5月30日，在SMM主办的 CLNB 2024（第九届）中国国际新能源产业博览会 - 电动车绿色出行及电池应用高峰论坛 上，天能控股集团有限公司新型电池副总经理邬财浩表示，差异化竞争是钠电短期市场突围的突破口，钠电耐过放、低温性能优异、适合大功率充放电的特性为其找到短期市场突围的路径。与锂电互补混搭的应用方案，成为当前部分汽车企业在探索的钠电上车应用方案之一。 为什么要发展钠电产业 钠电是中国新能源产业健康有序发展关键 钠电发展自主安全可控： 国内新能源产业蓬勃发展带动锂电产业高歌猛进，但锂电池核心材料锂资源、钴资源、镍资源等严重依赖进口，供应链安全和市场价格波动频发，发展钠离子电池是保障中国锂电和新能源产业健康有序发展关键计划。 钠电池生产工艺与锂电池相似 生产工艺方面： 钠离子电池生产工艺同锂离子电池类似，主要包括极片制造（正负极搅拌制浆料-烘干-涂布等）和电池装配（辊压-模切-卷绕/叠片-入壳-封装-化成-分容分选等），主要区别在于钠离子电池可采用铝箔作为负极集流体，因此正、负极片可采用相同的铝极耳，极耳焊接等相关工序可以更加简化。因此，锂离子电池现有的电池组装生产线稍加修改即可用来生产钠离子电池，发展钠离子电池的重置成本低。 钠电具备低温性能好、循坏寿命长、成本及安全可控等优势 钠离子电池具备更优的安全性、放电性和工作温度区间。 钠离子电池无过放电情况，正极可以放电至0V而不影响后续使用，长期储存和长途运输优势显著。 低温性能佳、倍率性能好。 规模量产后，原材料成本优势显著。 钠电产业化和市场应用推进预估 从钠离子电池性能、成本、安全性等方面的研究，以及产业链实际布局情况出发可以看出，近期钠离子电池产业化的关键思路是继续提升技术水平、初步规模化、同步降本，将钠的本征低成本属性发挥出来。当前钠离子电池技术尚不成熟，度电总成本处在约0.8-1元/Wh区间。未来，随技术进步与成熟化，万吨级材料规模产业化效应、材料技术进步等因素催化，钠电的成本有一半甚至更多的下降空间。 当前挑战和应对策略 钠离子市场应用中需要克服的主要阶段性问题 ►钠离子电池的行业规范和产品的国家标准缺失 当钠离子电池产品开始进入市场推广应用时，企业需制定钠离子电池产品的企业标准，并上报有关行政主管部门审核、备案，以此作为企业组织产品生产、判定产品质量以及销售的依据。 ►钠离子电池尚未实现规模量产和规模应用 上游材料售价过高 原材料出货规模少，售价高，技术路线没有充分定型；钠离子电池产品性能测试和市场应用验证不充分；钠离子电池产品测试数据积累少，无法支持快速研发迭代。 ►需重新匹配适合钠离子电池充放电特性的电子元器件 欠缺配套钠离子电池产品特性的专用充电器；匹配钠离子电池放电特性的控制器；匹配钠离子电池模组和系统管理的BMS。 ►缺少成熟的下游应用示范解决方案 缺少成熟应用搭配钠离子电池的应用场景的解决方案；不断面临创新挑战，下游客户产品应用需要冒一定的创新风险。 钠离子工程化挑战 电芯前端环境和工艺的要求非常高；负极硬碳的材料特性与石墨不同，在铝箔涂布工艺尚需进一步验证与优化。 材料端还没有具备规模产业化、工程化的基础。解决材料在使用过程中的空气稳定性，以及胀气等问题，减少材料在电芯端使用的难度，还需要材料端继续进步。 材料不成熟，技术快速迭代，导致电芯匹配难度大。在不同场景下电芯结构的最佳路线不清晰，这主要由于材料与工艺的快速迭代导致。 钠电在二轮车上应用 需符合新国标 迎战其他电池竞争 关于成本：钠电层氧正极材料成本构成 中镍层状体系中Ni占材料总成本的80%+，减少Ni的含量可有效降低正极材料成本。 钠离子电池硬碳负极克容量、首效和压实 需同步发展 • 钠离子电池负极材料：钠离子电池的硬碳材料是当前优选负极，但是目前硬碳材料的克容量只在280-300mAh/g，而锂电石墨负极的克容量在350mAh/g。 • 负极“克容量”、”首效”、”压实”对钠电能量密度提升都起到非常关键的作用，负极的技术进步对钠电电芯成本降低也发挥着重要作用。 • 当硬碳克容量达到350mAh/g（全电池发挥容量）时，搭配层状氧化物150mAh/g的正极（全电池发挥容量） ，钠电的整体能量密度和成本将会实现更大的飞越，将可以与铁锂电池互补替代。 当前钠电相较锂电尚未体现出成本优势 钠电现阶段如果技术不进步 、单靠规模降本，到2025年规模量产后的成本只能和碳酸锂价格在30万元时的锂电成本相当。 