Patente de batería de litio de carbón plano
El litio, el sodio y el potasio pertenecen a elementos de metales alcalinos del grupo IA de la tabla periódica. Tienen propiedades físicas y químicas similares y, en teoría, pueden utilizarse como portadores de iones metálicos para baterías secundarias.
El litio se ha utilizado antes y más ampliamente en baterías secundarias debido a su radio iónico más pequeño, su mayor potencial estándar y su mayor capacidad específica que el sodio y el potasio.
Sin embargo, las reservas mundiales de recursos de litio son limitadas. Con el desarrollo de vehículos de nueva energía, la demanda de baterías ha aumentado considerablemente y gradualmente han surgido cuellos de botella en los recursos. Las fluctuaciones cíclicas resultantes en la oferta y la demanda de litio tienen un impacto negativo en las operaciones de las empresas de baterías y los OEM. Por lo tanto, la industria ha acelerado el proceso de investigación y producción en masa de sistemas de baterías con mayores reservas de recursos y menores costos. El sodio ha surgido como un sustituto del litio y ha atraído cada vez más atención en el campo de las baterías.
El rendimiento general de 1.2 es mejor que el de las baterías de plomo-ácido, pero su densidad energética es su defecto.
El principio de funcionamiento de las baterías de iones de sodio es similar al de las baterías de iones de litio. Al igual que otras baterías secundarias, las baterías de iones de sodio también siguen el principio de funcionamiento de desintercalación. Durante el proceso de carga, los iones de sodio se extraen del electrodo positivo y se incrustan en el electrodo negativo. Cuantos más iones de sodio haya incrustados en el electrodo negativo, mayor será la capacidad de carga. Al descargar, el proceso se invierte. Cuantos más iones de sodio regresaran al electrodo positivo, mayor será la capacidad de descarga.
La densidad de energía es más débil que la de las baterías de litio y más fuerte que la de las baterías de plomo-ácido.
En términos de densidad de energía, la densidad de energía de la celda de las baterías de iones de sodio es de 100-160 Wh/kg, que es mucho mayor que la de las baterías de plomo-ácido (30-50 Wh/kg) y similar a Las baterías de fosfato de hierro y litio (120-200 Wh/kg) también tienen rangos superpuestos.
La densidad de energía de las baterías ternarias producidas actualmente en masa es generalmente superior a 200 Wh/kg, y la serie con alto contenido de níquel incluso supera los 250 Wh/kg, lo que tiene una ventaja significativa sobre las baterías de sodio.
En términos de ciclo de vida, las baterías de sodio tienen un ciclo de vida de más de 3000 veces, mucho más que las 300 veces de las baterías de plomo-ácido.
Por lo tanto, desde la perspectiva de la densidad de energía y el ciclo de vida únicamente, se espera que las baterías de sodio reemplacen a las baterías de plomo-ácido y de fosfato de hierro y litio en mercados como el de arranque y parada, los vehículos eléctricos de baja velocidad y el de energía. almacenamiento, pero son difíciles de aplicar a los vehículos eléctricos y en la electrónica de consumo, las baterías de litio seguirán siendo la opción principal en estos dos campos.
Alta seguridad y excelente rendimiento a altas y bajas temperaturas.
La resistencia interna de las baterías de iones de sodio es mayor que la de las baterías de litio y también genera menos calor instantáneo, menor aumento de temperatura y mayor temperatura de disipación de calor que las baterías de litio, por lo que son más seguras. Por lo tanto, las baterías de sodio no se incendiarán ni explotarán por sobrecarga, sobredescarga, cortocircuito, acupuntura, extrusión y otras pruebas.
Por otro lado, las baterías de iones de sodio pueden funcionar normalmente en un rango de temperatura de -40 ~ 80 °C, con una tasa de retención de capacidad cercana al 90 % en un entorno de -20 °C. y su rendimiento a altas y bajas temperaturas es mejor que el de otras baterías secundarias.
El rendimiento de la tarifa es bueno y la carga rápida tiene la ventaja.
Basándose en la estructura 3D abierta, las baterías de iones de sodio tienen un buen rendimiento y pueden adaptarse al almacenamiento de energía sensible y al suministro de energía a gran escala. Esta es otra ventaja de las baterías de sodio en el campo del almacenamiento de energía.
