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報(bào)告人：李樹(shù)軍 鈉離子電池技術(shù)現(xiàn)狀及車(chē)規(guī)級(jí)應(yīng)用展望

以下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)演講實(shí)錄：

感謝聯(lián)盟的邀請(qǐng)，演講題目是“鈉離子電池技術(shù)現(xiàn)狀及車(chē)規(guī)級(jí)應(yīng)用展望”。鈉離子電池還處在產(chǎn)業(yè)化前期，剛剛開(kāi)始，三個(gè)技術(shù)路線，我主要介紹的是層狀氧化物技術(shù)路線。這個(gè)階段談車(chē)規(guī)級(jí)應(yīng)用太早了一點(diǎn)，主要是后續(xù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方向。

發(fā)展歷程

中科海鈉2017年成立，實(shí)際上技術(shù)在2011年左右就開(kāi)始研發(fā)了，那時(shí)候是在中科院物理所，也是中科院物理所孵化的技術(shù)，那個(gè)時(shí)候大家對(duì)鈉離子電池還不太了解，參與不多，中科海鈉或早期中科院物理所團(tuán)隊(duì)實(shí)際上自己從材料做到電芯，做到應(yīng)用，各種示范。2021年就做到了MWh示范，走到現(xiàn)在，到了應(yīng)用化前期。后來(lái)行業(yè)開(kāi)始關(guān)注，得到的資源和支持比較多。

2023年，可以定位為初步產(chǎn)業(yè)化�，F(xiàn)在市面上也沒(méi)有真正批量鈉離子電池出貨和應(yīng)用，所以中科海鈉比較早。

正極生產(chǎn)基地在山西太原，電池生產(chǎn)基地，電芯在安徽阜陽(yáng)，研發(fā)市場(chǎng)和運(yùn)營(yíng)總部在常州溧陽(yáng)市。山西陽(yáng)泉還有一個(gè)跟合作方共建的生產(chǎn)線。材料去年做到2000噸，下半年開(kāi)始穩(wěn)定在運(yùn)轉(zhuǎn)。今年在建生產(chǎn)線2萬(wàn)噸正極、1萬(wàn)噸負(fù)極，年底前三到四季度能投產(chǎn)，明年規(guī)劃是10萬(wàn)噸正極，5萬(wàn)噸負(fù)極，當(dāng)然也要看市場(chǎng)節(jié)奏，目前是這樣的規(guī)劃。

電芯去年底1GWh生產(chǎn)線已經(jīng)建立起來(lái)了，主要是方形疊加了一部分圓柱，今年會(huì)擴(kuò)展到3-5個(gè)GWh，明年如果再擴(kuò)張，計(jì)劃中規(guī)模擴(kuò)大也主要看客戶(hù)，也是跟戰(zhàn)略型客戶(hù)一起制定型號(hào)，一起擴(kuò)產(chǎn)。去年做到1MWh的儲(chǔ)能示范系統(tǒng)，還是一種科研示范，也獲得了國(guó)家能源局首套認(rèn)證，今年開(kāi)始實(shí)際上是百M(fèi)Wh級(jí)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和陸續(xù)交付，今年要并網(wǎng)還很困難，但是技術(shù)體系開(kāi)始陸陸續(xù)續(xù)進(jìn)行，開(kāi)始有一定的交付。

電芯定義了三款，2月份我們做了簡(jiǎn)單的產(chǎn)品發(fā)布。做了中等尺寸的圓柱32140，容量是12Ah，對(duì)應(yīng)的磷酸鐵鋰是15Ah，電壓、循環(huán)都差不多。定義中等方形電芯50160118，其實(shí)還有一個(gè)非常類(lèi)似的我們也同步在做，是52148118。這兩個(gè)容量都是80Ah，磷酸鐵鋰基本上是100Ah。還有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是大方形，磷酸鐵鋰280或者300，我們現(xiàn)在最高做到240，最近還可能有所提升。

我們做了三款認(rèn)為相對(duì)通用性比較強(qiáng)的，能夠涵蓋大部分市場(chǎng)應(yīng)用的電芯，但是不是最合理的形態(tài)？現(xiàn)在看也不見(jiàn)得。但是早期定義這些東西時(shí)，要在各個(gè)場(chǎng)景應(yīng)用和示范，就選擇了有代表性的產(chǎn)品。

應(yīng)用展望

鈉離子電池大家關(guān)注的都是成本低，覺(jué)得天生成本低，就應(yīng)該去做儲(chǔ)能。但實(shí)際上材料成本低跟使用成本低真的是兩回事。我們體會(huì)比較深，因?yàn)轶w積能量密度不夠，輔料、非活性物質(zhì)易消耗，成本就上去了。如果能量密度只有鐵鋰一半時(shí)，正極活性物質(zhì)，包括負(fù)極電解液，跟磷酸鐵鋰單位Wh成本差不多，是算不過(guò)來(lái)賬的。

為什么選擇層狀氧化物？中科海鈉堅(jiān)持下來(lái)去提升能量密度，主要首先是成本要成立，體積能量密度太低，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)成本是算不過(guò)來(lái)的，就像有些其他的鈉離子電池技術(shù)路線體積能量密度太低，用現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)跟工藝去做，顯然很困難。

實(shí)際上現(xiàn)在我們能做到磷酸鐵鋰的80%，已經(jīng)進(jìn)步很多了，前兩年只有50%。不過(guò)現(xiàn)在提升的路徑打開(kāi)了，可能明年我們基本上能追平，有信心沒(méi)把握，磷酸鐵鋰這兩年進(jìn)步很快。

