中全新能源:中国钠电硬科技突围之路

来源:中全新能源    2023-04-01    点击量:

俄罗斯工程院外籍院士 中全新能源、钠谷新能源董事长:中国钠电硬科技突围之路

2023中国钠离子电池产业发展白皮书据研究预测,2023年将会是钠电池量产元年,预计全年出货量达12GWh。到2025年,应用于3C、动力及储能领域的钠电池规模分别为5/45/50GWh,总出货量将达100GWh。到2030年,钠电市场规模将超过1TWh。在钠离子电池创新专场中,博磊达易宁波、珈钠能源 制造总监 朴金丹、亮见钠电 董事长 赖见、美达瑞 董事长 韩珽、昆仑材料研发总监 申海鹏、钠谷新能源董事长俄罗斯工程院外籍院士 马昕等嘉宾也分别发表了精彩演讲,并就《钠离子电池未来主流技术路线判断及材料体系探讨》进行了观点碰撞。

江苏泰兴钠谷新能源董事长/CTO 俄罗斯工程院外籍院士 马昕 表示,从钠电来讲,我们认为它是一个新体系材料的代表,不要仅仅认为它是低成本材料补充铁锂,而是把它当成真正的新体系材料之一,重新去探索它。

钠电的几大优势中,有一个优势钠电在固态电池有大的优势,钠电更容易做固态电池;

另外,钠资源储量丰富,分布比较均匀,成本低廉。

钠离子电池可以运用以前的锂离子电池生产设备。

钠本身作为金属的合金华反应,它不和铝发生合金化反应,正负极都可以采用廉价的铝箔,可应用于固体电池。

钠电的溶剂化性能很好,具有很好的离子扩散能力,也有很好的离子导电率,高温性能低温性能尤其好。

安全性测试里面,我们的钠电池在锂电池同样的测试条件中,目前还没有发现着火的情况,无论是挤压,还是热箱,都可以通过安全测验。

马昕院士表示,目前已经可以给合作伙伴提供国际标准18650-1.3ah、1.4ah的电池送样,这些电池都具有高安全性和较高能量密度。我们的这款量产钠电池的这个水平在已知的产品中还没有报道过。我们是钠电硬科技公司,可望把我们已经成熟的军品级及动力电池的成功技术突破在钠电上也同样实现。我们希望和行业合作伙伴、投资机构迅速紧密合作,把钠电作为新体系电池发展起来。




《钠离子电池未来主流技术路线判断及材料体系探讨》圆桌对话实录截选:

马昕:钠电和锂电一样,不同的应用场景有不同的技术要求。比如硫酸铁钠只能做到100瓦时每公斤,这属于低成本的应用。无论哪一种应用,都要解决钠电和锂电根本不同的问题,锂电池做到1万次的循环没有问题,但是钠电都是2千次,预测都是6千次,大家没有解决这些科学问题,到底怎么补充氟化锂,所以钠电还有很多工作要做,无论是哪一个技术路线,只要有适合的市场,解决了自己的问题,都是好的。

韩珽:美达瑞主要做的是层状氧化物,还有聚阴离子型和普鲁士蓝,我比较看好层状氧化物,为什么呢?因为层状氧化物的钠电理论能量、理论循环要好于锂电池,我们行业内在预测的循环,把电压如果放到3.8V的上限电压的话,它的循环是可以跑到8千次左右。我们不讨论是否量产,实验室能跑出这样的数据,将来量产肯定是能够实现的。将来层状氧化物也能够做到8千到1万次,甚至更高,这个我是有信心的。钠材料的层状氧化物和锂的层状氧化物很大的区别是,钠材用的都是很便宜,唯一贵一点的是镍,但是镍的用量也小于锂电的三元材料,最终钠电池的层状氧化物的价格和其他的两条路线差异没有那么大,到2025年可以把价格做到3万以内,这是我们做过测算的,是可以实现的。在这种情况下,和其他路线相比,我们其他的优势就体现出来了。

朴金丹:我也谈一下我个人的看法,从产业化角度来讲,层状氧化物已经可以算成半产业化的状态,因为研究的人很多,所以它的问题最容易被攻克,当然现在也做得很好。如果从产业化的角度来讲,层状氧化物是很有希望快速达成产业化,基于对于珈钠能源的信任,我也认为短期内能够达到产业化的接单。

