材料Na离子存储机制示意图
表3具有高倍率性能的碳基材料总结
合金及转换型材料能够在钠电中表现出非常好的倍率性能。比如Sn,Pb,Bi的合金和Si,Ge,P准金属。
图7(a) Sb4O5C12和 Sb/C 的合成示意图 (b) Bi@石墨合成示意图 (c) MoS2/G 纳米片杂化材料的合成示意图
从电极材料的来说,钠离子电池的高倍率基础来自于钠离子的转移能垒小,另外,钠离子电池的研究可以借鉴锂离子电池的研究经验,加快钠离子电池电极材料的研究进程,更早实现其倍率性能的进一步提高。
图8NIBs倍率性能的研究进展:(a)阴极和(b)阳极
钠离子电池优势三:大温度范围内可工作
大部分二次电池的工作需要依赖适宜的环境,并且环境温度对电池的性能有很大的影响。考虑到钠离子电池用的是有机电解液,需要保证工作温度范围内的安全性。因此,ESS需要具有相应的温度控制系统。
想要得到适应各种气候和温度范围的钠离子电池,就要求电极材料在高温下具有稳定的相结构和电解液-液固界面,其导电能力应当不受到温度的影响。层状过渡金属氧化物的高温稳定性是一个问题,相比之下,磷酸盐类在极端环境下拥有更好的热稳定性。
温度对电解液固体电解质界面膜中的离子扩散有重要的影响。
钠离子电池优势四:绿色环保可持续
ESS的应用肯定需要大量的电池,可以想见ESS升级会带来大量的废弃钠离子电池,一方面,如果没有妥善处理,一些成分会对环境造成威胁,另一方面,这些废弃的钠离子电池中含有大量的金属和有机电解液,具有回收的价值。关于钠离子电池回收,不仅要直接借鉴现有的锂离子电池回收技术,还要在此基础上针对钠离子电池设计相应的回收措施。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
11月1日,浙江杭州市经济和信息化局就杨明霞代表在市十四届人大四次会议上提出的《关于促进我市光热储能发电产业发展的建议》进行答复,强调将明确对光热储能发电产业有关环节加大政策支持力度,围绕光热发电和熔盐储能等领域,鼓励加强关键核心技术攻关。除推动380万千瓦的抽蓄及超过70万千瓦的电化学
11月8日,绵阳港青综储新能源科技有限公司发布绵阳港青综储游仙区200MW/400MWh电化学储能电站一期工程(100MW/200MWh)EPC总承包项目招标公告,项目建设地点位于四川省绵阳市游仙区仙海东路与达州大道交叉口以西。本期建设储能电站规模100MW/200MWh,配套建设110kV升压站一座,设1台100MVA主变,储能电
2024年11月4日,广东省惠州市博罗县200MW/400MWh独立共享储能电站项目用地成功摘牌。该项目选址位于博罗县石湾镇,由惠州亿纬锂能股份有限公司投资建设,是博罗县首个电化学独立共享储能电站示范项目。项目情况博罗县200MW/400MWh独立共享储能电站项目,计划总投资4亿元,用地面积约38.65亩(25767平方
10月29日,珠海市科技创新局发布《关于认定2024年度珠海市重点实验室、新型研发机构的通知》,经评审和实地考察等程序,科创储能通过2024年度珠海市重点实验室的认定(企业类),核准的实验室名称为珠海市全栈式电化学储能重点实验室。珠海市重点实验室,是珠海市组织高水平基础研究和应用基础研究、聚
北极星储能网获悉,11月1日上午,中共山西省委宣传部、山西省人民政府新闻办公室组织召开“推动高质量发展深化全方位转型”系列主题第十场新闻发布会,大同市有关负责同志介绍情况,并回答记者提问。大同市副市长李东升就“大同市如何平衡传统能源和新能源之间的发展关系,以及在能源转型和结构向优上
北极星储能网获悉,11月2日,首航能源集团总投资23.95亿元30万千瓦新型储能项目在昌吉国家高新技术产业开发区开工奠基。项目占地150亩,总投资23.95亿,将建成规模达30万千瓦的独立新型储能电站,其中电化学储能部分预计于2025年11月份投产,低温热泵熔盐储热部分预计于2025年10月份投产,压缩二氧化碳
10月27日,辽宁省委组织部发布了一则拟任领导职务人选公示。其中包括:李先锋,男,汉族,1979年8月生,研究生学历,博士学位,九三学社成员,现任中国科学院大连化学物理研究所副所长、储能技术研究部部长、中关村储能产业技术联盟液流电池储能技术专委会主任委员,拟提名为副省级城市政协副主席候选
根据CNESADataLink全球储能数据库的不完全统计:2024年9月,国内新增投运新型储能项目规模共计0.79GW/2.38GWh,同比-44%/-19%,环比下降57%。其中表前新增装机0.66GW/2.07GWh,功率规模环比下降62%,用户侧新增装机规模环比增长7%。图12024年1-9月中国新增运行新型储能项目装机规模数据来源:CNESAData
