工信部鋰離子電池及類(lèi)似產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)工作組于11月28日～29日舉辦“鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展論壇”。本次論壇由中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院聯(lián)合中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟主辦，鈉離子電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈企事業(yè)單位共同參與。

此次大會(huì)旨在為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)搭建一個(gè)交流的平臺(tái)，同時(shí)也為鈉離子電池行業(yè)相關(guān)人員提供一個(gè)了解鈉離子電池產(chǎn)業(yè)最新資訊的窗口。使參會(huì)企事業(yè)單位加強(qiáng)合作交流，促進(jìn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。期間，18位行業(yè)大咖與大家共同探討鈉離子電池的發(fā)展現(xiàn)狀與市場(chǎng)前景。

湖南立方新能源科技有限責(zé)任公司的代表在本次鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展論壇上發(fā)表了《鈉離子儲(chǔ)能電池的開(kāi)發(fā)及安全性評(píng)估》主題演講。

此次演講主要圍繞鈉離子電池開(kāi)發(fā)背景、鈉離子電池的開(kāi)發(fā)進(jìn)展、氧化物基鈉離子電池的安全及改善、湖南立方及鈉方企業(yè)介紹這四個(gè)主題展開(kāi)，并最后進(jìn)行總結(jié)。

鈉離子電池的開(kāi)發(fā)背景，當(dāng)前全球鋰儲(chǔ)量及其分布如圖所示，鋰資源礦產(chǎn)主要在南美地區(qū)，我國(guó)的鋰資源礦產(chǎn)資源稀缺。

當(dāng)前我國(guó)提出雙碳目標(biāo)，促使能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，新能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能逐漸成為主流能源，迫切需要發(fā)展各種儲(chǔ)能技術(shù)，解決新能源電力并網(wǎng)的技術(shù)瓶頸，電化學(xué)儲(chǔ)能更逐漸從短時(shí)儲(chǔ)能向長(zhǎng)時(shí)發(fā)展，需求倍增。鋰電池面臨地緣政治和缺乏性?xún)纱髥?wèn)題，國(guó)內(nèi)鋰資源80%進(jìn)口，無(wú)力支撐消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車(chē)和電化學(xué)儲(chǔ)能三個(gè)大行業(yè)。

其他材料在2022年Q1達(dá)到高位后開(kāi)始下行，除了與Li相關(guān)的正極材料；國(guó)內(nèi)外鋰價(jià)格出現(xiàn)倒掛。

當(dāng)前鈉離子電池正極材料主要為普魯士藍(lán)類(lèi)、O3或P2型；負(fù)極材料主要為硬碳、軟碳及其他材料；隔膜與鋰離子電池相同；電解液與鋰離子電池相似，鈉鹽溶解在有機(jī)溶液中；集流體正負(fù)極均為A1箔。

當(dāng)前基于電動(dòng)車(chē)和儲(chǔ)能需求的增加，碳酸鋰價(jià)格的快速上漲（12倍），鐵鋰的價(jià)格已經(jīng)翻了5倍，帶來(lái)系統(tǒng)成本翻了近1倍。鈉鋰電池可以生產(chǎn)共線，正負(fù)極及隔膜，電解液可以共線且元素成本低，資源穩(wěn)定，安全。

不同碳酸鋰價(jià)格下鋰鈉電芯的材料成本比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，碳酸鋰高位下，對(duì)三元的影響更大，隨著鎳的回歸，碳酸鋰價(jià)格回歸到30-40萬(wàn)，三元會(huì)顯示出成本優(yōu)勢(shì)；鈉電氧化物正極的成本在5-10萬(wàn)的鐵鋰層次，依賴(lài)于不同過(guò)渡金屬元素及量產(chǎn)化；只有普魯士藍(lán)正極材料Wh成本低于5萬(wàn)的磷酸鐵鋰。

20Ah鈉離子電池/磷酸鐵鋰電池的成本結(jié)構(gòu)如圖所示。在LFP電芯中，碳酸鋰占比52%；鈉電的材料成本下降依賴(lài)于：Ni/Cu等/硬碳等材料回歸理性。

湖南立方在全電池工藝開(kāi)發(fā)及優(yōu)化方面，2016年被確立為湖南省戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，2018年開(kāi)始NVP體系鈉離子電池開(kāi)發(fā)，2021年獲得層狀氧化物材料開(kāi)發(fā)及專(zhuān)利。在關(guān)鍵材料的批量制造工藝方面，2017年獲得PB材料公斤級(jí)制備能力并獲得專(zhuān)利，2019年在與N公司合作中試PB全電池，在2022年4月實(shí)現(xiàn)層狀氧化物噸級(jí)生產(chǎn)，6月支持層狀氧化物22Ah小批量生產(chǎn)。

當(dāng)前層狀氧化物正極材料普遍使用的是P2型，目標(biāo)是高容量穩(wěn)定的復(fù)合單晶材料；立方與材料廠合作開(kāi)發(fā)復(fù)合型正極材料，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)百?lài)嵓?jí)生產(chǎn)。

