钠离子电池目前的主要挑战是什么？
钠离子电池目前的主要挑战是什么？
NADIANQY
钠电、钾电、锂电，固态电池等新能源材料科研进展
相对于三元锂电池，磷酸铁锂电池避免了镍、钴等金属元素的制约，却躲不过锂元素的制约 。锂元素相关矿产价格飞涨 [1] ：
长期来看，锂矿产并不会短缺 [2] ，但中短期的巨幅波动对产业链的影响还是很大，特别是对行业龙头宁德时代的影响最大。 这种情况下，就需要有应对措施，那就是不需要锂元素的钠离子电池 ：
元素周期表中，钠元素正好在锂元素的正下方，化学性质相似。最关键的是，储量很足！下面是地壳中的元素丰度图 [3] ： 钠元素占比2.27%，是锂元素占比0.0018%的1000多倍 ！
听说过锂元素涨价，没听说过食盐(氯化钠)涨价吧？ 说句夸张的，去楼下超市多买几包盐，就足够一个电池包的钠元素用量了！
从性能来看，钠离子电池的主要弱点在于能量密度，但在成本、低温、快充、热稳定性更好 。
粗算一下，BOM成本比磷酸铁锂电低30-40% [4] ：
从储能的角度来，钠离子电池较有优势。此外，中低续航的电动车上，也可以应用钠离子电池。
关于成本的估算，文献 [5] 也有相似的观点：
用于电动汽车上，早期技术的钠离子电池能量密度可能还是太低了。 宁德时代提出了AB电池的混搭使用方案： 在更高能量密度的钠离子电池量产之前，第一代钠离子电池至少能够以AB电池混搭的方案上车，让钠离子电池与锂离子电池优势互补。
主要挑战是什么呢？
钠离子电池的主要挑战，从以下几个方面来看：
1. 规模成本
理论上说钠离子电池可以降低成本，那是指产业成熟、规模化之后。就现在来说，钠离子电池的成本还是高于锂离子电池的。
2. 技术配套
钠离子电池有一些优秀特性，比如可以过放电到0V、热安全性更好。这就意味着可以降低对当前电池管理技术的要求，从而削弱能量密度上的劣势。
3. 产业链
从矿产到动力电池，这是一个很长的产业链。电池企业上游，也涌现了不少上市公司，共同组成了产业链，使得整个流程运转有效率。
钠离子电池对矿产的需求不对、对工艺的要求不同，也需要时间来形成一个新的产业链，才能运转有效率、才能真正达到降低成本的目标。
4. 技术原理改进
钠离子的正极材料、负极材料、电解液都不同，这都需要研发。这部分不属于技术难关了，现在已经可以用了，就是正常的迭代改进，从工程上达到降低成本的目标。
作者：张抗抗 来源：知乎 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
1. 低温情况下钠离子表现更好现在是不是真的可以达到160wh/kg
理论上可以达到，但是没有给循环寿命的参数。目前的循环稳定性不好，市面上电动车要求2000次，但是现在研究只能是1000次，160wh/kg快充15分钟80%的电量理论上没问题。低温情况更好由于没有材料的组份和参数，所以保持怀疑! 钠电池体积比锂电池大, 动力学性能会相对差一些。钠离子的移动会慢，钠离子同时也存在受低温的影响。一般来说，钠离子的低温性能比锂差，但是不知道宁德时代是否采用了新技术！
2. 循环寿命的主要影响因素是什么
正负极材料的结构稳定性，钠离子可逆的拖嵌正极材料是经济材料这个材料可以发生变化有些材料的相对稳定性好！所以可以保持循环寿命，钠离子的循环没有其他的好，主要是体积过大对材料结构的破坏更大，从长寿命来看可以达到1000次。但是这个问题在将来通过技术可以得到解决，可以使材料更加稳定。未来3-5年加起来可以循环3000-4000次没有问题！
3. 如果都替换掉正负极材料钠离子替换锂的话成本比现在有多少下降
