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DeepTech釋出《2022年中國鈉離子電池技術及應用發展研究報告》

儲能作為連線上游能源端和下游能源應用端的中間環節,其發展對低碳能源體系的建設有重要意義。人們從未停止尋找效能優良、能夠大規模應用的儲能方案,鈉離子電池(Sodium-ion battery)便是最具潛力的選項之一。

鈉離子電池工作原理與鋰離子電池相似,成本優勢使鈉離子電池奪回關注焦點。

DeepTech 釋出《2022 年中國鈉離子電池技術及應用發展研究報告》,聚焦鈉離子電池技術與應用,分析鈉離子電池技術路徑、剖析各技術路線的優劣勢與發展瓶頸,從科研、人才、專利、產業側詳解當前技術和產業現狀,釐清當前積極推進鈉離子電池技術產業化的中堅力量。

DeepTech釋出《2022年中國鈉離子電池技術及應用發展研究報告》

鈉離子電池是一種依靠鈉離子在正負極間移動來完成充放電工作的二次電池。充電時,鈉離子從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極;放電時則相反。

工作原理的相似性讓鈉離子電池和鋰離子電池具備很高的可比較性,近年來鋰離子電池的核心原材料碳酸鋰價格飛漲。相比之下,鈉元素來源廣泛、價格低廉、鈉離子電池效能較為優良,在交通領域和大規模儲能領域表現出了強大的潛力。

鈉離子電池已逐步成為鋰離子電池的優質替補和潛在競爭者。

DeepTech釋出《2022年中國鈉離子電池技術及應用發展研究報告》

圖丨鈉離子電池工作原理(來源:Pan, Huilin; Hu, Yong-Sheng; Chen, Liquan。 Room-temperature stationary sodium-ion batteries for large-scale electric energy storage)

鈉離子電池相較於鋰離子電池有 30%-40% 的成本優勢。

近年來由於鋰離子電池需求量增加,鋰資源儲量較少導致供應不足,電池用碳酸鋰價格從 2020 年中約 4 萬元/噸漲至 2022 年 4 月約 50 萬元/噸。相比之下鈉元素在地殼中含量豐富,全球分佈廣泛,價格受供需影響小,碳酸鈉常年處於 3000 元/噸以內水平。再加之鈉離子電池可以使用較為便宜的鋁箔作為集流體材料,這進一步降低了鈉離子電池的成本。

能量密度上鈉離子電池上與磷酸鐵鋰電池有重疊區間,整體強於鉛酸等電池,且在高低溫效能、安全性、倍率效能等方面表現出色。

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圖丨不同電池效能對比(來源:DeepTech)

鈉離子電池產業鏈基礎完善,切換技術路線成本低。

由於鈉離子電池的工作原理和結構與鋰離子電池極為相似,其製造工藝也與鋰離子電池相近,鋰電池相關生產企業生產鈉離子電池無重置成本。中國完備的鋰離子電池產業鏈為鈉離子電池產業化提供了優良的土壤。

科研端研究逐年加速,為產業發展儲備彈藥。

自 2013 年以來,科研界對鈉離子電池的關注度與日俱增,每年以鈉離子電池為核心研究主題的論文數量逐年攀升。2012 年單年全球鈉離子電池相關論文發表數量剛突破百篇,2021 年這個數字已經接近 2900 篇。學術界對鈉離子電池的研究熱度不僅帶來技術研發突破,也培養了大量優秀的團隊與人才,助力鈉離子電池產業的商業化發展。

科研院校持續佈局鈉離子電池技術,部分科研團隊研究成果進入產業化關鍵階段。

中國鈉離子電池公司中科海鈉成立於 2017 年,雖然晚於其他國家,但是依託於中國科學院物理研究所,目前在技術開發和產品生產上都已初具規模。此外,以寧德時代為代表的電池巨頭,近幾年也已佈局鈉離子電池產業化。

近年來,鋰資源稀少的儲量和迅速增長的需求之間的矛盾凸顯,碳酸鋰價格久居高位,也為鈉離子電池產業化創造了視窗期,部分科研團隊研究成果進入產業化關鍵階段。DeepTech 梳理當前中國(部分)聚焦鈉離子電池研究的科研人才,以饗讀者。(如果您的團隊也在從事鈉離子電池領域科研工作,歡迎與我們聯絡交流)

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圖丨中國(部分)聚焦鈉離子電池研究的科研人才/排名不分先後(來源:DeepTech)

此外,本份報告還討論了以下問題:

與鋰離子電池相比,鈉離子電池的低成本優勢如何體現

鈉離子電池的商業化潛力體現在哪些方面

鈉離子電池可以應用在哪些領域

鈉離子電池技術目前面臨哪些挑戰

為突破技術瓶頸,鈉離子電池正極材料、負極材料有哪些發展路線

鈉離子電池從實驗室到市場還有多遠

目前的鈉離子電池企業如何選擇技術路線

科研端、專利端、企業側當前進展