据科技日报,美国马里兰大学研究人员开发出一种固态钠电池架构,其性能优于目前的
钠离子电池。
通过使用钠金属作为负极以获得更高的能量密度,该电池实现了创纪录的室温下固态钠—金属循环率。
而且,电池使用更稳定的陶瓷电解质,降低了易燃性风险。相关研究发表在新一期《能源与环境科学》杂志上。
此次,研究人员开发的固态钠电池架构基于钠超离子导体材料。
钠超离子导体是不可燃的固态电解质,具有高离子导电性和优异的化学和电化学稳定性。
研究人员成功展示了高电流密度下的稳定钠循环,以及薄3D结构离子传导固体电解质的全电池循环。这是可持续和更经济的能量存储技术的重要进步。
钠电池结构
钠离子电池的原理与锂离子电池相似,也是一种摇椅式的二次电池,充放电的过程对应着钠离子在正负极插入化合物的晶格中往返嵌入和脱出;
与锂离子电池相同,钠离子也拥有正极、负极、隔膜和电解液四大材料,但除了隔膜外均相差较大。
因原材料碳酸钠资源丰富与成本优势,可应用于大规模
储能系统,可移动式
充电桩和低速电动车等新能源领域。
截至2023年1-9月,我国储能电池累计出货量157.2GWh,占全球出货量90%以上。
伴随电池领军企业对钠离子电池纷纷布局,上游普鲁士蓝/白、硬碳负极材料等值得关注。
钠电池的优势
相比
锂电池,钠电池具备资源可控,安全性、经济性、高低温性以及大倍率充放电性等优势。
相对于铅酸电池,钠电池在能量密度和循环性能方面也占据明显优势。
具体来看,钠电池的成本优势主要归功于正负极材料采用成本更低的铝箔,相比锂电池负极局限于铜箔,因此钠电池的材料成本有望进一步降低。
另外,由于钠电池内阻较高,其瞬时发热量较少,热失控温度更高,因此钠电池安全性更高。
此外,在-20°C的环境下,钠电池的容量保持率接近90%,其高低温性能优于锂电池。
产业链布局情况
某券商研报预期预计2026/2030年全球钠离子电池需求规模116/526GWh,对应23-26/26-30年CAGR分别为196.4%/45.9%。
分市场看,预计2026年储能/
两轮车/A00级车钠离子电池需求分别达82.5/16.2/17.4GWh,对应2023-2026年CAGR分别为214.6/140.7/199.7%;
从需求结构看,储能领域应用占比最高,2026年需求占比达71.2%。
国内企业也争相布局,2023年被业内认为是钠离子电池的发展元年。
从各企业公布的信息来看,今年以来,
宁德时代 、中科海钠、众钠能源、
传艺科技 、
鹏辉能源 、
孚能科技 等企业密集发布钠离子电池产品,并宣称大额订单在手或具备量产供货能力。
业内人士认为,随着电动汽车和储能市场的快速发展,钠离子电池有望复制锂离子电池的高速发展路径,成为未来10年内成长性最高的新兴产业之一。
相应产业链企业如下: