《储能材料与器件分析测试技术》课件-钠电池

钠电池01钠电池产生背景02钠电池的工作原理及优势03钠电池的发展历程04钠电池的生产工艺及产业链05钠电池主要布局企业01钠电池产生背景一、钠电池产生背景（一）锂钠同族且物化性质类似锂、钠、钾同属元素周期表IA族碱金属元素，物理和化学性质有相似之处，都可作二次电池金属离子载体，钠离子电池储能机理与锂离子电池类似，有可接受的比容量和电位。一、钠电池产生背景（二）锂钠资源情况差异锂资源全球储量有限，在地壳中含量仅0.0065%，钠资源储量丰富，地壳丰度2.64%，是锂的440倍，钠离子电池在安全性、环保性和成本效益方面优势明显。一、钠电池产生背景（三）技术发展的需求钠离子电池因潜在性能和成本效益成为研究开发重点，在动力电池领域被视为未来可能替代品。02钠电池的工作原理及优势二、钠电池的工作原理及优势（一）工作原理钠离子电池的工作原理和锂离子电池相似，都属于“摇椅式”。充电时钠离子从正极材料脱出后，经过电解质嵌入负极材料中。与此同时电子则从正极经由外电路运动到负极，以维系整个系统的电荷平衡。放电过程则与充电过程相反。二、钠电池的工作原理及优势（二）优势相比锂离子的稀缺性，钠离子在地壳元素中的储能更丰富，因而成本低，可成为锂离子电池很好的补充，此外钠电池的正负极均采用铝箔，可进一步降低成本；优势资源丰富和低成本二、钠电池的工作原理及优势（二）优势在-40℃~80℃的温度范围内均有较好的容量保持率；优势温度范围宽二、钠电池的工作原理及优势（二）优势相同浓度的钠离子电池电解液比锂离子电池电解液具有更高的离子电导率，同时钠离子在极性溶剂中具有更低的溶剂化能，使其在电解液中具有更快的动力学性质，具有更高的电导率；优势快充和倍率性好二、钠电池的工作原理及优势（二）优势钠电池可在零电压下保存及运输，无运输安全风险，在短路时，自发热热量少，无起火/爆炸等隐患；优势安全性好二、钠电池的工作原理及优势（二）优势与锂离子电池生产经验和设备可部分兼容。优势生产兼容03钠电池的发展历程三、钠电池的发展历程（一）萌芽期1967年首次构建出高温钠硫电池，但工作温度过高（300℃），难以商业化。三、钠电池的发展历程（二）停滞期在1979年，法国科学家Armand提出“摇椅式电池”概念。由于锂离子电池体系中应用较为广泛的石墨负极储钠能力欠缺，对钠离子电池的研究几乎停滞。三、钠电池的发展历程（三）重启期Steven和Dahn发现的硬碳材料具有优秀钠离子嵌脱性能，该研究成为钠离子电池领域的秉大转折点，但并未有效推动钠离子电池的商业化。三、钠电池的发展历程（四）复兴期到2010年，随锂离子电池研究和产业链建设趋于成熟，以及对锂资源的担忧，钠离子电池的研究和产业化进程，进入复兴时期，海内外出现产业化公司和零星商业化应用。三、钠电池的发展历程（五）爆发期直至2021年7月，宁德时代召开其第一代钠离子电池发布会，计划在23年形成基本产业链，叠加锂价在2021年底-2022年年初快速上涨，引发全产业链对互补、替代方案——钠离子电池的高度重视，涌现数十家推动钠离子电池及原材料量产的企业。04钠电池的生产工艺及产业链四、钠电池的生产工艺及产业链（一）生产工艺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-涂布等电池装配辊压-模切-卷绕/叠片-入壳-封装-化成-分容分选等四、钠电池的生产工艺及产业链（一）生产工艺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。四、钠电池的生产工艺及产业链（一）生产工艺因此，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很低。四、钠电池的生产工艺及产业链（二）钠电池产业链钠离子电池产业链也主要分为上游的电池材料、中游的电芯、电池制作，以及下游的储能、低速车、A00级新能源车领域。05钠电池主要布局企业五、钠电池主要布局企业中科海钠宁德时代比亚迪立方新能源五、钠电池主要布局企业（一）中科海钠中科海钠是一家专注于新一代储能体系——钠离子电池研发与生产的高新技术型企业。目前，中科海钠已成功开发出NaCP08/80/138等不同规格型号的钠离子软包电池，以及钠离子圆柱NaCR26650、NaCR32138电池，综合性能处于国际领先水平。五、钠电池主要布局企业（二）宁德时代宁德时代是全球领先的新能源创新科技公司，致力于为全球新能源应用提供一流解决方案和服务。其动力电池市场占有率连续五年排名全球第一，2021年宁德时代入局钠离子电池。2021年7月，宁德时代发布首款钠离子电池，电芯单体能量密度达到160Wh/kg，目前已启动钠离子电池产业化布局。五、钠电池主要布局企业（三）比亚迪比亚迪股份有限公司，创立于1995年，2002年7月31日在香港主板发行上市，比亚迪则计划于2023年二季度量产钠离子电池，搭载于秦EV、海豚及新车型海鸥中。报道称，比亚迪有可能成为全球第一个将钠离子电池装上汽车的公司。五、钠电池主要布局企业（四）立方新能源立方新能源成立于2013年，是湖南株洲首家钠离子电池企业。2022年4月，立方新能源发布第一代钠离子电池，该产品软包单体