现在钠离子还没有量产，现在主要还在实验室。材料花费比现在产业化的锂要高，但进行量产后加入整个生产工艺和锂电池持平，整个成本可以降低50%左右，但是现在还没有确定！正负极材料所以无法估算，负极稍微比锂稍微有点优势，大的优势还是在正极，因为在正极里先对金属离子方面锰的相对性能更加稳定。基于钠锰氧的体系里面再参入一些镍或者钴铁之类的元素并不会太贵，但是锂电都在做高镍，里面的钴和镍不能少，成本比锰高很多但是用锂锰氧锰多的话性能就会很差。但是锰在钠里面可以用做大量的稳定元素，不用用镍和钴用锰作为主要的金属元素，结合碳酸钠在量产以后成产成本比现在的锂电池会大幅度的降低！
4. 现在国内的锂离子电池的公司从技术上比较一下有没有什么公司是比较领先的
主流的企业里CATL的企业有团队做钠离子电池，他们的研发团队比较大在布局的考虑会长远一些。他们现有钠离子电池也有新闻发布，所以他们的技术比较领先。另外很多高校现在都在做研发，例如中科院孵化了中科海纳专门做钠离子电池，上海交大在绍兴孵化了钠创新能源，主要做储能电池，也是初创的钠离子电池公司，这两个是专门做钠离子电池的研发和产业话的不做锂电池。宁德时代主业还是其他只是做了点钠方面的研发但是现在的钠离子电池都并不成熟尽管CATL说明后年会进行量产，但是他们的产品应该也只还处于实验室阶段。
5. 中科海纳开发出了一款钠电池能量密度大概145wh/kg循环寿命可以达到4500次以上你如何看
循环寿命要看在什么条件下一般来说循环2000次就很不错了但是如果充电在80%的范围内充放电的话可以达到3000-4000次循环的寿命高取决于充电的截止电压因为截止电压提高0.1伏它的循环寿命会下降很多中科海纳的正极材料也是基于层状材料基于钠锰氧的体系里面做了些铜铁钴之类的元素掺杂负极用的也是硬碳电解液用的也应该是六氟磷酸钠
6. 国家在产业政策有什么具体措施
国家层面很支持但是还没有具体措施国家电网和科技部布局了很多钠电池项目和投入了资金鼓励科研单位和企业申请国家电网针对储能难的应用包括风电太阳能的储能站钠离子的需求都投入了经费研发其他的暂时没有不过会陆续推出政策
7. 钠电池的制造设备和锂电池有什么区别
材料的制造设备几乎一样只是把原材料换一下锂电的三元材料或者钴酸锂都是用工程电和固相法支配正极材料生产线投入的原材料主要是碳酸锂氧化镍酸苯或者金属盐加上碳酸锂或者氢氧化锂钠电池里面就是金属盐不变就是把碳酸锂或者氢氧化锂换成碳酸钠和氢氧化钠但整个合成工艺是一样的对于正极的生产商来说可以基本沿用目前的锂电正极生产设备但是具体的生产参数和条件上要做些调整但是设备是基本相同的石墨方面的差别也不会太大电解液方面也基本类似就是把溶解的六氟磷酸锂换成六氟磷酸钠但和整个锂电池的生产线差别不大
8. 如果钠离子能做固态电池的话能量密度能提升多少
钠离子的固态电池优势不太大一方面它的技术成熟度目前来看还比较低主要问题是钠电池的固态电解质没有特别好的固态而且现在固态电池也不是很成熟这也是现在固态电池需要突破的壁垒或者把电解液换成固态电解质但是固态电解质至今没有特别好的正负极材料现在比较常用的就是层状材料或者硬盘材料但钠离子的体积比例较大在固体里面迁移更不容易它的离子导电率在电解质里面比较差所以如果要做固态的钠电池就得先找离子迁移率比较高的要研发出性能比较好的得5-10年
9. 如果钠电池找到好的电解质那能量密度能提高多少
如果够不到200wh/kg的话那他对液态钠离子电池的提升非常有限做得好的话可能达到150-180wh/kg电解液在电池里面的重量占到20%多如果全部做成固态做得好的话可以做的很薄整个能量密度也可以被优化但是固态电解质不能被做的很薄会有短路的风险做厚的话能量密度就会被降低现在的钠电池不太成熟所以固态电池的性能现赏还是远低于液态钠离子电池正负极的容量液态里面可以发挥90%-100%的能量但是固态里可能只能用到60%-70%因为涉及到离子在固体里的迁移电解液可以渗透到正负极里所有正负极材料的颗粒都可以和电解液接触但是在固体里就得要有一个离子的传输通道但这样在正负极里可能会导致颗粒触摸不到电解液正负极正负极的利用率会打折能量密度的提升也会有限
