2023鈉電池產業生態圈會議暨企業家峰會現場
電池百人會-電池網7月28日訊（肖何 梁小婧 江蘇無錫報道）7月28日，由江蘇省貿促會指導，無錫市錫山區人民政府、無錫市貿促會主辦，中關村新型電池技術創新聯盟、中國電池網承辦的2023鈉電池產業生態圈會議暨企業家峰會在無錫錫山區召開。本次會議以“電車鈉紀元，產業新動能”為主題，深度聚焦電池新能源產業前沿技術、深度解讀應用前景及未來趨勢，為產業發展提供新思路、新動力，推進優質項目投資活動，力爭打造有價值、高規格、有影響力的電池新能源產業交流平臺。
中國科學院青島生物能源與過程研究所博士/研究員趙井文
28日下午，中國科學院青島生物能源與過程研究所（下文簡稱：中科院青能所）博士/研究員趙井文在會上發表了題為《鈉電池熱失控機理及解決策略》的主題演講，分享了鈉離子電池研究背景、原位固態化鈉電池技術、鈉離子電池產業化希望等，電池網摘選了其部分精彩觀點，以饗讀者：
據趙井文介紹，規模儲能是雙碳戰略的重要一環，保證新能源的高效利用，二次電池是核心技術，市場非常龐大。鉛酸電池和鋰離子電池分別主導了目前低端和高端的電池市場。但是對于未來大規模儲能的需求，鉛酸電池污染嚴重，世界各國已經頒布無鉛化的發展要求；鋰離子電池性能優異，我國生產了全世界70%的鋰電池，但是鋰資源自給率很低，80%鋰原料需要進口，一旦資源卡脖子，新能源產業就會瞬間凍結，亟需發展低成本、高可靠的替代互補技術作為支撐。
“在這個背景下，鈉離子電池脫穎而出，尤其是鈉儲量超過鋰1000倍的優勢，是一種應對規模儲能的重要技術路線?！壁w井文分析稱，我國鈉資源豐富，產業健全，是鈉金屬生產的第一大國，相關產品的來源也十分豐富，可以自給自足，同時可以對外輸出，降低我國對鋰資源的過度依賴。此外，鈉電池與鋰電池屬于技術同源，原理、工藝、性能非常接近，可共用生產線，成本可降低40%，同時有望對鉛酸電池進行全面替代。
趙井文還強調，常規液態鈉離子電池安全性不足需引起重視。在他看來，電池安全問題，尤其是熱安全，是電池規?；瘧帽仨毧紤]的問題。
趙井文表示，電池熱失控主要是在熱-電-機械濫用條件下引發的電池內部一些列自放熱副反應，傳統鈉離子電池采用液態電解液體系，具有易燃、易泄露等問題，而且有機溶劑高SOC電極材料反應劇烈，產熱產氣。
中科院青能所對鈉離子電池安全性進行了詳細表征，發現鈉電池并未比鋰電表現出更優的熱安全性，熱濫用（如高溫）、電濫用（如過充、內部短路、外部短路）和機械濫用（如穿釘、擠壓）等條件下引起電池內部副反應，也容易導致鈉電池溫度升高，最終引起熱失控。
“由此可見，鈉電池的安全仍有待提高。通過大量鋰離子電池歷史發展的經驗和教訓來看，要確保新型電池在新興領域的順利推廣，需要同時評估使用安全性，尤其國外前期鈉硫電池引發的事故，造成的惡劣影響，誰也不想成為反面典型?！壁w井文說，“因此我們一直在思考什么才是鈉離子電池的理想形態。從安全角的度看，我們必然需要將溶劑最少化，抑制副反應及熱致氣體串擾。電解質本身還需要具有本征的低閃點和不可燃性，而且耐壓，抗沖擊，保證機械濫用情況下的安全運行。阻止SEI溶解及過渡金屬穿梭同樣需要關注，這決定了鈉離子電池的壽命。在此基礎上進一步匹配高容量的正負極，那必然是十分吸引人的。綜合來看，要實現我們的期待，固態化是提升鈉離子電池綜合性能的最佳解決方案之一?！?/p>
但是固態鈉離子電池的技術瓶頸同樣突出。例如，由于鈉離子體積更大，其固相電導率低及界面穩定差是極大的挑戰。針對這一問題，中科院青能所從材料、制備及方法幾個方面同時攻堅：以功能化、有序化的思路結合高性能鈉鹽/固化單體的設計發展固態鈉離子電解質新體系，以連續化和原位化的思路研發固化技術，兼顧輕量化和界面有效性，同時利用多場耦合的表征方法實現多尺度表征。
此外，在材料設計創新方面，趙井文介紹，針對NaPF6熱穩定性差，易水解產腐蝕性HF的問題，中科院青能所自主設計合成了一系列硼中心鈉鹽，熱穩定性好且不產HF；設計合成了一系列用于原位聚合固化的新型酰胺丙烯酸酯類阻燃單體，保證了原位聚合固態電解質的安全性。
不過，單獨的聚合物難以維持電導率和機械穩定性。中科院青能所還同時具備陶瓷固態電解質批量化技術，具備固態硫化物、氧化物電解質自主開發能力，粒徑可控，支持中高溫等應用場景固態鈉離子電池開發；經過改性后的陶瓷固態電解質，室溫離子電導率可達>10-3 S cm-1；產品雜質含量少，可開展大批量生產。
中科院青能所對原位固態化鈉電池電芯制備工藝技術進行創新，導入多孔集流體和預鈉化技術提升能量密度和壽命：打孔集流體技術，可提高電池浸潤性并降低電解液用量；預鈉化技術能夠補償活性鈉的損失，能夠顯著提高電芯首效，提升循環穩定性。
“多孔集流體本身是為傳統的超級電容器預離化所開發的，但這個技術對全固態電池非常友好，不僅可以充分實現單體預鈉化實現，還可以保持高的離子傳導。”趙井文還提到，通過設備創新，中科院青能所實現電芯單元結構連續化制備，進而通過深度共熔環境保證聚合單體的高浸潤性以及充分的原位固化。
最后，趙井文還透露，中科院青能所在固態鈉離子電池相關專利方面已有所布局，且建設了完備的固態電池中試生產、檢測與系統集成驗證平臺，形成了完善的研發與規?；苽淠芰Γ瑢崿F了從電池單體、模組及系統的制備。在繼承前期的工程化和研發基礎，該所將在鈉離子電池方面繼續攻堅，助力低成本、高安全、高能量電池技術發展。
（以上觀點根據論壇現場速記整理，未經發言者本人審閱。）
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