2023鈉電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈會議暨企業(yè)家峰會現(xiàn)場

電池百人會-電池網(wǎng)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(mào)促會指導(dǎo)，無錫市錫山區(qū)人民政府、無錫市貿(mào)促會主辦，中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、中國電池網(wǎng)承辦的2023鈉電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈會議暨企業(yè)家峰會在無錫錫山區(qū)召開。本次會議以“電車鈉紀(jì)元，產(chǎn)業(yè)新動能”為主題，深度聚焦電池新能源產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)、深度解讀應(yīng)用前景及未來趨勢，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新思路、新動力，推進優(yōu)質(zhì)項目投資活動，力爭打造有價值、高規(guī)格、有影響力的電池新能源產(chǎn)業(yè)交流平臺。

中國科學(xué)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(xué)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(fā)表了題為《鈉電池?zé)崾Э貦C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(tài)化鈉電池技術(shù)、鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化希望等，電池網(wǎng)摘選了其部分精彩觀點，以饗讀者：

據(jù)趙井文介紹，規(guī)模儲能是雙碳戰(zhàn)略的重要一環(huán)，保證新能源的高效利用，二次電池是核心技術(shù)，市場非常龐大。鉛酸電池和鋰離子電池分別主導(dǎo)了目前低端和高端的電池市場。但是對于未來大規(guī)模儲能的需求，鉛酸電池污染嚴(yán)重，世界各國已經(jīng)頒布無鉛化的發(fā)展要求；鋰離子電池性能優(yōu)異，我國生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)就會瞬間凍結(jié)，亟需發(fā)展低成本、高可靠的替代互補技術(shù)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(yōu)勢，是一種應(yīng)對規(guī)模儲能的重要技術(shù)路線?！壁w井文分析稱，我國鈉資源豐富，產(chǎn)業(yè)健全，是鈉金屬生產(chǎn)的第一大國，相關(guān)產(chǎn)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(shù)同源，原理、工藝、性能非常接近，可共用生產(chǎn)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(diào)，常規(guī)液態(tài)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(guī)?；瘧?yīng)用必須考慮的問題。

趙井文表示，電池?zé)崾Э刂饕窃跓?電-機械濫用條件下引發(fā)的電池內(nèi)部一些列自放熱副反應(yīng)，傳統(tǒng)鈉離子電池采用液態(tài)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(yīng)劇烈，產(chǎn)熱產(chǎn)氣。

中科院青能所對鈉離子電池安全性進行了詳細(xì)表征，發(fā)現(xiàn)鈉電池并未比鋰電表現(xiàn)出更優(yōu)的熱安全性，熱濫用（如高溫）、電濫用（如過充、內(nèi)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(nèi)部副反應(yīng)，也容易導(dǎo)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(fā)展的經(jīng)驗和教訓(xùn)來看，要確保新型電池在新興領(lǐng)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(fā)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(tài)。從安全角的度看，我們必然需要將溶劑最少化，抑制副反應(yīng)及熱致氣體串?dāng)_。電解質(zhì)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(guān)注，這決定了鈉離子電池的壽命。在此基礎(chǔ)上進一步匹配高容量的正負(fù)極，那必然是十分吸引人的。綜合來看，要實現(xiàn)我們的期待，固態(tài)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(tài)鈉離子電池的技術(shù)瓶頸同樣突出。例如，由于鈉離子體積更大，其固相電導(dǎo)率低及界面穩(wěn)定差是極大的挑戰(zhàn)。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(jié)合高性能鈉鹽/固化單體的設(shè)計發(fā)展固態(tài)鈉離子電解質(zhì)新體系，以連續(xù)化和原位化的思路研發(fā)固化技術(shù)，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(xiàn)多尺度表征。

此外，在材料設(shè)計創(chuàng)新方面，趙井文介紹，針對NaPF₆熱穩(wěn)定性差，易水解產(chǎn)腐蝕性HF的問題，中科院青能所自主設(shè)計合成了一系列硼中心鈉鹽，熱穩(wěn)定性好且不產(chǎn)HF；設(shè)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(tài)電解質(zhì)的安全性。

不過，單獨的聚合物難以維持電導(dǎo)率和機械穩(wěn)定性。中科院青能所還同時具備陶瓷固態(tài)電解質(zhì)批量化技術(shù)，具備固態(tài)硫化物、氧化物電解質(zhì)自主開發(fā)能力，粒徑可控，支持中高溫等應(yīng)用場景固態(tài)鈉離子電池開發(fā)；經(jīng)過改性后的陶瓷固態(tài)電解質(zhì)，室溫離子電導(dǎo)率可達>10^-3 S cm^-1；產(chǎn)品雜質(zhì)含量少，可開展大批量生產(chǎn)。

中科院青能所對原位固態(tài)化鈉電池電芯制備工藝技術(shù)進行創(chuàng)新，導(dǎo)入多孔集流體和預(yù)鈉化技術(shù)提升能量密度和壽命：打孔集流體技術(shù)，可提高電池浸潤性并降低電解液用量；預(yù)鈉化技術(shù)能夠補償活性鈉的損失，能夠顯著提高電芯首效，提升循環(huán)穩(wěn)定性。

“多孔集流體本身是為傳統(tǒng)的超級電容器預(yù)離化所開發(fā)的，但這個技術(shù)對全固態(tài)電池非常友好，不僅可以充分實現(xiàn)單體預(yù)鈉化實現(xiàn)，還可以保持高的離子傳導(dǎo)?！壁w井文還提到，通過設(shè)備創(chuàng)新，中科院青能所實現(xiàn)電芯單元結(jié)構(gòu)連續(xù)化制備，進而通過深度共熔環(huán)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(tài)鈉離子電池相關(guān)專利方面已有所布局，且建設(shè)了完備的固態(tài)電池中試生產(chǎn)、檢測與系統(tǒng)集成驗證平臺，形成了完善的研發(fā)與規(guī)?；苽淠芰Γ瑢崿F(xiàn)了從電池單體、模組及系統(tǒng)的制備。在繼承前期的工程化和研發(fā)基礎(chǔ)，該所將在鈉離子電池方面繼續(xù)攻堅，助力低成本、高安全、高能量電池技術(shù)發(fā)展。

（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。）