En términos de capacidades de carga rápida, el tiempo de carga de las baterías de iones de sodio solo toma unos 10 minutos. En comparación, para las baterías de litio ternarias producidas en masa, normalmente se necesitan 30 minutos para cargar la batería del 20% al 80%, y el fosfato de hierro y litio tarda unos 45 minutos.
2.1 Lado de los recursos: superar el cuello de botella de las baterías de litio
Las baterías de litio enfrentan cuellos de botella de recursos y los recursos de sodio son relativamente abundantes. La abundancia de litio en la corteza terrestre es sólo del 0,0065%.
Según un informe del Servicio Geológico de Estados Unidos, con el aumento de la exploración de recursos de litio, las reservas mundiales de litio aumentarán a 210.000 toneladas de litio metálico equivalente (equivalente a 112 millones de toneladas de carbonato de litio) en 2020. ), un incremento interanual del 23,5%. Si cada vehículo eléctrico utiliza 50 kg de carbonato de litio, independientemente de otros mercados posteriores de carbonato de litio, las reservas actuales de litio sólo pueden satisfacer las necesidades de 2 mil millones de vehículos, por lo que existe un cuello de botella en el lado de los recursos.
Desde una perspectiva regional, las reservas de litio de los principales países con recursos de litio del mundo han aumentado en diversos grados, y Australia y China experimentaron un mayor crecimiento. Entre ellas, las reservas de litio de Australia han aumentado de 2,8 millones de toneladas en 2019 a 4,7 millones de toneladas de litio metálico equivalente, mientras que las reservas de litio de China aumentarán un 50% en 2020, alcanzando las 15.000 toneladas de litio metálico equivalente.
En general, Chile y Australia siguen siendo los dos principales países en reservas de recursos de litio del mundo, representando el 43,8% y el 22,4% de las reservas mundiales de recursos de litio en 2020, respectivamente.
En comparación, la abundancia de recursos de sodio en la corteza terrestre es del 2,74%, lo que supone 440 veces la de los recursos de litio. Al mismo tiempo, está ampliamente distribuido y es fácil de extraer. Las baterías de iones de sodio tienen grandes ventajas en cuanto a recursos.
El aumento de los precios del litio ha provocado perturbaciones en el lado de los costes de las empresas.
A corto plazo, a medida que la demanda de litio aumenta en 2021, la oferta de las minas de litio upstream se reduce y se agotan. Los precios de las minas de litio y las sales de litio tocan fondo en 2020, y los precios se recuperan. bruscamente en la primera mitad de 2021; a largo plazo, los recursos de litio El cuello de botella en la capacidad de producción ha provocado expectativas del mercado de un cambio al alza en el centro de precios del litio.
Para las empresas, los precios estables a largo plazo de las materias primas son de gran importancia para sus operaciones normales. El aumento continuo de los precios del litio puede acelerar el proceso de las empresas que buscan alternativas más rentables.
Los recursos de litio de China dependen en gran medida de países extranjeros.
Las minas de litio de China se distribuyen principalmente en Qinghai, Tíbet, Xinjiang, Sichuan, Jiangxi, Hunan y otras provincias, incluidas espodumena, lepidolita y salmuera de lago salado.
Restringido por factores objetivos como la tecnología de extracción de litio, el entorno geográfico y las condiciones de transporte, el desarrollo de los recursos de litio de mi país ha sido lento durante mucho tiempo y ha dependido principalmente de las importaciones en los últimos años. El crecimiento de la demanda downstream y el progreso tecnológico, los recursos de litio de China han acelerado el progreso del desarrollo.
Sin considerar los inventarios, la dependencia de recursos externos de la industria china del litio superará el 70% en 2020, manteniéndose en un nivel elevado.
El desarrollo de baterías de iones de sodio tiene una importancia estratégica.
Además de reducir las emisiones de carbono y resolver los problemas ambientales, el vigoroso desarrollo de vehículos de nueva energía por parte de China tiene como objetivo reducir su dependencia de las importaciones tradicionales de combustibles fósiles.
Por lo tanto, si el problema del cuello de botella de recursos no se puede resolver de manera efectiva, la importancia del desarrollo de vehículos eléctricos se verá comprometida.
Además de los recursos de litio, otros aspectos de las baterías de litio, como el cobalto y el níquel, también enfrentan dependencia de las importaciones y fluctuaciones de precios. Por lo tanto, el desarrollo de baterías de iones de sodio tiene una importancia estratégica a nivel nacional.
