2024中國（無錫）鈉電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈企業(yè)家峰會現(xiàn)場
電池百人會-電池網(wǎng)7月24日訊（林音 肖何 江蘇無錫報道）雙碳目標持續(xù)推進大背景下，鋰資源緊缺和安全問題頻發(fā)，研發(fā)下一代低成本高安全高比能規(guī)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(yōu)勢，且生產(chǎn)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(chuàng)新聯(lián)盟、中國電池網(wǎng)主辦，無錫市錫山區(qū)人民政府指導的“2024中國（無錫）鈉電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈企業(yè)家峰會”在江蘇省無錫市錫山區(qū)舉辦。本次峰會以“共筑鈉電生態(tài) 共享產(chǎn)業(yè)機遇”為主題，聚焦鈉電池及儲能產(chǎn)業(yè)前沿技術、發(fā)展模式、投資布局、產(chǎn)業(yè)鏈構建、市場應用及未來趨勢，共同探索產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展之路，推動上下游供需共振，助力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)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(fā)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(chǎn)業(yè)化進程等，電池網(wǎng)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(fā)高容量、?倍率優(yōu)異、?循環(huán)穩(wěn)定的負極材料是提升鈉離子電池容量的關鍵之一。
商業(yè)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(nèi)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(xiàn)對閉孔結構的精細調控以及規(guī)模化生產(chǎn)的需求。”王海燕給出的策略是，調控硬碳內(nèi)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(yōu)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(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)難度最大的一環(huán)，少了硬碳負極，可以完全避開其面臨的產(chǎn)業(yè)化痛點，同時，還可以實現(xiàn)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(tài)電池。
無負極鈉電池有良好的商業(yè)化前景。但是，其當下也面臨“鈉枝晶生長、死鈉形成、不穩(wěn)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(xiàn)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(nèi)外重要進展來看，界面工程實現(xiàn)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(huán)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(xiàn)高可逆的無負極鈉電池，揭示合金化親鈉界面的穩(wěn)定化機制，王海燕團隊確定了雙靶磁控濺射策略實現(xiàn)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(wěn)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(wěn)定的Sb層表現(xiàn)出更好的循環(huán)穩(wěn)定性。
此外，王海燕還介紹道：“我們團隊，一直在應用產(chǎn)業(yè)化方面做一些工作，包括正極材料也跟企業(yè)合作，負極是跟威勝集團在合作，目前我們的中試線已經(jīng)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(nèi)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(yōu)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(tài)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(huán)穩(wěn)定性差的關鍵，其循環(huán)壽命可通過穩(wěn)固界面的構筑得到有效提升。
（以上觀點根據(jù)論壇現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)發(fā)言者本人審閱。）
電池網(wǎng)微信
