5月8日,由上海有色网(SMM)主办的CLNB 2023(第八届)中国国际新能源大会暨产业博览会在长沙国际会议中心隆重召开!会议吸引了来自国内外10000多名嘉宾参与,本次峰会SMM特邀了近300名院士、高校教授、协会专家、企业大咖、行业学者,就新能源产业、钠电、氢能、光伏、镍、锰、碳素、石墨等行业焦点话题做全面解析。
5月9日,中国钠电(锂电)产业发展大会、中国国际储能大会、中国国际锂业大会、中国国际镍钴锰高峰论坛、中国国际锂电再生循环大会、中国国际光伏产业大会、浙商证券主题论坛七大专场论坛将同步进行,敬请关注SMM现场直播!
本文为中国钠电(锂电)产业发展大会专场文字直播内容,SMM将进行文字、图片、视频直播,敬请刷新关注!
嘉宾发言
发言主题:钠离子电池硬碳负极的开发
发言嘉宾:中南大学教授 周向阳
行业背景:
我国锂矿资源稀缺,对外依存度高达80%,面临“卡脖子”风险。锂资源在地壳中丰度低(~0.0065%),且分布不均匀,全球70%锂资源分布在南美,中国仅有6%,且我国锂资源多分布在高海拔地区,开发受环境、成本、技术等因素制约,目前我国80%的锂资源依赖进口。
锂矿紧缺问题加剧,锂电成本问题不容忽视。随着便携电子设备及新能源电动汽车的飞速发展,锂离子电池生产制造达到空前规模,各锂电池生产商不断扩大产能,导致锂资源大量消耗、价格上涨,严重影响到了动力电池及储能电池终端价格及渗透速度。
相比于传统锂离子动力电池,钠离子电池具有明显的成本优势,且部分性能占优。具体来看:
正极材料成本低50%以上:正极采用价格较低的碳酸钠(价格:约2700元/吨)为原材料,钠离子电池的正极材料成本低于锂离子电池正极材料成本的50%以上。
集流体成本低60%以上:钠离子电池正负极集流体均可以采用成本较低的铝箔。按照当前主流6μm铜箔价格约为5.20元/m2、主流的12μm铝箔价格约为1.06元/m2的情况来测算,钠离子电池的集流体成本也比离子电池的集流体成本低60%以上。
电池成本低30%以上:经测算,采用铜铁锰体系和软碳的钠离子电池材料成本较传统磷酸铁锂电池下降30%~40%,具有明显的成本优势。
性能方面,钠离子电池具有以下性能优势:
安全性能优异。钠离子电池的内阻相比锂离子电池稍高,致命在短路等安全性测试中瞬间发热少、温升较低,在过充、过放、短路、针刺、挤压等所有安全项目测试中,未发现起火、爆炸现象。
高低温性能佳。高温放电(55、80℃)容量超过额定容量100%,低温-40℃放电容量超过70%额定容量,且可实现在-20℃下0.1C充放电,充放电效率近100%。
倍率性能优异。钠离子斯托克斯直径比锂离子的小,相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率;钠离子的溶剂化能比锂离子更低,在电解液中也具有更快的动力学和界面扩散性能。
同时,钠离子电池方面还有国家政策的加持,为推动钠离子电池商业化,国家发布多项政策。在政策支持下,整个行业进入快速发展期,钠离子电池量产速度进一步加快。
》钠电硬碳负极研究现状与关键问题 未来发展方向及对策【SMM新能源峰会】
发言主题:各向同性焦(简称等方焦)在钠离子电池炭负极材料应用前瞻
发言嘉宾:卓然国际有限公司总工程师 杨观章
卓然国际有限公司总工程师杨观章对各向同性焦(简称等方焦)在钠离子电池炭负极材料应用做出了展望。
上世纪八十年代末期,日本的能源危机加剧,迫使日本全面关停电解铝厂,把拆除的电解铝设备卖给中国,日本放弃高耗能的电解铝工业,公布石墨化阴极的阶段性研究成果后,终止了石墨化阴极的再研究。
承接日本的石墨化阴极技术研发