北极星储能网获悉,10月23日,青海公司国能(同仁)新能源开发有限公司国能同仁牧光储30MW120MWH电化学储能设备采购公开招标中标候选人公示。思源清能电气电子有限公司位列第一中标候选人,投标报价5677.2万元,折合单价0.473元/Wh;北京海博思创科技股份有限公司位列第二中标候选人,投标报价6356.4万
北极星储能网获悉,10月22日,安徽省能源局征求《安徽省用户侧电化学储能技术导则(征求意见稿)》意见。本文件主要适用于35千伏及以下电压等级接入的用户侧储能设施,35千伏以上电压等级接入的用户侧储能设施参考执行。文件要求,接入10(6、20)kV及以上电压等级的用户侧储能电站应具备紧急功率支撑
北极星储能网获悉,10月16日,辽宁本溪高新技术产业开发区管理委员会发布关于《大唐本溪100MW/196.07MWh共享储能电站项目环境影响报告表的批复》(征求意见稿)的公示。文件显示,项目位于辽宁省本溪市高新区北沙河北侧(沈本新城总体规划范围内),项目总投资为28106.1万元,环保投资553万元,环保投
11月11日上午,山西冠佳新能源开发有限公司10GWh锂电池生产线项目开工仪式在山西省朔州市应县经济技术开发区北区举行。项目总投资25亿元,规划占地面积200亩,主要建设厂房、仓库、组装及生产车间、原料及成品仓库车间等,生产圆柱形磷酸铁锂电池、钠离子电池的主要产品,项目分两期投入,第一期建设6G
虽然2024年以来钠离子电池热度相较前两年有所降温,但依然备受资本关注。据高工产业研究院(GGII)不完全统计,2024年前三季度国内共有23家钠离子电池领域企业进行26轮融资,同比减少近一半。但与同为新技术的固态电池相比,钠离子电池行业融资轮数约为同期固态电池领域融资轮数的两倍(2024年前三季度
2024年10月,国际航空运输协会(IATA)发布了第66版DGR(危险品规则),从2025年1月1日起,第66版IATA危险品条例(DGR)和第12版锂电池运输条例(LBSR)正式生效。2026年1月1日起,航空运输时,与由锂离子电池供电的设备和车辆包装在一起的锂离子电池将需要在电池处于较低的充电状态下进行航空运输。这些变
2024年以来,在储能示范项目的带动下,我国钠离子电池(简称“钠电池”)需求量大幅增长,GGII预计2024年我国钠离子电池出货1.5GWh,同比增长达200%。就目前应用规模及未来市场增长空间而言,储能或将成为钠离子电池最大应用场景。在钠离子电池三大技术路线中,聚阴离子类化合物为最适合储能的路线,未
10月24日,宁德时代发布骁遥超级增混电池,该电池将钠离子电池(简称“钠电池”)与锂电池集成于同一电池包内,并将钠电池布置在低温区,助力电池低温续航提升5%。这款产品不仅为增程/混动车型提供了新的动力电池解决方案,还极大地提振了钠离子电池行业发展信心,钠离子电池市场有望“阴转晴”。增混
钠离子电池具有“低温性能好、高倍率、高安全”等优势,可广泛应用在电动二轮车、微型车、储能等市场。随着钠离子电池的商业化量产应用,GGII预计2024年我国钠离子电池出货量超1.5GWh,2025年出货量超4.5GWh,2030年出货量有望超30GWh。按1GWh钠离子电池消耗1500吨负极材料计算,到2030年,我国钠离子
10月31日,浙江丽水遂昌县发布《遂昌县关于培育发展未来产业的实施意见》(遂政办发〔2024〕11号),其中提到,重点发展五个具有基础优势的未来产业,分别是高端金属材料,精细化工,新型储能,先进装备及零部件,元宇宙。抢抓新型储能万亿级风口,以现有龙头企业为引领,加快提升电化学储能技术性能,
北极星储能网获悉,10月31日,中广核广西贺州市钟山200MW/400MWh集中共享新型储能项目开工仪式在燕塘镇地厂村举行。项目总装机容量为200MW/400MWh,是广西贺州市第一个开工的集中共享新型储能示范项目,项目占地面积约54亩,总投资3.68亿元,安装锂电储能系统38套,钠电储能系统5套。项目配套建设一座2
北极星电池网获悉,10月30日,甘肃省张掖市甘州区绝狮5GWh钠离子电池制造项目开工。绝狮5GWh钠离子电池制造项目由绝狮新能源(张掖)有限公司投资建设,概算总投资10亿元,2025年计划完成投资5亿元,项目一期产能2GWh,二期产能3GWh,主要涵盖电芯及PACK的生产与组装,项目建成投产后预计可形成650万支