以当前钠电现有能量密度、技术不进步，以26700圆柱电芯测算相关核心材料规模降本后与锂电的成本对比。 差异化竞争是钠电短期市场突围的突破口 • 钠电耐过放、低温性能优异、适合大功率充放电的特性为其找到短期市场突围的路径。 • 与锂电互补混搭的应用方案，成为当前部分汽车企业在探索的钠电上车应用方案之一。 耐过放：钠电耐过放， 可放电导“0”V的能力 可以有效用于出口市场，有利运输和存储安全等。 低温性能：利用钠电低温性能好，充电快等优势，在北方市场可以弥补磷酸铁锂电池的性能劣势。有利于新能源车在北方市场的销售。 大功率充放电：利用钠电大功率充放电和低温性能优势，钠电可在商用车启动电源、低压负载供电、应急供电、电动工具等细分领域找到突破口。

5月30日，在SMM主办的 CLNB 2024（第九届）中国国际新能源产业博览会 - 电动车绿色出行及电池应用高峰论坛 上，无锡盘古新能源有限责任公司董事长胡明祥表示，2024年4月多项新规发布，确定电动自行车走向。工业和信息化部会同市场监管总局、国家消防救援局编制《电动自行车行业规范条件》、《电动自行车行业规范公告管理办法》，于4月30日正式印发。钠离子电池进入大众视野，雅迪、台铃等品牌接连推出钠电池电动自行车，推动钠电产业发展。 （嘉宾发言照片） 市场分析 电动自行车市场情况 ►市场广：国际市场年复合增长率超10%。 ►存量大：国内市场保有量超4.2亿辆。 ►规范化：新国标出台，强制安全管理。 ►个性化：用户体验先行，行业推陈出新。 搭载北斗/GPS/LBS定位系统：实现车辆位置查看、移动报警等功能。 通过传感监控和大数据算法：实时监测电池状态，预测电池寿命和性能衰减情况。 搭载更多智能交互技术：实现车体配件、车体、充电装置等交互。 电动自行车行业情况 ►格局：各国出台鼓励措施，关注环保，国内钻研模式，关注安全。 欧洲市场倾向于电助力自行车；美国市场倾向于大型电摩；东南亚倾向于踏骑车型；西班牙、法国等国对新能源摩托车补贴力度较大；越南、印尼等国家人口基数大需求旺盛。多国政府补贴和税收减免助力e-bike发展。 国内，雅迪、爱玛、台铃、新日、九号等品牌布局海外，从代工、贴牌，到品牌出海模式转变，并逐步进行海外工厂落地。传统自行车和电动车制造商均在借力e-bike顺风车发展。 ►趋势：新国标5年期满，行业加速重视多元智能和用户需求。 关注消费者需求，电动自行车逐步从配置层面走向差异化和多元化，如电池安全性、续航、智能系统、充电/换电系统等。 关注智能化功能，结合消费者需求，将电动自行车使用情况、车辆定位等功能上线，形成交互高体验。 出海战略成为重点方向，部分头部品牌已开始布局海外市场，建设生产基地和销售网络，抢占国际市场份额。 ►政策：2024年4月多项新规发布，确定电动自行车走向。 工业和信息化部会同市场监管总局、国家消防救援局编制《电动自行车行业规范条件》、《电动自行车行业规范公告管理办法》，于4月30日正式印发。 工业和信息化部组织起草的《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》（GB 43854—2024）强制性国家标准已由市场监管总局（国家标准委） 于4月25日发布，将于2024年11月1日正式实施。 ►前景：电池、电机技术持续突破，智能化、网联化带来新机遇。 钠离子电池进入大众视野，雅迪、台铃等品牌接连推出钠电池电动自行车，推动钠电产业发展。 快速充电技术研发成功，科学家们成功研发新型充电技术，充电速度提高数十倍，充电效率提升90%以上。 电动自行车换电多场景应用，关乎民生安全，深圳、上海、杭州、南京等多地积极推动换电服务。 行业痛点及需求分析 发展机会 新国标更关注安全和管理规范 钠离子电池被更多人关注 工信部锂电及类似产品标准工作组组建《钠电技术路线》起草组。 钠离子电动自行车、电动车纷纷试点下线，国内首个大容量钠电储能电站投运。 微信指数：钠离子电池搜索及被关注趋势呈波动上升态势。 钠离子电池发展机会已来 钠离子电池发展优势 安全性高： ◼ 钠离子电池内阻高，电池短路电路电流更低，瞬间发热更少。 ◼ 锂的标准电极电位更负，在水溶液里表现更为比钠更容易失电子，因而钠离子电池具有更高的稳定性。 ◼ 钠的活性高，在一定条件下钠枝晶比锂枝晶更易发生自消融，进而避免了电池短路自燃。 ◼ 钠离子电池在热失控过程中易钝化失活，在过充、过放、挤压、针刺等安全测试中均不起火爆炸，热稳定性远超国家强标安全要求。 ◼ 锂离子电池在过放电的情况下，金属态的铜会沉积在阴极上形成金属枝晶铜，金属枝晶铜的生长会造成内部短路并造成严重的热危害。而钠离子电池负极允许使用铝箔作为集流体，使其能够安全的放电至0V，而不会出现Al 溶解等任何问题。 低温优异： ◼ 钠离子离子电导率高，电解液的浓度要求更低，低温时电解液粘度比锂离子电池更低，电池整体性能更为优异。钠离子电池正常工作温度范围在-40℃-80℃，部分产品在-20℃下容量保持率能够达到90%，显著优于磷酸铁锂60-70%左右的容量保持率。 倍率优异： ◼ 钠离子溶剂化能低于锂离子，界面离子扩散能力强，钠离子斯托克斯半径小，相同浓度电解液情况下较锂盐电解液离子电导率更高，快充性能更好。钠离子电池能在15min内充电至80%，充电速度均明显优于正常状态下锂离子电池90min充电80%的充电速度。 资源丰富： 钠元素在地壳中丰度为2.3%，位居所有元素第六位，显著高于锂元素的0.0017%。 目前全球探明的可开采的锂资源量仅能满足14.8亿辆电动汽车，随全球电动化加快，锂资源短缺压力进一步体现。 据美国地质调查局2019年报告显示，南美洲国家阿根廷、智利、玻利维亚三国锂资源储量在全球中占比达到52.10%，中国锂资源储量占比仅为7.26%，资源分布极度不均匀。中国所需60%以上锂原料均需要进口，对外依存度高。钠元素以盐的形式广泛存于陆地与海洋中，获取便捷度高。 成本较低： 钠盐替换锂盐，铝箔替换铜箔，硬碳体系替换石墨体系，正负极、隔膜等成本降低30-40%。 ◼ 钠盐替换锂盐。金属钠价格为1.9万元/吨、碳酸钠价格为0.3万元/吨，显著低于金属锂的298万元/吨、碳酸锂的11.4万元/吨，原材料价格更为低廉。 ◼ 铝箔替换铜箔。假设铜箔价格为11万元/吨、铝箔价格为4万元/吨，假设1GWh锂电池需要622吨铜箔、400吨铝箔，1GWh钠离子电池需要800吨铝箔，那么锂电池单Wh集流体成本为0.084元、钠电池单Wh集流体成本为0.032元，成本下降0.052元/Wh。 ◼ 无烟煤有望替代石墨负极降低成本。 钠离子电池后期成本优势明显，性能优异补足磷酸铁锂短板。 钠离子电池与锂离子电池工作原理相同，其优势在于成本低、倍率性能优异、低温容量保持率高及更安全。钠离子在放电时从负极脱出，经过电解液和隔膜，嵌入正极，而充电时则发生相反过程，因此充放电行为和锂离子电池基本一致，均属于摇椅式二次电池。钠离子电池同样采用正极、负极、隔膜、电解液作为电池主材，但具体结构变化在于负极集流体使用铝箔，同时正极材料选择性更广，负材料使用孔隙大的硬软碳而非石墨。在产品性能方面，钠离子主要对标磷酸铁锂电池，其具备成本优势（比LFP低20%以上），同时倍率性能优异（Na+溶剂化程度低），低温容量保持率高（-20℃比三元高20%，比铁锂高30%+），安全性高（热失控温度高，可过放不带电运输），充分补充磷酸铁锂的短板，但其能量密度偏低（140Wh/kg，比LFP低30Wh/kg，比NCM811低70Wh/kg），循环性能偏低（4000次，比LFP低2000次+）。 钠离子电池仍有不足，循环寿命、能量密度尚有优化空间。 电动自行车产业链已开始行动 本田、哈雷、杜卡迪等品牌摩托车开始转型电动化。华为鸿蒙、腾讯、美的等巨头开始跨界参与布局。 铁塔、嘟嘟、弗迪电池等垂直企业开始布局钠电。 ◼ 2023年，铁塔换电累计服务用户突破110万，覆盖全国300余个城市。铁塔换电提供换电服务累计超过14亿次，每天为外卖骑手、快递小哥提供超过200万次换电服务，在全国累计建设500余个“骑手之家”。 ◼ 2023年6月，嘟嘟换电参与起草深圳《电动自行车充换电设施建设及运营管理规范》，并在深圳建成1300个点位，包含2600个换电柜和1万个换电仓，覆盖多个区域。后期预计将在深圳投入1万个机柜和近6万个换电口，以服务更多的电动自行车车主。 ◼ 2023年9月，弗迪电池与京东在北京签署战略协议。双方在换电、微型车辆、电驱动、消费类3C产品、民用电池、储能等领域，共同开拓市场份额。合作拓展物流换电场景，形成一体化电动车补能网络。

