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钠电池

在5月21日举行的股东大会上,宁德时代董事长曾毓群透露,将于今年7月份左右发布钠电池,由于系新推出,钠电池可能比锂电池贵。 钠离子电池电话会议纪要20210523 【核心结论】:未来钠离子电池具备成本低、安全性好等优势、是三元高镍技术路线的很好补充! 1、产业进程:目前钠离子电池相当于2013~2014年的锂离子电池。 2、产品参数:大规模化电芯成本将达到0.2-0.3元/wh,目前单体能量密度120wh/kg(天花板能够做到200wh/kg),目前循环次数在3000次。 3、应用场景:未来应用面向储能、基站、低速车、低端乘用车等市场。 4、材料变化: 正极:有多元体系和磷酸体系(都不含锂); 负极:石墨改用硬碳; 隔膜:无变化; 电解液:锂盐由六氟磷酸锂改用六氟磷酸钠,添加剂无变化,溶剂用到碳酸丙烯酯PC; 集流体:铜箔改用铝箔; 5、 制造工艺:和锂电池制造工艺接近,设备可以沿用锂电池电池产线,电池厂无重置成本。 6、安全性:优于锂电池,热失控温度比锂电池要高,容易失活(钝化、氧化)。 【嘉宾发言】 钠离子电池发展现状: 研发背景:锂资源是稀缺资源,分布也不均匀,中国很稀缺,研究人员将目光转向纳离子电池。 发展历程:钠离子电池和锂离子电池是在上世纪七八十年代同一时间被发明出来的,其同属于简朴金属,钠离子电池生产难度较高,被发明出来后,缺少跟进,90年经过产业化推广得到技术应用。 研发进展:经过2010年-2020年间十年研究,世界上顶级国家实验室和知名大学做锂电池研究的研究课题组都已经开始了钠离子电池的研发。中国有两个科技研究所做的最早,一个是中科院物理化学所,一个是上海交通大学物理化学研究所,2010年开始研发。 交大物理化学所在于14年做出成品钠离子电池,并于15年在上海交通大学电子创新生产上发布了一个电池储能系统。目前已经有几个平台在做研发。C公司15年开始,做了4-5年,目前进步神速,队伍强大,比得上宁德早期锂电池研发队伍的一半。 钠离子动力电池优势:钠离子少用或者几乎不用稀有金属;可以尽可能降低其他稍微贵一点的金属,降低到一个极低含量,用一些铁铝、锰等金属,这些元素就是非常一个廉价的元素,支持可持续的发展,支撑巨大的市场需求;钠离子电池集流体用铝箔,重量相比铜箔降低10%;铝箔价格低于铜箔好几倍。 钠离子电池产业进展: 国内:主要是上海交大纳创新能源,坚持做铜氧化物、星空纳电、中科海纳等 国际:首先,英国牛津大学主导的法拉第公司,13年开始,15年做出电池系统,欧美研发效率较低,研发成本巨大;其次,法国科学院15年开始做样品,做磷酸矾纳电池,能量密度比较低,90gwh/kg,价格也比较高。最后是夏普北美研究院,15年开始做,可以做到单电池5000次循环。 【问答环节】 1. 对比钠离子电池和锂离子电池的发展历程,钠离子电池能量密度大概发展到了一个什么水平? (1)目前钠离子电池进展的速度应该达到了14年左右的锂离子电池的一个技术水平,包括循环寿命,能量密度,倍率性能。 (2)我们目前已经做到每公斤的单体能量面120wh电池的能量密度了,循环寿命接近3400或往上,工艺进一步成熟,我相信做到4400~5000次循环应该没有问题。 2. 成熟的阶段后跟现在的锂离子电池相比成本会比低大概多少? (1)锂盐价格有较大波动,钠离子电池不太会随着资源特别是大宗商品的波动而波动,它有自己稳定的非常可靠的价格的体系。 (2)小规模以后物料价格接近5毛钱/wh。4~5毛钱一瓦时。技术进一步成熟、规模进一步扩大,最终能降到2毛钱左右。 3. 钠离子电池对电池材料体系影响? 负极:锂电子电池最核心的是石墨,钠离子电池核心用硬碳,硬碳这个材料里面有一些微孔。 正极:跟锂的电池类似,结构也是一样。钠离子电池有非常重要的氧化物,我们目前主要做三元,磷酸矾钠,性能非常好,容量大改120mA/g,此外还有还有普鲁士蓝路线,非常便宜,不到1万一吨,原料廉价易得,但结晶水不容易去掉。 隔膜:用主流的隔膜完全没有问题。 电解液:将六氟磷酸锂换成六氟磷酸钠,六氟磷酸钠价格不会波动,规模化后会便宜稳定很多。 溶剂:目前用的是碳酸酯,跟锂离子电池一模一样,跟锂离子电池充放电原理也一模一样。碳酸丙烯酯在锂离子电池中没有办法用,纳离子电池中可以用,低温性能非常好。 