2024中國（無錫）鈉電池產業生態圈企業家峰會現場
電池百人會-電池網7月24日訊（林音 肖何 江蘇無錫報道）雙碳目標持續推進大背景下，鋰資源緊缺和安全問題頻發，研發下一代低成本高安全高比能規模儲能技術迫在眉睫。
在低成本高安全長壽命儲能電池研究方向中，中南大學教授/博士生導師王海燕認為，鈉離子電池雖然能量密度偏低，但其在資源、成本、安全性、功率性能、低溫性能等方面具有較大優勢，且生產工藝兼容，可與鋰離子電池形成互補，應用前景廣闊。
7月24日，由中關村新型電池技術創新聯盟、中國電池網主辦，無錫市錫山區人民政府指導的“2024中國（無錫）鈉電池產業生態圈企業家峰會”在江蘇省無錫市錫山區舉辦。本次峰會以“共筑鈉電生態 共享產業機遇”為主題，聚焦鈉電池及儲能產業前沿技術、發展模式、投資布局、產業鏈構建、市場應用及未來趨勢，共同探索產業高質量發展之路，推動上下游供需共振，助力產業創新升級。
中南大學教授/博士生導師王海燕
24日上午，王海燕在會上發表了題為“構建高比能鈉電池：從硬碳設計到無負極技術”的主題演講，分享了如何設計高容量生物質硬碳、無負極鈉電池技術、產業化進程等，電池網摘選了其部分精彩觀點，以饗讀者：
會上，王海燕表示，鈉離子電池在兩輪車、短程動力、混合動力、儲能領域、工程裝備領域具備替代鋰離子電池的可能。
但從當下來看，鈉離子電池因缺少高容量的儲鈉正負極材料，能量密度偏低成為其最大短板。
如何提升能量密度？在王海燕提出的7大策略中，開發高容量、?倍率優異、?循環穩定的負極材料是提升鈉離子電池容量的關鍵之一。
商業石墨和硅碳負極儲鈉容量極低，王海燕重點講解了從硬碳負極、無負極體系去提高。
硬碳負極方面，王海燕表示，在已提出的相關儲鈉機制中，“吸附-插層-填孔”基礎模型成為主流認識，閉孔內部的鈉團簇或準金屬儲鈉可以極大提高儲鈉的容量。
“高閉孔型硬碳可以提高平臺容量，提升能量密度，但當下模板法工藝復雜，制備困難，尚無法實現對閉孔結構的精細調控以及規模化生產的需求。”王海燕給出的策略是，調控硬碳內部孔結構，增大有效閉孔填充比例，進一步調控閉孔孔容、孔徑、孔壁類石墨層彎曲曲率，增加低電位下的平臺容量及提升倍率性能；材料結構設計、粘結劑優化以及硬碳負極-電解液界面調控，提高硬碳負極的首庫。
在無負極鈉電池方面，王海燕表示，硬碳負極是鈉電四大主材中實現規模化生產難度最大的一環，少了硬碳負極，可以完全避開其面臨的產業化痛點，同時，還可以實現高能量密度、更低的材料成本、更簡易的裝配工藝，甚至可迭代至鈉固態電池。
無負極鈉電池有良好的商業化前景。但是，其當下也面臨“鈉枝晶生長、死鈉形成、不穩定的SEI”三大難題，有限的鈉源+不可逆的鈉損耗導致引起低庫倫效率，電池容量衰減快。王海燕指出，“負極側實現均勻的鈉沉積剝離是構建長壽命無負極電池的關鍵。”
從當下無負極鈉電池國內外重要進展來看，界面工程實現了能量密度達200Wh/kg的無負極高壓鈉金屬電池，從Ah級無負極鈉金屬電池體系構建來看，使用石墨化碳涂敷廉價的鋁箔作為無負極集流體，二乙二醇二甲醚與六氟磷酸鈉與四氟硼酸鈉作為液體電解質，搭配層狀錳基氧化物正極，以及玻璃纖維配合聚丙烯膜，讓鈉電池循環壽命可以大于300圈。
另外，通過微合金化誘導的焊接界面實現高可逆的無負極鈉電池，揭示合金化親鈉界面的穩定化機制，王海燕團隊確定了雙靶磁控濺射策略實現合金涂層從而抑制合金化膨脹的研究思路，通過抑制合金化轉變構建穩固的親鈉界面，持久親鈉的合金涂層比親鈉不足的銅箔和結構不穩定的Sb層表現出更好的循環穩定性。
此外，王海燕還介紹道：“我們團隊，一直在應用產業化方面做一些工作，包括正極材料也跟企業合作，負極是跟威勝集團在合作，目前我們的中試線已經搭建的比較完善了，也是在考慮基地建設的階段，歡迎大家關注，希望后面有更多和同行合作的機會。”
最后，王海燕總結：硬碳的內部孔結構調控是提升其可逆容量和倍率性能的關鍵，調控生物質成分有望設計出高性能的硬碳負極；無負極鈉電池具有高比能、低成本的優勢，是很有前景的下一代鈉離子電池技術，并有望迭代至無負極鈉固態電池體系；如何應對有限鈉源下的低庫倫效率問題是解決無負極鈉電池循環穩定性差的關鍵，其循環壽命可通過穩固界面的構筑得到有效提升。
（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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