5月30日，在SMM主办的 CLNB 2024（第九届）中国国际新能源产业博览会 - 电动车绿色出行及电池应用高峰论坛上，国家高端储能产品质量检验检测中心无锡市检验检测认证研究院薛宇介绍了充电安全事故原理、充电技术的提升、充电安全的强化、标准及管理规定等内容。 充电方法介绍 电池充电方法有三段式、四段式、脉冲式、恒流式等多种。但电动自行车电池基本使用三段式充电方式。三段式充电由恒流充电阶段、恒压充电阶段、涓流充电阶段组成，恒流充电阶段充入总充电量的80%左右，也称高效充电阶段，恒压充电阶段充入总充电量的15%左右，也称高压充电阶段，涓流充电阶段进行最后5%的补充电。以最常见的4820型电池的充电过程为例，恒流充电阶段直流充电电流（约3A）保持恒定，电压从42V充到58V左右时，进入恒压充电阶段，充电器的充电电流开始下降，充电电压逐渐上升到59V左右并保持，充电电流逐步减小，达到600mA左右时，转入涓流充电阶段，充电指示灯由红色转为绿色后，使用恒压（约55V）和小电流对电池进行补充充电。 脉冲充电又可分为负脉冲、正脉冲、正负脉冲充电，脉冲充电主要包含预充、恒流充电和脉冲充电三个阶段。脉冲充电最大的优势是可以迅速有效地消除充电过程中的极化电压，缩短充电时间，但是存在充电耗能大、发热大的不利因素，故未被广泛采用。但在对旧电池的维护中，由于可以通过脉冲去除部分电极上的结晶，有一定修复作用，故被采用较多。 充电安全事故原理分析 据统计，我国2023年发生的电动自行车燃烧事故为2.1万起，其中65%发生在充电阶段，其中又是以锂离子电池充电占比较高。 分析典型的充电事故产生原因： 第一， 由于充电器从恒流充电转为恒压充电的条件为电池端电压（一般设计为58V）达到一定数值。如48V电池组，铅酸电池是由4块12V电池，每块电池由6个2V的单格组成，锂离子电池由12串（三元电池）、13串（铁锂电池）组成，三元电池的单格电压为3.7V、铁锂电池的单格电压为3.2V，单格电池电压在整个充电过程中，从低电位充到高电位。 但是充电时，如果发生电池单格损坏、短路等原因，2V/3.2V/3.7V单格电压降为0或者很低的电压，那么由每个单元格串联累计的电压值就可能永远达不到转换电压（恒流-恒压），充电器判断一直未达到转换电压，就一直保持使用大电流对电池组进行直流恒流充电。 导致电池组发生过充，轻则引起失水鼓涨、重则发生燃烧等事故。锂离子电池还有一道电池的BMS保护，如果BMS与电池不匹配或者质量较差，或者BMS设置的保护电压值电流值过高，则极易影响锂离子单体电池危险，由于锂离子电池比较活跃，内阻比较小，就有可能出现爆燃事故。 第二， 我国南北纬度跨度大，一年中冬天和夏天的温度也相差很大，即使正常充电，采用同样的充电程序、电流、电压、转灯电压等参数设计，也容易造成冬天充电充不满，夏天电池充鼓涨的情况。 第三， 由于充电器质量问题，发生内部短路或者其他损坏时，往往发生最直接的现象是，输出电压突然升高，最大57V的输出电压，突然阶跃至100V以上，直接造成被充电电池的短路，造成充电事故。 同时，研究结果表明，锂离子电池能量密度每增加 1 kWh/kg，热失控的触发温度将降低0.42℃。也就是说高能量密度电池相比普通电池更容易发生热失控。热失控是由于电池发热与散热之间的平衡失控所引起的。主要由电池组成的材料在高温下的分解和相互反应导致。 热失控的过程主要包括四种副反应： 特别是热失控刚开始时，阳极材料表面的SEI首先分解，这个过程中会产生一定的氧气和可燃气体，如果热量进一步上升，很可能会发生燃烧。如果电池组没有成熟的电池安全结构设计，就容易引发安全事故。 充电技术的提升 针对电池夏天充电易过充鼓涨、冬天充不饱的问题，根据电池的电化学特性，铅酸电池Vt=2.46-0.003×(T-25) （其中：Vt是单体充电电压（单位：V）、T是充电环境温度（单位：℃），以25℃为基准温度），简单说，就是随着环境温度升高，充电电压略有下降，每个电池单格每摄氏度减少0.003V充电电压。 充电时增加一个温度传感器、或者通过数据线，把充电器与锂离子电池组的BMS相连，采集温度信号，也可以把上述公式做成一张温度-电压曲线图，存储在芯片里，随时调用，需要说明的是，由于各电池生产企业的配方不同，锂电池的种类不同（三元、锰酸锂、铁锂），上述的温度-电压曲线图需要具体配对电池企业的技术参数要求。 同时，也可以采集充电时电池组表面的温度值，发现温度过高及时通知充电器停止充电。另外，参照其他电源适配器（手机充电器、笔记本电脑充电器）的技术要求，以及出口电动自行车充电器的技术要求，引入了电磁兼容的技术要求，设计中考虑发射和抗扰度限值和要求。 