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報告人：李樹軍 鈉離子電池技術(shù)現(xiàn)狀及車規(guī)級應(yīng)用展望

以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實錄：

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

發(fā)展歷程

中科海鈉2017年成立，實際上技術(shù)在2011年左右就開始研發(fā)了，那時候是在中科院物理所，也是中科院物理所孵化的技術(shù)，那個時候大家對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隊實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。后來行業(yè)開始關(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，研發(fā)市場和運營總部在常州溧陽市。山西陽泉還有一個跟合作方共建的生產(chǎn)線。材料去年做到2000噸，下半年開始穩(wěn)定在運轉(zhuǎn)。今年在建生產(chǎn)線2萬噸正極、1萬噸負極，年底前三到四季度能投產(chǎn)，明年規(guī)劃是10萬噸正極，5萬噸負極，當然也要看市場節(jié)奏，目前是這樣的規(guī)劃。

電芯去年底1GWh生產(chǎn)線已經(jīng)建立起來了，主要是方形疊加了一部分圓柱，今年會擴展到3-5個GWh，明年如果再擴張，計劃中規(guī)模擴大也主要看客戶，也是跟戰(zhàn)略型客戶一起制定型號，一起擴產(chǎn)。去年做到1MWh的儲能示范系統(tǒng)，還是一種科研示范，也獲得了國家能源局首套認證，今年開始實際上是百MWh級系統(tǒng)的開發(fā)和陸續(xù)交付，今年要并網(wǎng)還很困難，但是技術(shù)體系開始陸陸續(xù)續(xù)進行，開始有一定的交付。

電芯定義了三款，2月份我們做了簡單的產(chǎn)品發(fā)布。做了中等尺寸的圓柱32140，容量是12Ah，對應(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，其實還有一個非常類似的我們也同步在做，是52148118。這兩個容量都是80Ah，磷酸鐵鋰基本上是100Ah。還有一個標準是大方形，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。

我們做了三款認為相對通用性比較強的，能夠涵蓋大部分市場應(yīng)用的電芯，但是不是最合理的形態(tài)？現(xiàn)在看也不見得。但是早期定義這些東西時，要在各個場景應(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，覺得天生成本低，就應(yīng)該去做儲能。但實際上材料成本低跟使用成本低真的是兩回事。我們體會比較深，因為體積能量密度不夠，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，正極活性物質(zhì)，包括負極電解液，跟磷酸鐵鋰單位Wh成本差不多，是算不過來賬的。

為什么選擇層狀氧化物？中科海鈉堅持下來去提升能量密度，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)成本是算不過來的，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。

實際上現(xiàn)在我們能做到磷酸鐵鋰的80%，已經(jīng)進步很多了，前兩年只有50%。不過現(xiàn)在提升的路徑打開了，可能明年我們基本上能追平，有信心沒把握，磷酸鐵鋰這兩年進步很快。

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爭力，更主要是降成本，目前我們做到80%。

我們現(xiàn)在大概300出點頭，磷酸鐵鋰大概在380-400，高的能到400。這個數(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)勢嗎？鈉離子電池外界貼了一個成本的標簽，但是在我們看來早期的市場不見得是靠成本跟磷酸鐵鋰去競爭的，跟鉛酸電池競爭比成本更顯然是不太現(xiàn)實的。低溫充放電、常溫快充快放，鈉離子電池天生比較突出，因為它的正極層狀氧化物導(dǎo)電性強，負極無定形碳，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。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。現(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優(yōu)勢。

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，溫升大概13攝氏度。確實常溫快充電還是比較突出的，磷酸鐵鋰要想做到這個比較困難。

常溫倍率放電，測到4C時，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，確實也是比較突出的。

低溫，在-20攝氏度測了一下，搞了一個制式，起步可以用0.5C去充，中間做到0.2C沒有問題，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。這個時間不到4小時，很多用戶看到如果能夠用這個速度充電，而不用加熱，不用考慮其他東西，是非常好的特點。但這些東西都沒有針對性的對低溫、倍率做優(yōu)化，我們先做了常規(guī)型的東西，后面的材料、電解液上再針對優(yōu)化一下，表現(xiàn)還會更好。容量也沒有因為這個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個點。

我們這邊都是用2V截至電壓，行業(yè)里還標了1.5V，1.5V到2V還有6-7個點的容量，我們想了想跟用戶各方面溝通之后，還是截掉了，更實用。

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)強化低溫快充高倍率這個特性，我們現(xiàn)在還沒有針對性做系統(tǒng)優(yōu)化。目標希望一年左右容量能夠跟磷酸鐵鋰基本持平，成本優(yōu)勢就能夠出來，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/噸，磷酸鐵鋰大概6萬/噸左右，它的正極跟我們的正極差不多，當然我們可以稍微便宜一點，負極差不多都是3-4萬，電解液也差不多，我們鈉電電解液稍微便宜一點，但是用量多一點。其他因為同體積、同容量，所以用殼體、結(jié)構(gòu)件、隔膜、箔材都一樣，有一個地方用鋁箔替換銅箔能省3、4分錢，加起來綜合BOM優(yōu)勢0.05元/Wh，如果能持平，碳酸鋰能到10萬時，有5分錢的BOM優(yōu)勢，還有低溫、倍率這些特色，還是不錯的。大家經(jīng)常問碳酸鋰跌成這個樣子，你們怎么搞？其實我們剛搞的時候碳酸鋰才幾萬元。

總結(jié)

1.產(chǎn)品基本定型，能量密度達到了實用水平。

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。

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)場速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）

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