在負(fù)極硬碳材料開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，湖南立方與湖南大學(xué)一起運(yùn)用低成本碳材料合成了高倍率性能的硬碳材料；可以在5C以上的倍率進(jìn)行充放，未來(lái)滿足調(diào)頻及倍率應(yīng)用。

鈉離子電池的低溫放電性能顯著優(yōu)于LFP電芯，可以達(dá)到-20℃ 0.5C 77%，-20℃ 0.2C 88%。

優(yōu)化后鈉離子電池可以達(dá)到-20℃ 0.5C 89%，-40℃ 0.2C 86%。

在鈉離子電池的循環(huán)性能優(yōu)化方面，通過(guò)正負(fù)極材料的進(jìn)一步優(yōu)化，RT循環(huán)性能預(yù)計(jì)可以超過(guò)3500周；優(yōu)化后的體系，45℃循環(huán)性能優(yōu)異，可以達(dá)到1500cls 90%容量保持率。進(jìn)行過(guò)放1.0V到0.5V進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，循環(huán)趨勢(shì)與未過(guò)放電池保持一致。

電池安全一直是一個(gè)重要的問(wèn)題，上圖為2011年至2021年10年間33起全球儲(chǔ)能電站事故共性特征的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，事故中韓國(guó)發(fā)生的有24起，韓國(guó)儲(chǔ)能電站裝備的都是三元電池，甚至今年在歐洲家儲(chǔ)市場(chǎng)10KW級(jí)別都有起火和被召回。從事故起因來(lái)看，大部分儲(chǔ)能電站事故發(fā)生時(shí)處于擱置和安裝調(diào)試及維護(hù)中。鐵鋰也發(fā)生過(guò)4起。

基于各種熱誘因?qū)е碌氖Ш吐樱娦镜陌踩纳扑悸啡缦拢?/span>

1、強(qiáng)化電芯設(shè)計(jì)及工藝，保證壽命過(guò)程的安全性能

2、強(qiáng)化電芯在內(nèi)短路情況下的安全，防止熱失效

3、強(qiáng)化電芯的熱安全，防止熱蔓延

300℃熱板測(cè)試數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)參數(shù)：NCM/L/Sodium ion，22-25Ah，100%SOC，350℃熱板

小結(jié)：在耐熱致熱失控濫用方面，SIB優(yōu)于LFP

北京豐臺(tái)鐵鋰儲(chǔ)能電站著火案例分析，初段噴主要組分為DMC，EMC，DEC等碳酸酯類(lèi)。主噴主要組分為燃?xì)狻?/span>

將熱板加熱下鈉電池和LFP電池150℃-180℃下取下，GCMS測(cè)試氣體成分。鈉電高溫下產(chǎn)氣主要為不可燃的二氧化碳。LFP高溫下產(chǎn)氣主要為氫。

公司全稱(chēng)：湖南立方新能源科技有限責(zé)任公司

主營(yíng)業(yè)務(wù)：軟包類(lèi)鋰/鈉電池的研發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售

生產(chǎn)基地：湖南株洲，96000平方米廠房

成立時(shí)間：2013年

雇員人數(shù)：800+

主營(yíng)產(chǎn)品消費(fèi)類(lèi)設(shè)備備用鋰電池，動(dòng)力/儲(chǔ)能系統(tǒng)用鋰/鈉電池

在我國(guó)支持中小企業(yè)發(fā)展、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、雙碳目標(biāo)等政策扶持下，立方新能源獲得各級(jí)主管單位的大力支持，在新材料研究、工程技術(shù)研究、綠色產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域獲得多項(xiàng)榮譽(yù)。

立方新能源積累八年的全產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴涉及新材料、新工藝、新技術(shù)、新領(lǐng)域。

立方新能源助力科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)結(jié)合，Jeff Dahn團(tuán)隊(duì)基于立方電芯進(jìn)行長(zhǎng)壽面測(cè)試。已測(cè)得12000次循環(huán)，相當(dāng)于車(chē)用電池行駛480萬(wàn)公里。

立方新能源鈉離子電池產(chǎn)品，方形鋁殼電池，尺寸72*173*207mm，容量210Ah，3.0V，循環(huán)壽命＞3500次；鋼殼圓柱電池循環(huán)壽命也達(dá)到了1000次以上。

綜上所述，得到結(jié)論。鈉離子是鋰離子儲(chǔ)能必要和有益的補(bǔ)充，其良好的資源，是在地緣政治下鋰產(chǎn)業(yè)及新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的PlanB；鈉離子電池具有低成本，低溫好及與鐵鋰相當(dāng)?shù)陌踩匦裕瑳Q定了其在儲(chǔ)能領(lǐng)域的巨大潛力；湖南立方/鈉方將繼續(xù)致力于下一代儲(chǔ)能電池及材料開(kāi)發(fā)，為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量，為全球雙碳目標(biāo)的達(dá)成做出貢獻(xiàn)。

以上為湖南立方新能源科技有限責(zé)任公司的代表在本次鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展論壇上發(fā)表的《鈉離子儲(chǔ)能電池的開(kāi)發(fā)及安全性評(píng)估》主題演講。有意者可聯(lián)系湖南立方新能源科技有限責(zé)任公司詳細(xì)了解。