第一，优化充电器不对其他电器和人体产生影响的发射项目，主要考虑电源端子骚扰电压、骚扰功率、谐波电流、电压变化、电压波动和闪烁。 第二，优化充电器抗干扰能力的项目，主要考虑电快速瞬变、注入电流、射频电磁场、浪涌、电压暂降和短时中断。通过这些EMC项目的设计，增加充电器的工作可靠性、稳定性。 充电安全的强化 针对三段式充电方式的技术特点，以及电池事故产生机理分析，为了强化充电过程的安全，从技术上提出了几方面的改进措施。 第一，提出热失控管理的概念，对上述三段式充电的恒流充电阶段，不把电池端电压达到转灯电压作为唯一的结束条件，增加充入电量的监控，现在的充电器都带有芯片，从开始充电时，就运用芯片即时检测充电的电压、电流、时间，采用电流对时间积分的运算方式，即时计算充入电池的电量值，确定电池是否被充满，以4820电池组为例，当充入电量达到1.2C（额定容量的120%）时，即使未达到转灯电压，也要强制停止恒流充电，防止过充产生危险。在恒压充电和娟流充电阶段，当时间达到足够长时，一般设置为4小时，也要强制停止充电，让充电过程更智能。 在恒压充电和娟流充电阶段，当时间达到足够长时，一般设置为4小时，也要强制停止充电，让充电过程更智能。 第二，在充电器二次回路增加反馈线路设计，跨接一次二次回路的电容器必须使用二个电容串联，跨接光耦质量要好，要求当一次回路与二次回路万一发生短路时，一次回路的电压不会直接串到二次回路，造成输出电压急剧升高，击穿引燃被充电电池，这样设计大大减少了发生事故的概率。第三，电池组和充电器的外壳材料，一般为ABS材料，要求阻燃等级从V1级提高到V0级，这个成本增加不多，但效果明显，例如，4820充电器的外壳，150g重量，成本只增加0.6元。 标准及管理规定 目前，在电动自行车用电池及充电器领域，有多个国家标准及行业标准，使用的标准主要有：GB/T 22199.1-2017《电动助力车用阀控式铅酸蓄电池 第1部分：技术条件》、GB/T 22199.2-2017《电动助力车用阀控式铅酸蓄电池 第2部分：产品品种与规格》、GB/T 36972-2018《电动自行车用锂离子蓄电池》、QB/T2947.1-2008《电动自行车蓄电池和充电器第1部分：密封铅酸蓄电池及充电器》、QB /T2947.3-2008《电动自行车蓄电池和充电器第3部分：锂离子蓄电池及充电器》、GB/T 36944-2018《电动自行车用充电器技术要求》、 GB/T36972-2018《电动摩托车和电动轻便摩托车用锂离子电池》、 GB 24155-2009《电动摩托车和电动轻便摩托车安全要求》、 GB/T 34667-2017《电动平衡车通用技术条件》、 GBT 34668-2017《电动平衡车安全要求及测试方法》、GB/T 32504-2016《民用铅酸蓄电池安全技术规范》通常也使用于该领域产品。 国家为了强化电动自行车充电安全，正在实施和制定一系列强制性标准，2022年12月29日，发布了GB 42296-2022《电动自行车用充电器安全技术要求》，于2023年7月1日全面实施。 电动自行车用电池及充电器，均未实施生产许可证管理或者3C强制性认证管理，部分认证机构开展标志认证、自愿认证管理。但电动自行车实施3C强制性认证管理，电池及充电器作为电动自行车的主要部件，进行认证一致性管理。但电池及充电器存在巨大的二级市场，用于维护和修理，这部分产品无任何管理规定。住建部的《高层民用建筑消防安全管理规定》中，明确规定，电动自行车不得在室内进行充电。 为了减少充电安全事故的发生，国内部分地区出台政策，要求本地区的电动自行车充电时，必须先实现充电器和电池组的通讯，为此，出台了部分电动自行车充电协议的团体标准。 发展方向 随着数字化、智能化的发展，电动自行车开始采用总线结构，控制器升级为车辆管理系统。充电过程中，大趋势是电池组均要加装电源管理系统（锂离子电池均已经安装BMS），电动自行车和电池组有了“大脑”，就给安全充电增加了一道保障，充电开始前，充电器先与电池组进行“握手”，获得电池组电池类别、电池组串数、标称电压、电流、满电状态等信息，充电过程中，可以即时把充电时电池组的温度、充电电流、累计充入电荷量等信息发送给充电器，由充电器进行智能判断，确定是否继续充电，选择合适的充电阶段、调整充电电流电压参数，实现按需充电。防止出现过充损伤电池、避免发生事故。同时，引入电磁兼容的理念，减少充电过程对外界电磁波的辐射，也增强充电过程抗外界干扰的能力，实现绿色和环保充电。 电池领域，除了传统的铅酸电池、锂离子电池，近年来，钠离子电池异军突起，并且以安全性和经济性著称，预计将在电动自行车领域首先使用，行业和国家正在制定一系列标准和技术规范、成立钠电创新中心、布局产学研发展基地。

