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6月28日,由華陽集團聯(lián)合中科海納公司共同打造的1MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng)正式投運。據(jù)悉,該套儲能系統(tǒng)是全球首臺套1MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng)。
鈉離子電池用于儲能,正成為市場共識。事實上,鈉離子電池不是新鮮事物。
早在2010年前后,鋰離子電池正深刻改變社會生活之際,科研界就已經(jīng)注意到鋰資源的匱乏以及全球分布嚴(yán)重不均的問題。因此,鈉離子電池技術(shù)又逐漸回到了科研界的視野,并且憑借著在研究鋰離子電池技術(shù)上積累的經(jīng)驗得到了快速的發(fā)展。
僅僅五年以后,即2015年,第一代鈉離子電池就已經(jīng)邁入了商業(yè)化的進程。
鈉離子電池的工作原理及結(jié)構(gòu)與鋰離子電池十分相似。因此,發(fā)展鈉離子電池技術(shù)的關(guān)鍵同樣在于找到合適的正、負(fù)極材料以及電解液。
在正極材料方面,由于鈉和過渡金屬離子之間較大的半徑差異,有許多功能性的結(jié)構(gòu)都可以實現(xiàn)鈉離子的可逆脫嵌。主要的正極材料包括:層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍類似物(PBA)、基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的材料以及有機材料。
在上述材料類型中,層狀過渡金屬氧化物(NaxTMO2)、聚陰離子化合物、普魯士藍類似物(PBA,Na2M[Fe(CN)6],其中M=Fe,Co,Mn,Ni,Cu,等等)是目前很具發(fā)展前景三類材料。
在負(fù)極材料方面,目前科研界開發(fā)出了金屬氧化物(例如Na(Fe,Ti)O4、TiO2、Na2Ti3O7等)、有機材料、基于轉(zhuǎn)化及合金化反應(yīng)的材料(例如Sb基、P基等)、碳基材料等四大類。
在電解液方面,目前開發(fā)出的鈉離子電池的電解質(zhì)與鋰離子電池同樣豐富,包括水系、有機系、固態(tài)三大類。
在商業(yè)化方面,目前商業(yè)化鈉離子電池使用的負(fù)極材料都是硬碳。而三類主要正極材料都已經(jīng)有實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的例子。
英國的Faradion公司、中國的中科海鈉公司都開發(fā)出了具有較高比容量的層狀氧化物正極材料,由其構(gòu)成的全電池甚至可以超過鋰離子電池中的磷酸鐵鋰電池。聚陰離子類的快離子導(dǎo)體以及PBA類材料的正極材料能量密度低一些,但卻可以實現(xiàn)極高的功率密度,適用于高功率輸出設(shè)備的需求。美國的Novasis Energies、隸屬于斯坦福的NatronEnergy公司則成功開發(fā)出了以PBA為正極的的鈉離子電池。
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