周向阳-钠离子电池硬碳负极的开发.pdf

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1、钠离子电池硬碳负极的开发报告人：周向阳中南大学Page 2汇报提纲一、钠电开发背景及市场前景二、钠电负极研究现状与关键问题三、钠电硬碳负极未来发展方向及对策Page 3钠电开发背景及市场前景01Page 41.1 行业背景 我国锂矿资源稀缺，对外依存度高达80%，面临“卡脖子”风险。锂资源在地壳中丰度低(0.0065%)，且分布不均匀，全球70%锂资源分布在南美，中国仅有6%，且我国锂资源多分布在高海拔地区，开发受环境、成本、技术等因素制约，目前我国80%的锂资源依赖进口。锂矿紧缺问题加剧，锂电成本问题不容忽视。随着便携电子设备及新能源电动汽车的飞速发展，锂离子电池生产制造达到空前规模，各锂电

2、池生产商不断扩大产能，导致锂资源大量消耗、价格上涨，严重影响到了动力电池及储能电池终端价格及渗透速度。Page 51.2 钠离子电池蓄势待发钠离子电池成本优势正极材料成本低50%以上：正极采用价格较低的碳酸钠（价格：约2700元/吨）为原材料，钠离子电池的正极材料成本低于锂离子电池正极材料成本的50%以上。集流体成本低60%以上：钠离子电池正负极集流体均可以采用成本较低的铝箔。按照当前主流6m铜箔价格约为5.20元/m2、主流的12m铝箔价格约为1.06元/m2的情况来测算，钠离子电池的集流体成本也比离子电池的集流体成本低60%以上。电池成本低30%以上：经测算，采用铜铁锰体系和软碳的钠离子电

3、池材料成本较传统磷酸铁锂电池下降30%40%，具有明显的成本优势。钠离子电池：成本驱动，部分性能占优材料成本降低3040%！Page 61.2 钠离子电池蓄势待发钠离子电池性能优势技术指标铅酸电池磷酸铁锂电池三元锂电池钠离子电池成本(元/Wh)0.30.690.790.30.5能量密度(Wh/kg)305012018020028070160循环寿命(次)30050030008003000-20容量保持率60%70%88%耐过放电差差差优安全性优优差优环保特性差优优优安全性能优异。钠离子电池的内阻相比锂离子电池稍高，致命在短路等安全性测试中瞬间发热少、温升较低，在过充、过放、短路、针刺、挤压等所

4、有安全项目测试中，未发现起火、爆炸现象。高低温性能佳。高温放电（55、80）容量超过额定容量100%，低温-40放电容量超过70%额定容量，且可实现在-20下0.1C充放电，充放电效率近100%。倍率性能优异。钠离子斯托克斯直径比锂离子的小，相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率；钠离子的溶剂化能比锂离子更低，在电解液中也具有更快的动力学和界面扩散性能。钠离子电池：成本驱动，部分性能占优Page 71.3 国家政策加持钠离子电池发展的机遇为推动钠离子电池商业化，国家发布多项政策。在政策支持下，整个行业进入快速发展期，钠离子电池量产速度进一步加快。Page 81.4 钠离子电池的应用领

5、域储能、船舶、电动车需求加码，钠电应用场景广阔两轮电动车，成本优势快速替换铅酸电池新能源配储是未来趋势，钠电池特性与储能场景需求高度贴合在新能源汽车方面，钠电池有望在低速乘用车、物流车、公交等细分领域实现重大突破资料来源：高功率高安全钠离子电池研究及失效分析，东吴证券研究所Page 91.5 国内外发展现况全球钠离子电池产业化现状Page 10钠电负极研究现状与关键问题02Page 112.1 钠电负极材料分类钠电负极材料分类：(1)碳基负极材料石墨储钠容量低，无定形碳最有可能率先实现产业化。(2)合金类负极材料理论容量高、储钠电位低，但是嵌钠后体积膨胀严重，循环性能差。(3)金属氧化物及硫化

6、物基负极材料（转化型）理论容量高，但导电性差，易团聚、转化反应不可逆。(4)钛基负极材料（嵌入型）体积变化小，但是容量低。(5)有机类负极材料化学组成丰富、成本低，但导电性差且易溶解于电解液。Adv.Energy Mater,2018,8(7):1703268钠离子电池负极材料作为钠离子电池的储钠主体，在充放电过程中，实现钠离子的嵌入/脱出。负极材料的选择对钠离子电池的发展有决定性作用。钠电与锂电几乎同时起步，负极瓶颈导致钠电产业化落后。1991年日本索尼率先将锂离子电池投入市场，锂电池商用时代正式开启，钠电研发停滞。Page 122.2 碳负极材料结构及其充放电特性Adv.Energy Ma