En 2020, el Departamento de Energía de EE. UU. identificó claramente las baterías de iones de sodio como el sistema de desarrollo para baterías de almacenamiento de energía; el proyecto "Battery 2030" del Plan de Almacenamiento de Energía de la Unión Europea clasificó a las baterías de iones de sodio en el primer puesto. en la cima de los sistemas de baterías sin iones de litio El programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea identifica los materiales de iones de sodio como un proyecto de desarrollo clave para la fabricación de baterías duraderas para aplicaciones no automotrices. Las "Opiniones orientadoras sobre la aceleración del desarrollo del nuevo almacenamiento de energía" emitidas por dos ministerios y comisiones de mi país propusieron que la tecnología de almacenamiento de energía debería diversificarse y acelerar los experimentos y demostraciones a gran escala de tecnologías como el almacenamiento de energía en volante y el almacenamiento de iones de sodio. baterías.
Las baterías de iones de sodio han atraído la atención y el apoyo de cada vez más países.
2.2 Fin del material: destacando las ventajas de costos
Material del cátodo
El material del cátodo es un material activo de iones de sodio con varias opciones.
El material del cátodo es un factor clave para determinar la densidad energética de las baterías de iones de sodio. Actualmente, los materiales con potencial de producción en masa incluyen sistemas de óxidos de metales de transición, sistemas de polianiones (fosfato o sulfato) y sistemas de azul de Prusia (ferricianuro).
Los óxidos de metales de transición son actualmente la opción principal para los materiales catódicos.
El óxido de metal de transición 2 en capas (M es un elemento de metal de transición) tiene una alta capacidad específica y muchas similitudes con los materiales catódicos de baterías de litio en términos de síntesis y fabricación de baterías. Tiene potencial para la producción comercial. Uno de los principales materiales con potencial como material catódico para baterías de iones de sodio.
Los óxidos de metales de transición en capas son propensos a cambios de fase estructural durante el proceso de carga y descarga, y su atenuación de capacidad es severa durante ciclos largos y procesos de carga y descarga de alta corriente, lo que resulta en una baja capacidad reversible y un ciclo de vida deficiente. .
Los métodos de mejora comunes incluyen principalmente el dopaje corporal y el recubrimiento superficial de materiales catódicos.
El uso de óxido a base de cobre tipo P2 (P2-Na0.9Cu0.22Fe0.3Mn0.48O2) en Zhongke Haina aumenta significativamente el nivel de capacidad del material del cátodo y la densidad de energía de la batería alcanza los 145 Wh. /kg.
El O3-NaFe0.33Ni0.33Mn0.33O2 utilizado en la energía innovadora del sodio tiene una alta capacidad de gramos (más de 130 mAh/g) y una buena estabilidad del ciclo.
La empresa británica Farradion utiliza materiales de óxido a base de níquel y la densidad de energía de la batería supera los 140 Wh/kg.
El fosfato de sodio y vanadio es una de las principales líneas de investigación.
El compuesto polianiónico Na[()] (M es un ion metálico con estados de valencia variables como Fe y V, X son elementos como P y S) tiene mayor voltaje, mayor capacidad teórica específica y estructura. Tiene ventajas como la estabilidad, pero la baja conductividad electrónica limita la capacidad específica y el rendimiento de la batería.
En la actualidad, los materiales más investigados en la industria incluyen principalmente el fosfato sódico y férrico, el fosfato sódico y vanadio, el sulfato sódico y férrico, etc. y mejorar la conductividad y la capacidad mediante un recubrimiento de carbono y flúor añadido.
Sodium Innovation Energy utiliza fosfato de sodio y vanadio como uno de los materiales catódicos clave para el desarrollo de baterías de sodio. El Instituto de Física y Química de Dalian de la Academia de Ciencias de China ha logrado una síntesis y aplicación eficientes del trifluoruro de sodio y vanadio.
El material azul de Prusia tiene mayor capacidad teórica.
El material azul de Prusia, Na[()6] (Fe, Mn, Ni y otros elementos) tiene una estructura de estructura abierta, que favorece la rápida migración de iones de sodio, en teoría una doble; Se puede lograr una reacción electrónica, por lo que la teoría tiene una alta capacidad.