石墨化阴极的电阻率可以从半石墨质的30μΩ·m降到10 μΩ·m以下,可以大幅降低大型铝电解槽阴极电阻发热量,维持阴极区域的热量平衡,化解大型铝电解槽的发烧问题。
石墨化阴极的导热率可以从半石墨质的30w/(k.m)提高到100 w/(k.m)以上,增强阴极区域的散热量,一起化解发烧的问题。
解决石墨化阴极的耐磨性问题
铝电解槽阴极区域的强旋涡问题:从阳极到阴极的垂直大电流,在空间产生强磁场,在阴极钢棒导出电流时存在水平电流,电磁作用和阳极气体的搅拌作用下,在阴极炭块表面生成很强的旋涡,铝液旋涡会磨损阴极炭块表面。
恰恰石墨化阴极最显著的缺点就是不耐磨的问题。
杨工表示,我走访了全国所有的炼油厂和沥青工厂,选取了各厂的石油焦、沥青焦、改质沥青,历时2年进行原料筛选试验。设计出的石墨化阴极孔径必须可以选择性吸收钠离子,而不能吸收铝原子,否则会加速阴极的早期破损。
在铝电解槽启动后有专门的后期管理技术规程,让钠离子渗入阴极孔隙后,分子比逐步降低至正常水平(分子比从3.5逐步降至2.4左右)。
德国SGL公司和法国莎瓦公司承接日本的研发成果,继续进行研究,专门与炼油厂合作,研发成功硬碳原料-------Isotropic coke(直译为各向同性焦),我和包崇爱把它翻译命名为等方焦,便于与针状焦类似的命名规则,简单明了地称呼,更便于专业技术人员从结晶学理论,理解等方焦的材料特性。
国际上把用等方焦生产的石墨化阴极称为硬石墨化阴极。
》等方焦在钠离子电池炭负极材料中的应用前瞻【SMM新能源峰会】
发言主题:钠离子电池及其材料的研发与产业化
发言嘉宾:中南大学教授 李荐
在SMM主办的第八届中国国际新能源大会暨产业博览会-中国钠电(锂电)产业发展大会上,中南大学教授李荐讲述了其对钠离子电池及其材料的研发与产业化现状。他表示,相比于铅酸电池,钠电池拥有更高的能量密度、更高的电压以及更多的循环次数,寿命较之铅酸电池更长。预计2023年,钠离子电池需求将达到3.6GWh,待到2025年,该数据将提升至65.8GWh。
钠离子电池 vs 锂离子电池
据中科海纳官网数据显示,锂的地壳丰度为17mg/kg,而钠的地壳丰度则为23000mg/kg,钠的资源丰富程度明显要高于“白色石油”锂。
钠离子电池性能及宏观政策
近年来,包括中国、美国、欧盟等在内的国家纷纷发布关于钠离子电池的相关政策,具体如下:
中国:2022年01月29日,国家发改委、国家能源局发布《“十四五”新型储能发展实施方案》,钠离子电池作为“十四五”新型储能核心技术装备攻关重点方向之一,也是“十四五”新型储能技术试点示范之一。
美国:能源部电池研究计划布局钠离子电池。2020年09月16日,Natron Energy获得美国能源部DOE提供的1900万美元的资金,用于进一步推进他们在钠离子电池的开发。
欧盟:Battery 2030, 在非锂电池体系中,钠离子电池被放在了首位。
欧盟:“地平线2020研究和创新计划”中,“钠离子材料作为制造用于非汽车应用耐久电池的核心组件“项目(NAIMA), 目标:为储能行业提供新一代高性价比和高安全性的钠离子电池。
钠离子电池的应用与市场
动力领域:电动两轮车、低速汽车,譬如物流车、电动车、农具车、电动船等。
储能领域:家庭储能、工业储能,譬如风力电站、太阳能电站以及家庭储能。
相比于铅酸电池,钠电池拥有更高的能量密度、更高的电压以及更多的循环次数,寿命较之铅酸电池更长。
》钠离子电池的应用、主要技术及全球需求测算【SMM新能源峰会】
发言主题:无惧多样化应用挑战 赋能运营效能提升—“睿智”系列智能计量泵行业解决方案
发言嘉宾:米顿罗工业设备(上海)有限公司产品市场经理 陈传斌
米顿罗工业设备(上海)有限公司产品市场经理陈传斌现场给嘉宾们介绍了“睿智”系列智能计量泵行业解决方案。
何谓计量泵?