上午很多嘉宾也提到,钠离子电池的窗口期比较短,整个产业界来讲,希望钠离子电池能够尽快推向市场,能够在一些领域有所信心。现在看上去更容易量产的两种路线,前期会占优势,后期三种路线都是有可能的,因为从锂电池研发的过程来看,从早期的磷酸铁锂,包括碳酸锂,包括硅碳都碰到过一些问题,但是随着十几年或者是二十年的发展,这些问题都逐步得到了解决,只是需要给它时间,我们希望另外两种材料能够尽快的进入市场。

王建兴:我也简单分享一下,前面几位专家也介绍到了层状氧化物和低成本的硬碳目前一两年就会成熟。锂电十几年前最开使用高镍811的材料,现在811已经很成熟,但是十几年前,我应该是最早一批用这个材料的。以此经验来看,钠离子电池的正负极面临的问题,应该在两三年内,靠这么多同仁的智慧、付出,都会解决,这些本质上不是科学问题。

但是工业产业链的发展,如何快速的成熟发展起来,我认为有一件事情很重要,从材料到电芯,到pack,到客户终端的电机电控的联动非常重要、非常关键。为什么?因为每一种电池体系的充放电的特点都不一样。我是直接做客户的,石墨稀都是和大厂一起开发,这件事情要想快速做成熟,不是材料做成熟就可以,也不是电芯测试OK就可以,而是需要从头到尾整个产业链的配合,包括下游两两轮车,两轮车原来用铅酸电池,它的电机、电控、保护板、设计都要改,适用于钠离子电池,如果这个做不成,电芯做得再好也没有用,因为客户用不起来。

希望上下游可以联动起来,材料才能快速的成熟,电芯也能够快速的成熟,客户的终端设计、BMS的设计也能够匹配钠离子电池的特点,这个产业才有可能快速的起来。

申海鹏:昆仑材料是做电解液的,我在昆仑里是做研发的,我从研发技术的角度,从电解液的角度来谈一下钠离子电池的发展。

电解液是这几大主材里面比较特殊的一个,它几乎和所有的部件接触,所以它对每一种材料的兼容性、匹配性是很重要的。当然,锂离子电池的电解液研究得比较成熟,在正极或者是在负极,在界面上发生的反应。当然钠电方面,我们还有很多工作要做。

另外,有一些激励性的东西,可能要和学界一起来做,因为企业着重是在于应用端,我们和上下游也有很多合作,应用方面,从配合的角度来看,能解决胀气等问题,但和锂电相比,做起来还是有比较大的差距,包括研究的方法也不一样,比如现在我们做研究,有时候我们自己做电池也做得不专业,所以还是希望和上下游一起来多做一些合作的项目,然后更好的推进技术的发展,从而解决上下游都遇到的问题。成本方面,我感觉比较有信心,当然也要靠和上下游一起努力,比如很多是可以共用的,比如添加剂。锂盐方面也不是太大的问题,因为工艺基本上是一样的,如果它量上不去,成本也会是一个麻烦,如果量上去之后,我专业的拿几条线去做六氟磷酸钠,做钠盐,成本也会下得比较快。电解液从产能、上下游,一起努力,争取把产业给做好。

易宁波:听了各位前辈的分享,我感到非常开心,今天这场论坛不仅仅是一个产业化的,更是结合了学术界。从我的本质上来说,我从学校出来以后,一直在考虑,国内做任何一个产业,要从学术的底层思维去思考,我现在在博磊达,比如我们的总经理也是一个博士,我们探讨过这个问题,今天的圆桌主题,我们去年就做了相应的探讨,我们到底应该选什么样的体系,我们做电池应该要怎么选择?

