在國家“雙碳”戰略需求的背景下,儲能電池技術也越來越為人們所關注。盡管在新能源汽車帶動下,鋰離子電池在技術、成本、壽命等方面已經取得了突飛猛進的進展,并且未來還有巨大空間,但由于碳酸鋰價格在技術儲備上依舊需要更多創新。
與鋰離子電池相比,工作原理非常接近的“鈉離子電池”的商業化晚了20年左右,但碳酸鋰價格高企,不斷壓縮中下游盈利空間,尋找可替代方案迫在眉睫。業界認為,鈉離子電池完全能夠憑借鈉資源的低成本優勢有望在未來規模儲能領域實現廣泛的應用——通過發展鈉離子電池技術,將會有效彌補風電、光伏發電的波動性、不穩定性問題,促進能源系統的多元化與低碳化發展。
另外,其作為新型電池路線發展的規劃目前已被政府寫入多個政府文件,如2023年1月工信部等六部門印發的《關于推動能源電子產業發展的指導意見》,就明確提出要加快研發鈉離子電池等新型電池。
鈉離子電池發展關鍵
鈉離子電池整體結構與鋰離子電池一樣,由正極、負極、電解液和隔膜組成。但鈉離子電池的正極材料成本更為低廉,生產方式也可以借鑒鋰離子電池電極材料的生產技術,實現低成本規模化生產。
但作為限制鈉離子電池能量密度的關鍵部分,正極材料的能量密度和循環壽命一直備受廣大科研工作者的關注。查閱以往文獻,可知:典型的層狀氧化物正極材料在實際應用過程中一直面臨著鈉空位有序和大體積相變的基礎科學問題;普魯士藍類材料結構缺陷多,晶格水含量高,對電化學性能容易產生不利影響;聚陰離子類材料本征電子電導率偏低等。另外負極材料的最佳選擇“硬碳”也具有首次庫侖效率(ICE)低、倍率性能差等問題。
普魯士藍類材料
不過隨著對鈉離子電池重視程度的提高,科學家在鈉離子電池關鍵材料的研究上正不斷取得進展。如果您想了解近兩年鈉電技術進步到了何種程度,歡迎來到7月24~26日即將在成都舉辦的“2023新能源粉體材料暨鈉離子電池產業創新發展論壇”,來自深圳大學/哈爾濱工業大學王振波教授將帶來題為《“雙碳”目標驅動下的鈉離子電池技術進展》。屆時報告中將重點介紹鈉離子電池正極材料、負極材料以及電解液的研究進展,并簡要介紹王教授所在課題組在鈉離子電池磷酸釩鈉和氟磷酸釩鈉方面的研究工作。
關于報告人
王振波,博士,俄羅斯工程院外籍院士;哈爾濱工業大學長聘教授,博士生導師;深圳大學特聘教授。入選國家級高層次人才(第四批)、科技部中青年科技創新領軍人才;黑龍江省“龍江學者”特聘教授;山東省泰山產業領軍人才;江蘇省“雙創”人才;獲2022年侯德榜化工科學技術獎創新獎;連續9年(2014-2022)入選Elsevier中國高被引科學家。入選2021年和2022年全球頂尖前10萬科學家排名榜單和全球前2%頂尖科學家排行榜。深圳市高層次人才團隊負責人。擔任Batteries顧問編委、《電源技術》、《儲能科學與技術》編委。1998年、2002年、2006年分別獲哈爾濱工業大學學士、碩士和博士學位。1998年7月起歷任哈爾濱工業大學講師、副研究員、博士生導師、教授。研究方向為先進化學電源、氫燃料電池、電催化、納米電極材料;主持國家自然科學基金4項,山東省重點研發項目1項,其他省部委項目8項,其他及企業課題40多項。在Nature Catalysis、Nature Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等上發表SCI論文270多篇,H因子59。近5年發表IF>10的論文67篇。入選ESI十年高被引論文19篇,ESI熱點論文4篇。獲國家授權發明專利42項,轉化18項;獲黑龍江省自然科學一等獎2項,浙江省科技成果轉化二等獎1項。
成都新能源論壇會務組
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作者:粉體圈
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