Sin embargo, también existen algunos problemas durante el proceso de preparación, como la dificultad para controlar el contenido de agua estructural, que es propenso a cambios de fase y reacciones secundarias con el electrolito, lo que resulta en un rendimiento deficiente del ciclo.
Liaoning Aerial Sodium Electric Co., Ltd. está comprometida con la investigación de la industrialización de Na1.92FeFe(CN)6, con una capacidad teórica de hasta 170 mAh/g; Utiliza material blanco de Prusia (Nan[Fe()6 ]), reorganiza de forma innovadora las cargas en la estructura general del material, resolviendo el problema central de la rápida pérdida de capacidad del blanco de Prusia durante el ciclo.
Las baterías de iones de sodio tienen importantes ventajas de costes en el aspecto del material.
Dado que el precio del carbonato de sodio es mucho más bajo que el del carbonato de litio, y el material del cátodo de las baterías de iones de sodio generalmente utiliza materiales metálicos a granel como cobre y hierro, el costo del material del cátodo es menor que el de las baterías de litio.
Los datos del sitio web oficial de Zhongkehaina muestran que el coste del material del cátodo de una batería de sodio que utiliza el sistema NaCuFeMnO/carbono blando es solo el 40% del de una batería de litio que utiliza fosfato de hierro/litio/grafito. sistema y la relación de costo total del material de la batería. Este último es entre un 30% y un 40% menor.
Materiales anódicos
Los materiales anódicos de las baterías de iones de sodio incluyen principalmente materiales a base de carbono (carbono duro y carbono blando), aleaciones (estaño, antimonio, etc.), metales de transición. óxidos (materiales a base de titanio) y materiales de fosfato.
El radio de los iones de sodio es mayor que el de los iones de litio y es difícil de incrustar en materiales de grafito, por lo que los electrodos negativos de grafito de las baterías de litio tradicionales no son adecuados para las baterías de sodio.
Las aleaciones generalmente tienen grandes cambios de volumen y un rendimiento de ciclo deficiente, mientras que los óxidos y fosfatos metálicos generalmente tienen capacidades bajas. El carbono amorfo es el material principal para las baterías de sodio.
Entre los materiales anódicos reportados para baterías de iones de sodio, los materiales de carbono amorfo se han convertido en los más prometedores debido a su potencial de almacenamiento de sodio relativamente bajo, su alta capacidad de almacenamiento de sodio y su buena estabilidad del ciclo. .
Los precursores de los materiales de carbono amorfo se pueden dividir en precursores de carbono blando y precursores de carbono duro. El primero es económico, puede grafitarse completamente a altas temperaturas y tiene una excelente conductividad eléctrica. Este último es caro (65.438+0-200.000 yuanes/tonelada) y no se puede grafitizar completamente a altas temperaturas, pero el material de carbono obtenido después de la carbonización tiene una capacidad específica de almacenamiento de sodio y una eficiencia en la primera semana relativamente altas.
Los materiales a base de carbón, como el carbón subbituminoso, el carbón bituminoso y el carbón de antracita, tienen las características de recursos abundantes, bajo precio y alto rendimiento de carbono. El material de ánodo de batería de iones de sodio preparado a partir de precursores a base de carbón tiene una capacidad de almacenamiento de sodio de aproximadamente 220 mAh/g y una eficiencia del 80% en la primera semana. Actualmente es el material de ánodo a base de carbono más rentable para sodio. baterías de iones. Sin embargo, este tipo de material tiene las características de polvo fino, baja densidad de molienda y forma irregular, lo que no favorece el procesamiento durante la producción de baterías.
Zhongkehaina utiliza carbón subbituminoso, lignito, carbón bituminoso, antracita y otros materiales a base de carbón como principales materias primas, y precursores de carbono blando como asfalto, coque de petróleo y coque de aguja como materias primas auxiliares. y propone un método que puede mejorar el rendimiento del procesamiento y el rendimiento electroquímico de los materiales catódicos de baterías de iones de sodio a base de carbón. El proceso de preparación es simple y el costo es bajo, y se pueden obtener materiales de cátodo de batería con bajo contenido de polvo en micras y alta densidad de derivación.
Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. ha desarrollado un material de carbono duro con una estructura de poros única, que es fácil de desintercalar y tiene una excelente circulación. La capacidad específica llega a 350 mAh/g, lo que equivale al nivel de potencia del grafito.