5月30日，在SMM主办的 CLNB 2024（第九届）中国国际新能源产业博览会 - 电动车绿色出行及电池应用高峰论坛 上，超威电源集团有限公司研究院副院长黄伟国主要介绍了石墨烯电池技术的研发背景、集团石墨烯电池技术研发的进展以及石墨烯技术在铅酸电池领域应用前景与展望。 石墨烯电池技术的研发背景 循环充放电时海绵铅比表面收缩产生大量的空隙使得不可逆硫酸盐化加剧 降低循环可逆性 • 负极海绵状铅作为活性物质，在反复充放电过程中，在比表面能的作用下，比表面会不断收缩，这是一个不可逆的过程。 • 比表面收缩后极板的孔径会变大，更有利于形成更加粗大的硫酸铅晶体，导致不可逆过程加剧。 解决负极硫酸盐化的途径： ➢ 采用表面活性剂（木质素、腐殖酸）抑制活性物质的表面积收缩！ ➢ 采用硫酸钡晶核细化硫酸铅颗粒！ ➢ 添加炭黑、石墨等增加导电性！“称为抗膨胀剂！” 传统缓解不可逆硫酸盐化的主要途径：碳材料——具有双电层电容特性的活性炭——铅-碳电池、超级电池 作用： （1）活性炭有高的比表面积，有比较高的双电层电容，可以与正极二氧化铅形成非对称超级电容器，高倍率性能好； （2）Pavlov研究表明，在充过程中，铅枝晶会在活性炭表面生长，并与海绵铅形成一个整理骨架结构，这有利于双电层电容的充放电进行。 碳材料在负极中复杂的作用机理 • 由于碳材料的结构复杂多变，因此碳材料在负极中的作用机理也非常复杂。 • D. Pavlov认为，充电过程中具有电化学活性的碳材料在负极中对PbSO4的还原具有电催化作用，充电电压低了约200~300mV。进一步研究发现，Pb2+还原结晶过程同时发生在碳材料表面和铅表面，使得碳材料与海绵铅连接成一个整体，碳材料表面的电流可以降低极板的电流密度，降低极化，促进硫酸铅的还原，这一现象称之为充电时的“平行机理”。 • 把碳材料在负极中的作用机理归纳为物理过程和化学过程： 物理过程——导电性、双电层电容特性、表面积效应（利用）在充放电过程中维持比表面积、空间位阻作用阻碍硫酸铅晶体的长大。 化学过程——碳材料能催化Pb2+转化为Pb的过程（电催化作用）。 超威集团对石墨烯电池技术研发的进展情况 碳材料在海绵状铅负极的作用机理研究1-活性炭类 作用： 我们的研究发现，不同的活性炭结构，铅枝晶的生长形貌不一样，构成活性炭的类石墨微晶的结晶度以及表面缺陷的规整性，结晶度高，导电性好，规整性好，更有利于形成比表面更高的片层状枝晶，有利于电极的循环可逆性。 碳材料在海绵状铅负极的作用机理研究2-石墨类 作用： （1）J. Settelein对膨胀石墨与球状石墨表面铅枝晶的结晶情况进行了研究，发现膨胀石墨更有利于铅枝晶的生长； （2）Karel Micka认为石墨在负极有位阻效应，可以抑制硫酸铅晶体的长大； （3）我们对球状石墨和天然鳞片石墨的铅枝晶生长进行了研究，发现天然鳞片石墨更有利于形成发散性好的片状枝晶，而球状石墨表面的枝晶围绕球状石墨表面形成包覆结构，不利于海绵铅的表面积的提升。 多层石墨烯在铅-炭负极中的作用机理 多层石墨烯材料的制备技术持续改进 改进技术路线： 1、高质量的剥离工艺技术路线，保持石墨烯晶体的完整性； 2、高效率的剥离设备与工艺选型，产品一致性提高 3、分散技术的改进，主要是分散剂的选型； 产品技术特点： 1、石墨烯片层更薄，片径更均匀，电池一致性更好控制，分散性更好； 2、石墨烯片更规整，缺陷更少，析气失水量更低； 3、石墨烯产量更高，批次性更稳定。 石墨烯技术在铅酸电池领域应用前景与展望 1、石墨烯的规模化生产技术制备技术的进步，石墨烯的成本会越来越低，有利于在更多领域的铅酸电池中的应用与推广； 2、石墨烯在铅酸电池中的导入，在高比能量和超长循环寿命应用领域会有更好的表现和发展前景； 3、石墨烯电池技术在对安全要求高，而对比能量相对要求较低的领域，会有更加广阔的应用前景，也弥补了锂离子电池的互补市场； 4、不同的碳材料作用有侧重点，多种碳复合有望进一步提升石墨烯电池的性能。

