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中國工程院院士陳立泉:我們一定要考慮新的電池,鈉離子電池就是首選

2021-03-06 16:31  來源:中國能源報  瀏覽:  

目前,在鈉離子電池基礎研究、技術開發(fā)和產業(yè)化推進速度等方面,中國企業(yè)都處在國際領先地位。中國有機會引領鈉離子電池技術發(fā)展趨勢,在全球范圍內率先實現(xiàn)鈉離子電池產業(yè)化。

近日,中國工程院院士陳立泉在2021年中國電動汽車百人會云論壇上指出:“如果全世界的車都采用鋰離子電池,全世界的電能都用鋰離子電池儲存,那么,鋰離子電池根本不夠。所以,我們一定要考慮新的電池,鈉離子電池就是首選。”

相比人們熟知的鋰離子電池與鉛酸電池,鈉離子電池具有哪些優(yōu)勢?又何時能夠實現(xiàn)大規(guī)模產業(yè)化?

差異化優(yōu)勢顯著

近年來,在各國政府大力支持下,鋰離子電池在新能源汽車行業(yè)迅速推廣應用。但是,隨著全球化學電池市場快速發(fā)展,最“火熱”的鋰離子電池逐漸暴露出劣勢,鋰資源稀缺以及較高昂的成本導致鋰離子電池產業(yè)發(fā)展遭遇“天花板”。

“如果全世界可開采的鋰都用于制造動力電池,最多只能驅動14.5億輛電動汽車。實際上,鋰還用于核工業(yè)、玻璃陶瓷等行業(yè)。因此,鋰是不夠用的。”中國科學院物理研究所研究員胡勇勝在接受記者采訪時表示。

同時,鋰資源短缺也造成了鋰離子電池成本的上升。“2021年2月18日,碳酸鋰價格高達7.5萬元/噸,比去年上漲了3.3萬元/噸。我們預估后續(xù)還會上漲。這也是要發(fā)展鈉離子電池的重要原因。” 胡勇勝指出。

另據(jù)了解,鈉離子電池的發(fā)展不僅能夠緩解鋰離子電池原材料價格波動,還兼容鋰離子電池現(xiàn)有生產設備。“我們能用現(xiàn)有鋰離子電池生產設備制造鈉離子電池。生產材料和制造電芯的設備都很成熟,只要建立了正負極材料及鈉鹽(NaPF6)的產業(yè)鏈,鈉離子電池就很容易實現(xiàn)產業(yè)化。”胡勇勝進一步補充道。

新能源汽車獨立研究者曹廣平指出,鈉離子電池具有鈉資源儲量豐富、可采用濃度更低的電解液和無過放電問題等差異化優(yōu)勢。因此,鈉離子電池適用于通訊基站、電網(wǎng)儲能和低速電動汽車等能發(fā)揮其差異化優(yōu)勢的領域。

曾受冷落現(xiàn)獲新生

據(jù)了解,我國目前電力消費在終端能源消費的比重已達到21%,隨著電動汽車的飛速發(fā)展,電力消耗將大幅增加,而且集中在現(xiàn)有城市電網(wǎng)的一定區(qū)域中。

另外,極端天氣引發(fā)的自然災害也會對電網(wǎng)造成嚴重影響。例如,近期的極寒天氣導致美國多地遭遇大面積停電,得州數(shù)百萬人陷入黑暗。

“這都體現(xiàn)了發(fā)展儲能的重要性。而鋰離子電池難以同時支撐電動汽車和電網(wǎng)儲能兩大產業(yè)的發(fā)展,資源豐富的鈉離子電池就成為極佳補充。”胡勇勝指出,“在上世紀70年代末期,鈉離子電池與鋰離子電池幾乎同時起步,但因當時想制造高能量密度電池,鋰離子電池迎合了需求,所以鈉離子電池的研究逐漸淡化。隨著可再生能源的發(fā)展,大家意識到了發(fā)展可再生能源離不開大規(guī)模儲能,便開始重新投入鈉離子電池的研究。實際上,2006年就有‘發(fā)展大規(guī)模儲能鋰資源是否夠用、鋰離子電池能否頂上去’的擔憂。”

據(jù)胡勇勝介紹,在2010年以后,鈉離子電池的研究才獲得轉機。科技界在鈉離子電池電極材料和電解質材料開發(fā)、表征分析、儲鈉機制探索和電芯技術創(chuàng)新等方面不斷取得突破,鈉離子電池學術論文發(fā)表數(shù)量迅速增加,專利申請數(shù)量逐年遞增。

中國仍有主導機會

隨著電動汽車、智能電網(wǎng)時代的到來,鈉離子電池成為各國競相發(fā)展的儲能電池,國內外均有研究機構和企業(yè)試圖在鈉離子電池產業(yè)爆發(fā)前搶占其市場制高點。

在新一輪儲能電池技術角逐中,中國有沒有機會在全世界率先實現(xiàn)鈉離子電池商業(yè)化?胡勇勝告訴記者:“隨著電動汽車的普及,需要大量用電,而現(xiàn)有的城市電網(wǎng)配置難以滿足需求,配以大型儲能電站給電動汽車充電是一個較好的選擇。能量密度不及鋰離子電池的鈉離子電池可能無法應用于電動汽車。但是,在對電池能量密度要求不高的大規(guī)模儲能領域,鈉離子電池是極有前途的技術。”

在有效彌補鋰離子電池之不足的同時,鈉離子電池還可逐步替代環(huán)境污染嚴重的鉛酸電池,推動國內清潔能源技術應用邁上新臺階,為國內能源安全和社會可持續(xù)發(fā)展提供保障。

目前,在鈉離子電池基礎研究、技術開發(fā)和產業(yè)化推進速度等方面,中國企業(yè)都處在國際領先地位。因此,中國有機會獲得國際鈉離子電池產業(yè)化主導權,引領鈉離子電池技術發(fā)展趨勢,在全世界率先實現(xiàn)鈉離子電池產業(yè)化。

胡勇勝表示,鈉離子實現(xiàn)電池產業(yè)化是一項浩大工程,需要資金以及各類人才的支持。“希望各級政府能夠高度重視鈉離子電池的發(fā)展,做好頂層設計,并且希望有更多的人參與進來。有政府引導市場,以及資金和政策上的支持,鈉離子電池定能在我國開花結果。”

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