摘要

《鈉離子電池科學與技術》集結了國內外研究者的最新科技成果及技術，是材料、物理、化學、電化學、化工、能源等學科的基礎理論研究與應用技術前沿的集成反映。

寧德時代的一則動態(tài)“引發(fā)”行業(yè)對于鈉離子電池的關注。

近日，寧德時代董事長曾毓群在2020年度股東大會上透露，寧德時代將于今年7月前后發(fā)布鈉電池，并進一步表示，“我們的技術在發(fā)展，鈉離子電池已經(jīng)成熟了”。

鈉離子電池是一個新興產(chǎn)業(yè)，但并非一種全新的電池技術路線。早于20世紀70年代鈉離子電池的研究幾乎與鋰電池同步展開，但受當時研究條件限制及市場傾向于鋰離子電池，鈉離子電池的研究進度緩慢。

近年來，鋰離子電池原材料本土供應不足，中國鋰鹽生產(chǎn)超過60%的鋰原料需要進口，對外依存度較高。

而鈉離子電池憑借其儲量極其豐富、高安全、低成本（大規(guī)?；⒅С挚斐涞戎T多優(yōu)勢，市場升溫明顯。曾毓群曾直言，“氯化鈉（價格）炒不起來，鹽很多。”

此外，鈉不與鋁形成合金，正負極均可采用鋁箔集流體構造雙極性電池，進一步降低成本和重量。同時，鈉電池在架構、封裝工藝和鋰電池高度相似，且原先生產(chǎn)鋰電池工廠不必經(jīng)過大的改動就能直接進行鈉電池生產(chǎn)。

基于此，不止寧德時代，國內外已經(jīng)有多家企業(yè)對鈉電池進行研究且有不錯的進展。

截至2020年，國內外有近二十家企業(yè)對鈉離子電池進行產(chǎn)業(yè)化布局，主要包括英國FARADION、美國Natron Energy、美國Aquion Energy、法國NAIADES計劃團體、日本岸田化學、松下、三菱等國際企業(yè)，以及中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源、星空鈉電等國內企業(yè)。

如2018年6月，中科海鈉科技推出國內首輛鈉離子電池低速電動汽車，并在中科院物理研究所園區(qū)內進行示范演示。2020年，中科海納還開發(fā)了基于O3相復合正極材料的10 Ah袋式和18650圓柱形電池，能量密度達135Wh/kg，放電速率可從1C變化到5C，容量保留率達到90%。

業(yè)內一致的判斷是，兼具成本及資源等諸多優(yōu)勢，但鈉離子電池受制于自身材料屬性，其負極能量密度低于石墨材料，能量密度較鋰離子電池而言處于劣勢，暫無法替代鋰離子電池成為動力領域主流技術，更多的是一種技術儲備和補充。

目前，市場上鈉電池的電芯能量密度普遍為100~150Wh/kg。而主流的車規(guī)級動力電池中，三元鋰電池的電芯能量密度已經(jīng)能達到250Wh/kg左右；磷酸鐵鋰電池的電芯能量密度稍低，但也有180Wh/kg左右。

對比鉛酸電池，除考慮回收成本無優(yōu)勢外，其他方面的技術指標實現(xiàn)全面大幅超越。

整體來看，鈉離子電池技術在中國的商業(yè)化進程勢在必行。鈉離子電池技術不僅能夠滿足新能源領域低成本、長壽命和高安全性能等要求，還能一定程度上緩解鋰資源短缺引發(fā)的焦慮，為鋰離子電池的重要補充，同時可逐步替代鉛酸電池，有望在低速電動車、電動船、家庭/工業(yè)儲能、5G通信基站、數(shù)據(jù)中心、可再生能源大規(guī)模接入和智能電網(wǎng)等多個領域快速發(fā)展。

現(xiàn)階段鈉電池體系由于制備工藝不成熟、生產(chǎn)設備有待改善，導致生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)品一致性差，生產(chǎn)良率不高，生產(chǎn)成本明顯高于鋰離子電池，鈉離子電池材料成本優(yōu)勢暫不明顯。

從商業(yè)化進展來看，國際上，英國Faradion開發(fā)出了具有較高比容量的層狀氧化物正極材料，由其構成的全電池甚至可以超過鋰離子電池中的磷酸鐵鋰電池。而Novasis Energies隸屬于斯坦福的Natron Energy也成功開發(fā)出了以PBA為正極的的鈉離子電池。

國內除寧德時代即將披露的技術外，中國科學院物理研究所在該領域早有布局。

中國科學院物理研究所自2011年以來致力于安全環(huán)保、低成本、高性能鈉離子電池技術開發(fā)，已在核心材料方面獲得專利授權20項（3項專利獲得美國、日本和歐盟授權）。開發(fā)出的具有自主知識產(chǎn)權的Cu基層狀氧化物正極材料和低成本無煙煤基負極材料均為國際首創(chuàng)。

2017年，依托中國科學院物理研究所的鈉離子電池技術，國內首家專注于鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn)的中科海鈉成立，有序推進關鍵材料放大制備和生產(chǎn)、電芯設計和研制、模塊化集成與管理。

其技術團隊由中國工程院院士陳立泉、中國科學院物理研究所研究員胡勇勝等人領導，其中陳立泉為曾毓群的博士生導師。

目前，中科海納已經(jīng)建成鈉離子電池正負極材料百噸級中試線及MW?h級電芯線，研制出軟包、鋁殼及圓柱電芯。當前其鈉離子電芯產(chǎn)能最高可達30萬只/月，產(chǎn)品包括圓筒形電芯和軟包型電芯。

有必要指出的是，鈉離子電池市場的升溫，這一研究領域不斷涌現(xiàn)青年學子、研究學者和企業(yè)界人士，市場亟需一本關于鈉離子電池以助力器獲取更多系統(tǒng)和更前沿的知識，做出更創(chuàng)新和更深入的研究成果，為鈉離子電池的研發(fā)和應用提供理論和技術支持。

由陳立泉院士、胡勇勝領銜的中國科學院物理研究所團隊組織撰寫了關于鈉離子電池科學與技術的專業(yè)書籍——《鈉離子電池科學與技術》。

該書匯集了中科院物理研究所團隊近十年在鈉離子電池基礎研究研發(fā)和工程化探索中取得的研究進展，薈萃國內外專家學者近四十年在鈉離子電池技術領域取得的杰出成果，旨在系統(tǒng)總結鈉離子電池的研究現(xiàn)狀，集中探討鈉離子電池的關鍵問題，著力展望鈉離子電池的發(fā)展趨勢。

據(jù)介紹，該書重點介紹了鈉離子電池的發(fā)展歷史、工作原理、性能特點和基本概念，探討了正極材料、負極材料、液體電解質、固體電解質和非活性材料的制備方法、理化性質及對鈉離子電池性能的影響，梳理了先進表征技術和理論計算模擬在鈉離子電池研究中的應用，分述了鈉離子電池的制造工藝、失效分析、成本估算及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀。

此外，該書集結了國內外研究者的最新科技成果與相關技術，體現(xiàn)了鈉離子電池當今發(fā)展和研究的趨勢，是材料、物理、化學、電化學、化工、能源等學科的基礎理論研究與應用技術前沿的集成反映，為探尋鈉電池在儲能與動力電池領域的技術及應用添磚加瓦。

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