10. 国外是否也有发展钠离子电池的计划他们的进展如何
美国和欧洲现在都有一些研究项目包括美国现在也专设了一些钠离子电池的项目研发但是美国的钠离子电池的研发进展总体上还是落后我国和韩国现在中国和韩国是领先美国和欧洲的美国有几家初创公司也想做钠离子电池的产业化但是他们的规模和技术都不如国内的相关企业韩国的LG三星和SKI也在布局他们的进度和中国差不多
11. 当钠离子的技术成熟后能够占到的电池总装机量比例是多少
钠离子的技术优点在量产商体现出来缺点是能量密度比锂离子电池弱它的应用主要集中在储能还有对能量密度要求不高的电动工具例如低速电动车电动大巴之类的所以如果技术发挥在钠成熟的话它在储能领域市占率能超过50%但是在动力电池方面钠离子电池很难占到比较高的市场份额最多到20%
12. 钠离子电池和燃料电池谁可以更快更成熟的发展
从技术成熟度上看更看好钠离子电池因为工艺上与锂离子电池非常类似而锂离子电池已经非常成熟了所以钠离子电池推进量产的过程会很快2-3年之内相关的产业链可以建立起来但燃料电池要大规模生产和应用还是相对比较长远的燃料电池是解决能源问题的终极目标最后就是氢氧的反应非常的清洁能量密度也很高但是现在的瓶颈就是氢的储存和释放以及燃料电池里面催化剂贵金属的问题贵金属成本很难下降也很难找到替代的薄催化剂技术所以这两个技术瓶颈很难在短期内攻克燃料电池真的成熟可能要到3/50年以后制氢的成本可以下来
13. 如果钠离子原材料中国是可以完全自主提供是不是不需要像锂材料这样大规模进口
钠离子的原材料中国的矿产足够
14. 钠离子电池和锂离子电池燃料燃料电池是否会并存
可能性很大因为每个技术都有它的特点和应用场景锂电池燃料电池钠电池的技术和针对性场景都不一样所以并存的可能性非常大包括铅酸电池也不会退出市场目前的铅酸电池每年的量产和应用都在增长只是增长的没有锂电池快
15. 铅酸现在大规模用的还是什么地方
储能电站和燃油车的起停电池这两方面因为它的技术成熟产业循环也做得很好电池回收等虽然铅有毒,有污染但是收回循环做的好也可以把污染规避掉这个回收技术是现在的锂电池还不具备的优势但是大量的动力锂电池退役后电池的回收利用也是存在的大问题
【会议时间】
2023年7月10-12日 （10日签到）
苏州香格里拉酒店 （江苏省苏州新区塔园路168号）
【主办单位】
锂电前沿
钠电材料
【承办单位】
深圳友研科技有限公司
【赞助单位】
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主要通过大会报告、交流报告、现场讨论的形式，欢迎相关企业和检测机构安排小型展览。会议期间还将组织演讲嘉宾或行业资深专家们与参会代表互动进行自由讨论。为了共同办好这次会议，热烈欢迎各相关企业、科研院所赞助本次研讨会。
会议注册费：
| 参会人员 | 7月7日（含）前 | 7月8日后以及现场 |
| 正式代表 | 2800元 | 3200元 |
| 在校学生代表 | 1500 元 | 1800元 |
（学生代表注册时需凭学生证，包含本科生、硕士、博士）
注册费包含：会议费、资料费用等费用、不包含路费和住宿费，住宿要自订。
账户信息：
账 户信息
户名 ： 深圳友研科技有限公司
开户行： 中国银行股份有限公司深圳西丽支行
账号：757575353398
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