5月30日，在SMM主办的 CLNB 2024（第九届）中国国际新能源产业博览会 - 电动车绿色出行及电池应用高峰论坛 上，江苏新日电动车股份有限公司副总经理雷宝荣介绍了铅酸电池、锂电池、钠电池在电动两轮车上的应用，铅酸电池、锂电池以及钠电池的优势和未来发展趋势等内容。 铅酸电池、锂电池、钠电池在电动两轮车上的应用 目前电动二、三轮车仍然以铅酸电池为主，锂电池、钠电池的渗透率逐渐提升。 中国是全球最大的电动两轮车、三轮车市场，市占率约90%。与欧美不同的是，中国电动两轮车主要用于代步，由于中国城乡建设的实际状况、电动车作为普通老百姓出行的交通工具、加之中国的城乡道路交通状况、电动车成为几亿普通人主要的中短途代步工具，随中国城镇化率的进程在近些年较快的发展，电动车行业也随着高速发展、截止2023年全国保有量约4.2亿辆，2023年产量达到5560万辆。 自从2019年开始实施电动自行车新国标以来、超标电动车大量存在、政府为了逐步淘汰超标电动车、各地出台了相关政策、加速推动电动两轮车的升级换代、由于近年来电动车的火灾事故大幅增加、国家相关管理部门于2024年推出GB17761标准修改工作、将针对2018版以前的电动车进行淘汰更换、各地存量的超标电动车（保有量4.2亿，90%需要淘汰替换）均需要换成符合2024版的新国标电动车，预计2024-2026年将有2.5-3亿辆的市场存量超标电动车需要更换，近几年电动车行业的产能一直在5400-5600万之间、这将给电动车行业带来巨大的机会、带动电动车整车、电池等相关行业的高速增长。 随着我国线上、线下市场经济的活跃、具有中国特色的共享电单车和即时配送商业模式的快速发展、也给电动车带来新的增长点。共享电单车的应用、极大的方便了普通老百姓的出行、特别是年轻人的出行，共享单车用户近几年一直在快速增长、使用人数达到近8亿人次、预计到2025年共享电单车保有量将达到800-900万（2019年100万）。 即时配送人员目前已超800万之多，用户达5.8亿人次，其主要交通工具为电动两轮车，由于 即时配送行业的特殊性、对电动两轮车的使用频率大大超过了普通老百姓的使用率、 即时配送的电动车更换周期时间短（1-1.5年更换周期）和电池（1年左右更换周期）即时配送专用电动车将成为电动两轮车和电池需求另一个新的增长点，预计到2025年即时配送需求量将超1000万辆、从业人数达到6.8亿人次。 电动两轮车的发展趋势 电动二轮车、三轮车铅酸蓄电池的发展趋势 目前中国的电动车产销量一直处于全球领先地位、2023年达到5560万台、保有量更是达到4.2亿，巨大的电动车存量替换是目前电动两轮车用电池最主要的市场，铅酸电池2年需要替换一次，测算年铅酸换电需求约为200Gwh，铅酸总需求约为300Gwh，目前保有量中绝大多数电动二轮车、三轮车、低速四轮车车型均使用铅酸电池，中短期时间内仍有很大的下游需求。 2023年电动三轮车的产销量达到800万左右、销售额近700亿、三轮车使用的基本是是铅酸蓄电池、铅酸蓄电池2年的更换周期、也造成巨大的铅酸蓄电池需求、预计2030年电动三轮车市场 将达到1200万台、销售额达到1500亿左右，电动三轮车用铅酸蓄电池占电动三轮车价格的40%，其市场规模将达到600亿，因此未来几年由于电动车的品种分划、电动两轮车、电动三轮车、低速四轮车的铅酸蓄电池市场需求将达到一个非常巨大的市场。 铅酸电池的优势和未来发展趋势 铅酸蓄电池是目前世界上产量最大的电池产品，铅酸蓄电池由于其技术成熟、安全性高、循环再生利用率高、价格低廉等优势，每年以10%的速度快速增长，2025年全球市场规模将增值至400亿美元，在常规电池市场占据主导地位。依据铅酸蓄电池行业分析数据，2023年全球铅酸蓄电池市场规模占全球电池市场规模的55.5%左右。 我国铅酸蓄电池行业情况是一个从规模小、制造技术落后的低端产业，逐步发展成为拥有上千家生产企业、总产值达近2000亿元的大产业。我国产量占世界总量的三分之一之多、形成以浙、闽、粤等地区为产业集中区的格局。而我国目前在铅酸蓄电池技术层面于国外技术还存在一定的差距、主要涉及薄型极板以及双极性电池、模块结构的密封电池和铅碳电池的方面、从产成本盈利状况看，铅酸蓄电池是最廉价的二次电池，单位能量的价格是锂电池或氢镍电池的1/3左右。铅酸蓄电池铅含量高达电池总质量的70%以上，废旧电池的残值较高，回收价格超过新电池的30%，因此铅酸蓄电池的综合成本更低。