提升體積能量密度是鈉離子電池的核心方向，不僅僅是提升性能上的競(jìng)爭(zhēng)力，更主要是降成本，目前我們做到80%。

我們現(xiàn)在大概300出點(diǎn)頭，磷酸鐵鋰大概在380-400，高的能到400。這個(gè)數(shù)除以2基本是質(zhì)量能量密度，大概核算，鈉離子電池體積跟重量、能量密度基本是2倍的關(guān)系。希望明年我們能夠到370/380的水平，再提升20%左右。

提升了之后就有真正的優(yōu)勢(shì)嗎？鈉離子電池外界貼了一個(gè)成本的標(biāo)簽，但是在我們看來(lái)早期的市場(chǎng)不見(jiàn)得是靠成本跟磷酸鐵鋰去競(jìng)爭(zhēng)的，跟鉛酸電池競(jìng)爭(zhēng)比成本更顯然是不太現(xiàn)實(shí)的。低溫充放電、常溫快充快放，鈉離子電池天生比較突出，因?yàn)樗�的正極層狀氧化物導(dǎo)電性強(qiáng)，負(fù)極無(wú)定形碳，鈉的脫嵌都比較快，電解液可以用PC溶劑，溫度特性比較好，鈉離子電池溶劑化半徑比較小，跑得也比較快，導(dǎo)電性比較強(qiáng)。各種東西都比磷酸鐵鋰跑得好，這就是天生的固有特性，優(yōu)化一下更突出�，F(xiàn)在所有的層狀氧化物產(chǎn)品，不僅是中科海鈉，都具備低溫快充高倍率相對(duì)優(yōu)勢(shì)。

常溫快充，15分鐘能充到90%以上，如果1C充電的話，不需要恒壓，恒壓大概不到1%。4C充電時(shí)，溫升大概13攝氏度。確實(shí)常溫快充電還是比較突出的，磷酸鐵鋰要想做到這個(gè)比較困難。

常溫倍率放電，測(cè)到4C時(shí)，溫升不到20攝氏度，容量保持率還有95%；3C放電就是15攝氏度，確實(shí)也是比較突出的。

低溫，在-20攝氏度測(cè)了一下，搞了一個(gè)制式，起步可以用0.5C去充，中間做到0.2C沒(méi)有問(wèn)題，末段可以用0.1C去充，如果著急的話，末端經(jīng)常是低溫，到80%左右就夠了。這個(gè)時(shí)間不到4小時(shí)，很多用戶(hù)看到如果能夠用這個(gè)速度充電，而不用加熱，不用考慮其他東西，是非常好的特點(diǎn)。但這些東西都沒(méi)有針對(duì)性的對(duì)低溫、倍率做優(yōu)化，我們先做了常規(guī)型的東西，后面的材料、電解液上再針對(duì)優(yōu)化一下，表現(xiàn)還會(huì)更好。容量也沒(méi)有因?yàn)檫@個(gè)要提高溫度性能去降低容量。

低溫放電，基本上0.2C在90%的容量，0.5C在80%的容量，電壓降得不太多，按能量上可能再降10個(gè)點(diǎn)。

我們這邊都是用2V截至電壓，行業(yè)里還標(biāo)了1.5V，1.5V到2V還有6-7個(gè)點(diǎn)的容量，我們想了想跟用戶(hù)各方面溝通之后，還是截掉了，更實(shí)用。

后續(xù)材料容量提升，一方面提容量目的是降成本，另外材料跟電芯結(jié)構(gòu)都要優(yōu)化，還是要繼續(xù)強(qiáng)化低溫快充高倍率這個(gè)特性，我們現(xiàn)在還沒(méi)有針對(duì)性做系統(tǒng)優(yōu)化。目標(biāo)希望一年左右容量能夠跟磷酸鐵鋰基本持平，成本優(yōu)勢(shì)就能夠出來(lái)，低溫倍率就是特色。    

如果能夠能量密度持平的話，大概算一下，比如碳酸鋰10萬(wàn)/噸，磷酸鐵鋰大概6萬(wàn)/噸左右，它的正極跟我們的正極差不多，當(dāng)然我們可以稍微便宜一點(diǎn)，負(fù)極差不多都是3-4萬(wàn)，電解液也差不多，我們鈉電電解液稍微便宜一點(diǎn)，但是用量多一點(diǎn)。其他因?yàn)橥�體積、同容量，所以用殼體、結(jié)構(gòu)件、隔膜、箔材都一樣，有一個(gè)地方用鋁箔替換銅箔能省3、4分錢(qián)，加起來(lái)綜合BOM優(yōu)勢(shì)0.05元/Wh，如果能持平，碳酸鋰能到10萬(wàn)時(shí)，有5分錢(qián)的BOM優(yōu)勢(shì)，還有低溫、倍率這些特色，還是不錯(cuò)的。大家經(jīng)常問(wèn)碳酸鋰跌成這個(gè)樣子，你們?cè)趺锤�？其�?shí)我們剛搞的時(shí)候碳酸鋰才幾萬(wàn)元。

總結(jié)

1.產(chǎn)品基本定型，能量密度達(dá)到了實(shí)用水平。

2.產(chǎn)線建設(shè)和調(diào)試完成，具備了量產(chǎn)和交貨條件。

3.現(xiàn)在低溫快充高倍率算是產(chǎn)品特色和優(yōu)勢(shì)。

后面的工作主要是提高體積密度，盡快與磷酸鐵鋰持平。材料容量水平提高是主要措施。結(jié)構(gòu)的優(yōu)化主要是優(yōu)化低溫、倍率這些性能。

謝謝！

注：本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）

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