北极星电池网获悉,近日,江苏众钠能源科技有限公司获得合作伙伴1000吨硫酸铁钠电池正极材料订单,这是全球钠电行业首个单笔千吨级正极材料订单。据悉,众钠能源是全球率先推动硫酸铁钠电池体系产业化企业,拥有“基于工业废盐再利用的钠离子电池技术”,可以用传统大化工产业副产物硫酸钠、硫酸亚铁为
北极星储能获悉,10月24日,宁德时代在北京发布骁遥超级增混电池品牌。骁遥超级增混电池是全球首款纯电续航400公里以上,且兼具4C超充的增混电池,能够实现充电十分钟,续航280公里,补能速度超越市场上大部分600公里以上续航配置的纯电车型。低温场景中,宁德时代将钠离子电池技术落地超级增混电池中
北极星储能网获悉,11月13日,交通运输部和国家发展改革委印发《交通物流降本提质增效行动计划》,提出制定完善新能源汽车动力电池、储能电池、大容量光伏电池运输服务保障措施。政策还提到,大力提升技术装备绿色化水平,研究开展双挂汽车列车运输测试,因地制宜推广应用新能源中重型货车,布局建设专
德国太阳能工业协会近日发布预测称,未来两年内,德国的大规模电池存储能力将提升4倍,到2026年,将在现有基础上增加约7吉瓦时。除了已经安装的超过150万个家庭和商业存储系统外,大型电池存储系统将在光伏发电整合到电力系统中发挥越来越重要的作用。该协会表示,电力市场的峰谷价差是推动德国储能扩
北极星储能网获悉,11月11日上午,山西朔州应县举行山西冠佳新能源开发有限公司10GWH锂电池生产线项目开工仪式。据了解,10GWH锂电池生产线项目总投资25亿元,规划占地面积200亩,主要建设厂房、仓库、组装及生产车间、原料及成品仓库车间等,生产圆柱形磷酸铁锂电池、钠离子电池的主要产品。该项目建
北极星储能网获悉,近日,动力储能电池企业星恒电源宣布完成数亿元融资,CMC资本与金通资本联合对其子公司星恒电源(滁州)有限公司进行投资。据悉,星恒电源2003年成立,依托中科院物理所技术支持,目前产品包括摩托车电池包、船用电池包、储能电池包等,覆盖多种应用场景。
北极星储能网获悉,近日,浙江昱领科技有限公司成立,法定代表人为罗宇浩,注册资本2550万元,经营范围包含:光伏设备及元器件制造;电池制造;太阳能发电技术服务;储能技术服务等。企查查股权穿透显示,该公司由昱能科技、浙江博英新能源有限公司共同持股。
北极星储能网获悉,11月6日,四川攀枝花市经济和信息化局对市政协十届三次会议第9号提案答复的函。文件提出,当前正在加快推进国家电投100MW/500MWh钒电池储能电站示范项目建设,目前已完成EPC招标,计划7月进场施工。项目一期将建设全球首个基于钒电池的储能百科全书实证基地,预计年底前将建成并网。
北极星储能网获悉,11月11日,陕西商洛市工业和信息化局发布关于对市五届人大四次会议第163号建议的答复函。关于促进钒产业延链强链的建议,文件明确下一步工作举措:一是推动资源整合。提升经济效益。积极协调相关部门,加快全市钒矿资源集中化管理和集约化开发。同时统筹谋划涵盖山阳、丹凤、商南整
北极星储能网获悉,11月7日,新源智储能源发展(北京)有限公司2024年第7批非招标集中采购成交结果公告发布。青海鹏程无限新能源有限公司中标材项目,本次采购容量为1GWh储能电池舱设备,其中采购容量为1GWh,储备容量为1GWh。要求314Ah电芯业绩不少于3GWh据了解,青海鹏程无限新能源有限公司是深圳鹏
新型电池是指采用新型材料、新型结构或新型工作原理,以提高电池性能、降低成本、延长使用寿命或满足特定应用需求的电池产品。它们通常用于便携式电子设备、新能源汽车、储能系统等领域。新型电池按材料分类可以分为锂电池、锌银电池、太阳电池、燃料电池等;按结构分类可以分为固态电池、半固态电池、
北极星电池网获悉,11月8日,远景(沧州)零碳智能产业园项目首批三元锂电池成功下线,这也是迄今为止京津冀首座建成投产的电池超级工厂。远景(沧州)零碳智能产业园项目位于远景科技集团沧州零碳产业园内,总占地面积700余亩,分两期建设年产能30GWh动力电池、储能电池生产线,绿色能源系统项目及上
虽然2024年以来钠离子电池热度相较前两年有所降温,但依然备受资本关注。据高工产业研究院(GGII)不完全统计,2024年前三季度国内共有23家钠离子电池领域企业进行26轮融资,同比减少近一半。但与同为新技术的固态电池相比,钠离子电池行业融资轮数约为同期固态电池领域融资轮数的两倍(2024年前三季度
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!