“隨著電動(dòng)汽車的普及,需要大量用電,而現(xiàn)有的城市電網(wǎng)配置難以滿足需求,配以大型儲(chǔ)能電站給電動(dòng)汽車充電是一個(gè)較好的選擇。能量密度不及鋰離子電池的鈉離子電池可能無(wú)法應(yīng)用于電動(dòng)汽車。但是,在對(duì)電池能量密度要求不高的大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域,鈉離子電池是極有前途的技術(shù)。”
目前,在鈉離子電池基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)速度等方面,中國(guó)企業(yè)都處在國(guó)際領(lǐng)先地位。中國(guó)有機(jī)會(huì)引領(lǐng)鈉離子電池技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),在全球范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化。
近日,中國(guó)工程院院士陳立泉在2021年中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)云論壇上指出:“如果全世界的車都采用鋰離子電池,全世界的電能都用鋰離子電池儲(chǔ)存,那么,鋰離子電池根本不夠。所以,我們一定要考慮新的電池,鈉離子電池就是首選。”
相比人們熟知的鋰離子電池與鉛酸電池,鈉離子電池具有哪些優(yōu)勢(shì)?又何時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化?
差異化優(yōu)勢(shì)顯著
近年來(lái),在各國(guó)政府大力支持下,鋰離子電池在新能源汽車行業(yè)迅速推廣應(yīng)用。但是,隨著全球化學(xué)電池市場(chǎng)快速發(fā)展,最“火熱”的鋰離子電池逐漸暴露出劣勢(shì),鋰資源稀缺以及較高昂的成本導(dǎo)致鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展遭遇“天花板”。
“如果全世界可開采的鋰都用于制造動(dòng)力電池,最多只能驅(qū)動(dòng)14.5億輛電動(dòng)汽車。實(shí)際上,鋰還用于核工業(yè)、玻璃陶瓷等行業(yè)。因此,鋰是不夠用的。”中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員胡勇勝在接受記者采訪時(shí)表示。
同時(shí),鋰資源短缺也造成了鋰離子電池成本的上升。“2021年2月18日,碳酸鋰價(jià)格高達(dá)7.5萬(wàn)元/噸,比去年上漲了3.3萬(wàn)元/噸。我們預(yù)估后續(xù)還會(huì)上漲。這也是要發(fā)展鈉離子電池的重要原因。”胡勇勝指出。
另?yè)?jù)了解,鈉離子電池的發(fā)展不僅能夠緩解鋰離子電池原材料價(jià)格波動(dòng),還兼容鋰離子電池現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備。“我們能用現(xiàn)有鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備制造鈉離子電池。生產(chǎn)材料和制造電芯的設(shè)備都很成熟,只要建立了正負(fù)極材料及鈉鹽(NaPF6)的產(chǎn)業(yè)鏈,鈉離子電池就很容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”胡勇勝進(jìn)一步補(bǔ)充道。
新能源汽車獨(dú)立研究者曹廣平指出,鈉離子電池具有鈉資源儲(chǔ)量豐富、可采用濃度更低的電解液和無(wú)過(guò)放電問(wèn)題等差異化優(yōu)勢(shì)。因此,鈉離子電池適用于通訊基站、電網(wǎng)儲(chǔ)能和低速電動(dòng)汽車等能發(fā)揮其差異化優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域。
曾受冷落現(xiàn)獲新生
據(jù)了解,我國(guó)目前電力消費(fèi)在終端能源消費(fèi)的比重已達(dá)到21%,隨著電動(dòng)汽車的飛速發(fā)展,電力消耗將大幅增加,而且集中在現(xiàn)有城市電網(wǎng)的一定區(qū)域中。
另外,極端天氣引發(fā)的自然災(zāi)害也會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重影響。例如,近期的極寒天氣導(dǎo)致美國(guó)多地遭遇大面積停電,得州數(shù)百萬(wàn)人陷入黑暗。
“這都體現(xiàn)了發(fā)展儲(chǔ)能的重要性。而鋰離子電池難以同時(shí)支撐電動(dòng)汽車和電網(wǎng)儲(chǔ)能兩大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,資源豐富的鈉離子電池就成為極佳補(bǔ)充。”胡勇勝指出,“在上世紀(jì)70年代末期,鈉離子電池與鋰離子電池幾乎同時(shí)起步,但因當(dāng)時(shí)想制造高能量密度電池,鋰離子電池迎合了需求,所以鈉離子電池的研究逐漸淡化。隨著可再生能源的發(fā)展,大家意識(shí)到了發(fā)展可再生能源離不開大規(guī)模儲(chǔ)能,便開始重新投入鈉離子電池的研究。實(shí)際上,2006年就有‘發(fā)展大規(guī)模儲(chǔ)能鋰資源是否夠用、鋰離子電池能否頂上去’的擔(dān)憂。”
據(jù)胡勇勝介紹,在2010年以后,鈉離子電池的研究才獲得轉(zhuǎn)機(jī)??萍冀缭阝c離子電池電極材料和電解質(zhì)材料開發(fā)、表征分析、儲(chǔ)鈉機(jī)制探索和電芯技術(shù)創(chuàng)新等方面不斷取得突破,鈉離子電池學(xué)術(shù)論文發(fā)表數(shù)量迅速增加,專利申請(qǐng)數(shù)量逐年遞增。
中國(guó)仍有主導(dǎo)機(jī)會(huì)
隨著電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)時(shí)代的到來(lái),鈉離子電池成為各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的儲(chǔ)能電池,國(guó)內(nèi)外均有研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)試圖在鈉離子電池產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前搶占其市場(chǎng)制高點(diǎn)。
在新一輪儲(chǔ)能電池技術(shù)角逐中,中國(guó)有沒(méi)有機(jī)會(huì)在全世界率先實(shí)現(xiàn)鈉離子電池商業(yè)化?胡勇勝告訴記者:“隨著電動(dòng)汽車的普及,需要大量用電,而現(xiàn)有的城市電網(wǎng)配置難以滿足需求,配以大型儲(chǔ)能電站給電動(dòng)汽車充電是一個(gè)較好的選擇。能量密度不及鋰離子電池的鈉離子電池可能無(wú)法應(yīng)用于電動(dòng)汽車。但是,在對(duì)電池能量密度要求不高的大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域,鈉離子電池是極有前途的技術(shù)。”
在有效彌補(bǔ)鋰離子電池之不足的同時(shí),鈉離子電池還可逐步替代環(huán)境污染嚴(yán)重的鉛酸電池,推動(dòng)國(guó)內(nèi)清潔能源技術(shù)應(yīng)用邁上新臺(tái)階,為國(guó)內(nèi)能源安全和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供保障。
目前,在鈉離子電池基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)速度等方面,中國(guó)企業(yè)都處在國(guó)際領(lǐng)先地位。因此,中國(guó)有機(jī)會(huì)獲得國(guó)際鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化主導(dǎo)權(quán),引領(lǐng)鈉離子電池技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),在全世界率先實(shí)現(xiàn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化。
胡勇勝表示,鈉離子實(shí)現(xiàn)電池產(chǎn)業(yè)化是一項(xiàng)浩大工程,需要資金以及各類人才的支持。“希望各級(jí)政府能夠高度重視鈉離子電池的發(fā)展,做好頂層設(shè)計(jì),并且希望有更多的人參與進(jìn)來(lái)。有政府引導(dǎo)市場(chǎng),以及資金和政策上的支持,鈉離子電池定能在我國(guó)開花結(jié)果。”
原標(biāo)題:鈉離子電池:大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的“潛力股”