2022年初，国务院办公厅《关于印发生产者责任延长制度推行方案的通知》明确，鼓励铅酸蓄电池企业实行自主回收、联合回收等模式，利用自有销售渠道在消费末端建立网络回收铅酸蓄电池等，将生产者对产品担当的资源环境责任由生产制造向产业链上下游延长到产品设计、流通消费等全生命周期。而镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池电池，再生成本高，回收难度大，再生产业利用难以实现市场化运营。 铅酸蓄电池具有安全性高、电性能稳定、制造成本低、性价比高、质量稳定可靠、应用领域广泛以及可再生循环利用的独特性，成为国民经济中不可或缺的基础性产品。 近几年来蓄电池的全球年均增长率不足5%，而中国电池总量的年增长率却达到9.4%以上。是铅酸电池发展较快，中国铅酸电池市场以汽车启动电池、电动车为主，约占总量的70%，近5年年均增长 16%。电动自行车和电动摩托车的快速发展，产量以每年近翻番的速度增长，年递增达50%以上、2023年产量达到5560万台。仅电动车行业的电池用量每年在5000万组约300亿、目前我国电动车保有量约4.2亿台、每年需要置换的电池5000万组以上约300亿、加上汽车启动电池以及储能电池、铅酸蓄电池市场将有2000亿以上的市场容量。 锂电池以及钠电池的优势和未来发展趋势 中国政府为了鼓励新能源电池新材料的应用、密集出台多项政策支持钠电发展：由于国家政策红利更多的资本和企业开始加快布局钠离子电池产业链；同时国家在政策层面明确鼓励发展锂电池、钠电池，钠电池在新技术中顺位优先。 1、新型材料的锂离子电池：磷酸铁锂材料+石墨烯和磷酸铁锰锂等高比能量的正极材料使动力电池单体比能量达到220Wh/kg,达到国际先进水平,同时具有良好安全性和性价比。 2、新型三元锂离子电池：高容量三元材料及富锂氧化物、硅碳复合材料的研究应用使电池设计的关键技术得到了发展,预计2024年可初步实现产业化,动力电池单体比能量达到350Wh/kg,电池系统达到250Wh/kg以上。 3、新体系电池的研究：目前我国在富锂锰基固态电池、锂硫电池、锂空气电池、全固态电池都在加大投入研究。其中锂硫电池系统比能量达到了400Wh/kg,整体保持与国外先进水平同步发展。 4、由于钠电池的良好的低温特性和低廉的材料成本以及安全性能、近年来得到快速发展。 根据全球钠电池的发展、许多国家已经开始对钠离子电池行业提出政策规划，日、韩、欧美等主要锂电池企业经过长期技术研发，钠离子电池相关产品也开始逐渐形成商业化应用。根据BIR公司的调查报告数据，2021年全球钠离子电池市场收入规模约为5.28亿美元，预计2031年将达到43.6亿美元，2022-2031年年复合增长率达到23.5% 。据此初步测算，2023年全球钠离子电池行业市场规模达到约为8亿美元，到2028年将超过30亿美元（特别是中国的钠电池产量占比达到50%以上）。

5月30日，在SMM主办的 CLNB 2024（第九届）中国国际新能源产业博览会 - 电动车绿色出行及电池应用高峰论坛上，Blue Solutions业务发展与计划总监Bekir Mercan介绍了固态电池技术未来所占市场份额、潜在电池包尺寸、第四代技术突破的验证等内容。 受电动汽车使用推动 预计电池市场将快速增长 移动电池需求量[TWh] 锂离子电池并不符合市场的主要需求 锂离子电池的局限性： 范围/高能量密度、安全性、老化、快速充电能力。 解决方案： 固态（市场上最受期待的技术）、钠离子（低能量密度选项）、硫磺等。 固态电池将解决核心OEM要求 固态电池（SSB）可以彻底颠覆电动汽车市场，提供高自主性（更轻、更小的配置中能量更多），以及在恶劣条件下的高耐受性。但锂离子电池现在已经很成熟，性能稳定，且拥有制造经验。 到2035年固态电池技术占据市场份额高达15% 固态电池市场预测（GWh） 固态技术比较 集成压力、阳极技术和制造（现有或简单工艺）是关键的创新，为汽车业的固态电池实现具有竞争力的真实集成提供了可能。 潜在电池包尺寸——LMFP与NMC 如果想最大化容量，NMC可能看起来很有吸引力，但重要的是确认其快速充电能力和在受限使用中的兼容性。 第四代技术突破的验证（1/3）：循环性 超过1000次循环的出色循环性和稳定性。 第四代技术突破的验证（2/3）：快速充电 快充和可循环性得到证实。 第四代技术突破的验证（3/3）：薄锂金属 薄锂阳极的可加工性和可行性得到确认。