总结而言,对隔膜影响最小,对电解液、正极、负极、钠盐跟锂离子电池相比有很大变化。 4.能量密度120wh/kg是成组还是单体? (1)单体目前能做到120wh每公斤,工艺再成熟一点的话,做到130至140问题不大,成组打折大概80%-90%。 5.纳离子电池主要市场? (1)目前发展钠离子电池不是为了替代锂离子电池,作为储能增量市场发展,基站电动自行车等对能量密度需求不高的领域是纳离子电池主要市场。 (2)高端电动汽车市场上难以替换锂离子电池。 6.单位体积能量密度跟磷酸铁锂相比怎样? 跟磷酸铁锂相近,目前还未生产,都在做样机,目前大概低20%-30%。 7.钠离子电池产业链准备比较充分,为什么还没有看到纳离子电池的量产? (1)技术成熟有一个过程,其价格会比锂离子电池贵; (2)材料成本考虑,硬碳量比较小,还未规模化。 8.将来钠电池大规模量产,正极技术路线看好哪个? (1)铜状氧化物的镍铁锰和铜铁锰体系,可能会有一些衍生物,成熟度比较高。 (2)普鲁士蓝,非常有优势,但短板也巨大。 9.钠离子电池和锂离子电池制造工艺上区别? (1)制造工艺上非常接近,几乎不用改任何设备和东西,只要在工艺上做一些微调。如果有一条锂离子电池生产线,可以同步直接生产钠离子电池是一点问题都没有的; (2)在技术上有一点配方区别; 10.钠离子电池量产存在哪些问题? (1)产业成熟度不够,正极材料、负极材料、电解液需要规模化供货生产;宁德时代会推动钠离子电池的发展。 11.按照目前产业化规模发展的水平,到哪些时间段,能够做到与锂离子电池成本相当? (1)目前磷酸铁锂大概在5毛钱-6毛钱一瓦时,不考虑研发投入、原材料的成本,按正常的采购的话,目前我们大概算起来在5毛多钱一瓦时,情况比较理想。 (2)原材料、正极材料、负极材料和电解液配合配套上去,可能三年左右时间会真正应用到规模上去,而且比磷酸铁锂电池要便宜,能不能到2毛钱每瓦时,可能需要一些时间,按照宁德时代推的速度,大概2-3年。 12.钠离子电池安全性怎么样?热失控上跟磷酸铁锂相比怎么样? (1)样机做出来前,我们认为纳离子活性更高,认为早期钠离子电池安全性不如锂离子电池。 (2)电池做出来以后,我们做了很多测试,包括穿刺、碰撞和短路,发现热安全性比磷酸铁锂好,钠离子电池拆开后,纳离子会迅速失活,迅速氧化,当然也会起火,但相比锂离子电池要好一点。 (3)至于后面的变化,我们仍在研究。但目前的数据显示安全性比锂离子电池好一点。 13.钠离子电池是否会跟动力电池有分层? (1)做钠离子电池不是去替代锂离子电池,而是部分取代,因为钠离子电池能量密度一定追不上高镍三元,中高端电动车市场能量密度需求比较高。 (2)我们国家锂资源70%都需要进口,国外对中国锂资源进口会影响锂离子电池生产,钠离子电池是对锂离子电池的支撑和保障。 14.跟磷酸铁锂电池相比,单体能量密度的天花板大概是什么情况? (1)铁锂的天花板已经很接近了,能做到200-210wh/kg,目前铁锂靠近极限, (2)钠离子电池可以做到200wh/kg左右,能量密度天花板高于铁锂电池,目前技术还未成熟大概可以做到130wh/kg。 15.钠离子电池容器问题,EC,DMC,DEC或者EMC应用相对用量会多一点? 用每个公司的技术方案不一样,但是都会用,针对低温,针对高温,针对不同的循环寿命的配方都会有一点差异区别。 16.钠离子电池对隔膜生产影响不大,对其他材料生产企业影响较大,这些企业怎样转型? 从设备来讲难度不大的,技术难度有一些,得有技术的一个支撑。 17. 现在循环大概是4000次左右,极限的状态还能再提升到多少?如果提升之后,是不是说所有的可能的场景都能够运用? (1)循环寿命是根据材料体系、制造工艺等成熟起来,它的寿命是一步一步得到提高的。10年宁德时代动力电视循环寿命只有500~800次,目前能做到8000-10000次。 (2)早期我做出来大概500次循环,目前3000次-40000次,循环寿命没有一个天花板,只要成熟了以后,会逐步提高,后面做到5000-8000次问题不是很大,我们希望能到10000次。 (3)产品应用都是没有问题的,只要应用需求端忍受能量密度,体积能量密度我相信都可以用。

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