计量泵属于往复型容积泵,其流量几乎不随压力增减而变化,进出口均有单向止回阀,停/开车均可全量程精确调节流量,通常采用耐腐材料制造,适合长期连续使用。
睿智系列智能计量泵
全生命周期管理:全周期数据记录及管理;故障实时监测;软件动态更新
智慧化管理:定制化控制程序;无人值守,流量自动调节;故障自动报警
高精度大流量:最大流量:1800LPH;稳态精度:±1%;冲程长度/频率双调模试
高效节能:永磁同步电机;1~100%无级变速;蜗轮蜗杆传动
智能化控制:触摸屏/远程控制;多种通讯模式;数字/图形化流量显示
发言主题:钠离子电池用低镍/无镍关键正极材料的开发
发言嘉宾:浙江乐普钠电技术有限公司总经理 方明
在SMM主办的第八届中国国际新能源大会暨产业博览会-中国钠电(锂电)产业发展大会上,乐普钠电(上海)技术有限公司总经理方明表示,国产电池级碳酸锂现货价格的持续走高,整整一年都维持在27万元/吨以上的高位情况,也助推了钠离子电池快速渗透。钠离子电池主打电动两轮车、A00级电动车、储能三大领域,预计未来钠离子电池需求持续攀升。
新能源开发
在国家“双碳”战略带动下,新能源产业迎来高速发展的历史机遇。与当前广泛使用的锂离子电池相比,钠离子电池产业处于发展初期,但对我国减少锂资源对外依存度具有重要战略意义,钠离子电池因此被视为最有潜力的新型储能电池,引起学术界、产业界的广泛关注。
在大规模储能领域、低速二轮车、低续航新能源汽车等领域,钠离子电池将替代锂离子电池。
锂价持续高位 助推钠电快速渗透
锂资源全球分布不均且相对有限,钠资源更为丰富且分布均匀。我国锂资源量仅为世界的5.9%,对外依存度较高,预计未来锂精矿仍维持供应紧张状态!
而自进入2022年以来,国产电池级碳酸锂现货价格的持续走高,整整一年都维持在27万元/吨以上的高位情况,也助推了钠离子电池快速渗透。
2023是钠电元年? 钠电成本降到0.3元/Wh, 行业才会真正爆发!
当碳酸锂价格为20 万元/ 吨, NFM体系下的钠电和锂电的成本还不相上下。当价格低于15万元/ 吨, 现阶段钠电池的成本优势就没有了, 不仅会失去小动力电池的市场, 并且在储能领域基本不可用。
目前, 层氧正极路线的电芯材料成本约为0.58元/Wh, 未来可下降至0.41元/Wh, 聚阴离子路线的电芯材料成本未来将降至0. 35元/Wh。
政策支持 上下游供应链即将打通
钠离子电池行业标准制定在即,政策大力支持,即将打通上下游供应链,促进产品的市场推广和成本降低。
2022年7月14日,工业和信息化部办公厅颁布有关文件明确提出对钠离子电池的行业标准进行规定,将由电子标准院、中科院物理所、中科海钠、宁德时代、比亚迪等公司联合起草,在技术创新、实验验证、产业化推进等方面进行推进,加快钠离子电池的发展速度!
》高锂价推钠电快速渗透 预计钠离子电池需求持续攀升【SMM新能源峰会】
发言主题:锂/纳电新材料EPC项目配套设备研发
发言嘉宾:四川瑞驰拓维机械制造有限公司博士 冯平仓
四川瑞驰拓维机械制造有限公司董事长/博士冯平仓提及砂磨机主要故障原因,其表示,机械密封是砂磨机心脏。有60%的故障来自于机械密封,一旦有泄露便会失效;另外有20%的故障是介质分离、10%的故障来自于材质选错,对物料造成污染,还有10%的故障来自于控制不稳,导致质量发生波动。
发言主题:钠离子电池电解液商业化探索
发言嘉宾:杭州蓝固新能源科技有限公司研究院院长 周龙捷
杭州蓝固新能源科技有限公司研究院院长周龙捷表示,钠离子电池还处在商业化初期,大规模商业化任重道远,仍须逐步解决好正负极材料、电解液和产业链等关键问题。其提到,钠离子电池电解液规模不断增大的商业化将助力钠离子电池的大规模商业化,其中诸多技术问题亟待更为理想的解决方案。而电解液方面的核心技术是钠盐和添加剂。
发言主题:钠离子电池产业化挑战、突围方向和生态联盟之路