我从我的角度来谈点我的意见。目前来看,正极就是层状氧化物走在前面,产业化比较成熟,科研已经做到了一定的阶段,可以往产业化推进。另外两种也会慢慢跟上,我的合作伙伴等都做这方面的开发,我相信他们接下来也会不断涌现出来。负极材料方面,也是结合我们去年的探讨,因为大家都是材料背景,材料确定性的是更好的,我们当时也结合大家的研究现状,合作开发了一个材料,因为它有确定性,硬碳走在前面的基础上,未来我们的B级也会逐渐推向产业化,而且是更高性能的,在提高能量密度以及循环安全性方面也是不错的材料,有感兴趣的朋友,咱们可以接下来继续探讨。

赖见:我个人也有一些心得,我觉得从电池来说,是从液态开始做,然后是半固态,比如昆明大学的梁教授直接做到了终端,是从钠电全固态开始做。从材料来说,我们必须要划分领域,层状氧化物用在低速车,而且产业化也比较快,还有启停等,还有乘用车,比如宁德时代就会选择普鲁士蓝或者是普鲁士白。而大型储能或者是家庭储能,可能就会选择今后循环寿命比较长、克容量比较低的聚阴离子体系。从负极来说,大家选择的是硬碳或者是软碳,无论是硬碳还是软碳,首先要解决的是克容量偏低等问题。

现场提问:我想问一下昆仑的申总,正负极里面,成本最高的是盐,其次是溶剂跟添加剂,无论是对于锂盐还是钠盐都是这样的。未来发展上的技术难题主要是在添加剂还是盐类?关于降成本方面,在这3个方面,哪一个降成本的空间会比较大?

申海鹏:你刚才讲的成本问题,从现在来看,钠盐所占的比例应该是最大的,但是它的长期趋势是往下下降的,因为现在还没有量产化,或者我们的批量还不够大,如果专门用一条线去做六氟磷酸钠的话,我做出来的东西市场消纳不了,这样就会有一个反复切换的过程,这也会引起整个生产钠盐、锂盐的成本会变得非常高。但是如果说,我们的市场逐渐起来了,我用专门的线去做,这样的话成本会降低很多。

钠盐的确有几种不同的钠盐,现在从市场了解来看,六氟磷酸钠居多,还有其他几个钠盐也有不同的特性,这要根据具体的电池设计来选用,因为很多也还在探索。

溶剂,我们搞电解液设计,首先要选择最基本的体系,也就是盐和溶剂的体系,如果这个体系选择不对,后面的添加剂怎么调也很蓝解决问题。我们也不能说哪一个更重要,还是要根据电池的设计、正负极的选材、电池实际的性能的要求,因为有的电压充得比较高一些,有的做到4点几伏,而有的电压低一点,这样的问题就少一点。

成本,目前来看,或者是后面来看,盐的成本肯定还是占比较大的。

现场提问:我知道溶剂的量比较多,比如同一款电解液,它的成本还是盐、溶剂、添加剂。

申海鹏:盐还是占主要的成本,这是根据它的生产特点所决定的,包括它本身原料的成本。因为电解液的制造成本,不是一个瓶颈。

现场提问:关于钠盐未来的技术难度上,会侧重在盐还是添加剂、还是溶剂?

申海鹏:刚才我已经讲了,我们还是得根据电池的体系来选择盐和溶剂的体系,这个体系要先选择比较合适的体系,如果这个体系选择不好的话,添加剂再怎么选其实也很难把电解液做好,是在这个基础上选择了之后,添加剂才会起到比较好的作用,包括提高它的首效,抑制它的产气和提高循环方面。

现场提问:未来添加剂是不是还有很大的空间?

申海鹏:对,这个还是有很大的空间。

现场提问2:我想问韩总刚才所说的2万一吨的测算逻辑。

韩珽:我们是做正极材料为主,为什么我们会把负极定为2万呢?主要是倒推,成本不是关注于跟自己的友商相比,而是要服务好自己的客户,客户要去算他们的成本,倒推的话,负极到2025年得到的反馈可以做到2万以内,而现在有没有人能做到?有的人认为是可以做到的,前提是原材料,锂电池里面负极的成本差异很大,它是不是有价值高的应用场景?会有,但是市场上对价格很敏感的话,可能采用的原材料成本,比如说煤基的可能只有几百块钱,也有人进行测算,把加工成本加在一起可以控制到2万以内。我讲的是基于到2025年,想把成本压到2毛钱,必须要做到这一点,我们给自己设立一个目标,然后往这个方向去努力,我相信可能有人能够做到。

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