发言嘉宾:天能控股集团有限公司中央研究院研发总监 何广
天能控股集团有限公司中央研究院研发总监何广表示,目前钠离子市场应用中需要克服的主要阶段性问题有,钠离子电池的行业规范和产品的国家标准缺失;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;需重新匹配适合钠离子电池充放电特性的电子元器件;缺少成熟的下游应用示范解决方案。
发言主题:钠电正极材料产业化进展
发言嘉宾:江苏翔鹰新能源科技有限公司总工程师 龚黎明
江苏翔鹰新能源科技有限公司总工程师龚黎明表示,钠电池具有低温性能优异,安全性高等特点,但要真正的规模化应用,亟需钠电低成本优势得到有效发挥。提及如何让钠电层状正极快速成熟化的话题,他表示,需要稳定的批量化生产层状材料,提升正极对环境的适应性,降低电池端制造成本;优化层状材料产气问题,适应大铝壳,降低电池端辅材成本;降低层状材料BOM成本,提升正极材料能量密度;优化层状正极材料循环性能。
发言主题:钠电硬碳负极的产业开发
发言嘉宾:中南大学教授 唐有根
中南大学教授唐有根表示,钠离子电池虽然能量密度略低,但其在资源、成本、安全性、功率性能以及低温性能等方面均具有较大的优势,且生产工艺兼容,可与锂离子电池形成互补,应用前景广阔。且相对铅酸电池,钠离子电池有绝对优势,相对于磷酸铁锂和三元锂电池,钠离子电池在成本、安全、快充和低温性能上存在相对优势。在短程动力、混合动力级储能领域具备取代锂离子电池的潜力。
发言主题:打造钠电全产业链生态布局
发言嘉宾:维科技术股份有限公司研发总监 孙珊珊
维科技术股份有限公司研发总监孙珊珊表示,Na储量丰富,不依赖Li、Ni、Co等丰度低价高元素,负极方面,其常用软碳、硬碳作为负极,无需石墨化,成本更低;隔膜方面,钠离子电池的隔膜可直接使用现有体系;电解液方面,钠电池溶质为钠盐,钠离子扩散能力和电导率更高,倍率和低温性能更好;箔材方面,负极可用铝箔材,降低电芯成本和重量;工艺方面,钠电池也可沿用锂电生产工艺;安全性方面,钠电池可以可零电存储和运输。
发言主题:钠离子电池正极材料的技术进展和发展挑战
发言嘉宾:哈尔滨工业大学教授/电化学工程系主任 孔凡鹏
哈尔滨工业大学教授/电化学工程系主任孔凡鹏表示,钠离子电池有六大优势,一是资源丰富,二是成本相比于钠离子电池可降低30%~40%。其三,钠离子电池安全性高;其四,钠离子电池无过放电特性,可放电到零伏;其五,钠离子电池快充性能优异;其六,钠离子电池低温性能优异。
此外,其还提到,目前钠离子正极材料共三中路线,分别是层状氧化物、普鲁士蓝类化合物以及聚阴离子化合物。层状氧化物循环性能差,普鲁士蓝类化合物面临生产过程结晶水去除的问题,而聚阴离子化合物则有比容量低,导电性差的问题。三种材料各有千秋,应当根据实际需求合理选取正极材料。
发言主题:拥抱竞争,协“钠”同行
发言嘉宾:广州鹏辉能源科技股份有限公司技术总监 王康
广州鹏辉能源科技股份有限公司储能与动力电池研究院助理院长王康表示,目前钠电成本高,未来降本空间大。但其低温性能和倍率性能、安全性等方面表现均优于锂离子电池。锂电成本方面,50%的成本下降来源于化学体系/材料迭代,30%成本下降来源于规模效应。
发言主题:钠离子电池混合聚阴离子型正极材料的研究与开发
发言嘉宾:中南大学教授、博士生导师 杜柯
中南大学教授 博士生导师杜柯表示,目前采用的传统电解液氧化稳定性较差,在高压下易与正、负极发生严重的副反应,分别形成不稳定性的CEI和SEI膜,从而大大限制电池在高压条件下的性能。
发言主题:钠离子电解液新展望
发言嘉宾:湖南法恩莱特新能源科技有限公司副总经理 孔东波
发言主题:高镍单晶正极材料动力学问题及优化策略
发言嘉宾:宜宾锂宝新材料有限公司院长助理兼所长 张萍
》【新能源峰会直播】中国锂市场供需及产能扩建分析 储能市场需求预测 全球光伏行业前景展望