Todos los colectores de corriente de los electrodos están hechos de papel de aluminio, lo que tiene un bajo coste.
En las baterías de iones de litio basadas en grafito, el litio puede reaccionar con el aluminio para formar una aleación, por lo que el aluminio no puede utilizarse como colector de corriente del electrodo negativo y solo puede sustituirse por cobre.
Los colectores de corriente positivos y negativos de las baterías de iones de sodio son papel de aluminio, por lo que el precio es más bajo; los datos del sitio web oficial de Zhongkehaina muestran que el costo de los colectores de corriente de la batería de sodio (aluminio-aluminio) es. NaCuFeMnO/sistema de carbón blando Es solo el 20%-30% del costo del colector de corriente de la batería de litio (aluminio-cobre) que utiliza un sistema de fosfato de hierro/litio/grafito.
A excepción del electrodo positivo, el colector de corriente es el eslabón con mayor diferencia de coste de material respecto al de las baterías de litio.
Solución de baño
Al igual que las baterías de iones de litio, los electrolitos de las baterías de iones de sodio se dividen principalmente en tres categorías: electrolitos líquidos, electrolitos compuestos sólido-líquido y electrolitos sólidos.
En general, los electrolitos líquidos tienen una mayor conductividad iónica que los electrolitos sólidos.
A nivel de disolvente, los electrolitos de éster y los electrolitos de éter son los dos electrolitos orgánicos más utilizados. Entre ellos, los electrolitos de éster son la principal opción para los sistemas de baterías de iones de litio porque pueden pasivar eficazmente la superficie del ánodo de grafito. Y su estabilidad de alto voltaje es mejor que la de los electrolitos de éter.
Para las baterías de iones de sodio:
En primer lugar, las principales instituciones de I+D todavía utilizan disolventes de éster, como PC, EC, DMC, EMC, etc. , los electrodos positivos y negativos son diferentes, las fórmulas funcionales son diferentes y el consumo de PC es mayor que el de las baterías de litio;
En segundo lugar, los iones de sodio y las moléculas de solvente de éter en el electrolito de éter pueden sufrir una reacción de intercalación altamente reversible y el material del ánodo La superficie construye efectivamente una interfaz estable entre electrodo y electrolito, por lo que ha recibido cada vez más atención e investigación;
Finalmente, los electrolitos a base de agua también son uno de los nuevas áreas de investigación. Usar agua como disolvente electrolítico en lugar de disolventes orgánicos tradicionales es más ecológico, seguro y económico.
A nivel de electrolitos, las sales de litio serán sustituidas por sales de sodio, como el perclorato de sodio (NaClO4) y el hexafluorofosfato de sodio (NaPF6).
A nivel de aditivos, el sistema de aditivos universal tradicional no ha cambiado significativamente. Por ejemplo, el FEC todavía se usa ampliamente en baterías de iones de sodio.
Otros
En términos de separadores, las baterías de iones de sodio y las baterías de litio son técnicamente similares y puede haber algunas diferencias en los requisitos de porosidad.
En términos de apariencia del empaque, las baterías de iones de sodio también incluyen tres rutas: cilíndrica, de bolsa blanda y cuadrada.
Según los sitios web oficiales, Zhongke Haina adopta principalmente rutas de paquetes cilíndricos y blandos, y la energía de innovación del sodio tiene tres rutas técnicas.
En términos de equipo y tecnología, no es muy diferente de las baterías de litio, lo que favorece la rápida producción comercial de baterías de sodio utilizando el equipo y la tecnología existentes.
Se espera que el coste después de la producción en masa sea inferior a 0,3 yuanes/Wh.
En la actualidad, debido a la falta de cadenas industriales de apoyo y economías de escala, el costo de producción real de las baterías de iones de sodio es de más de 1 yuan/año. Se espera apoyo político y promoción de empresas líderes; acelerar el proceso de industrialización. Si se alcanza el volumen de mercado actual de baterías de litio, se espera que el costo baje a 0,2-0,3 yuanes/Wh, lo que tiene ventajas sobre las baterías de litio.
3.1 Las baterías de iones de sodio vuelven al escenario de la investigación y el calentamiento.
La investigación sobre las baterías de iones de sodio comenzó alrededor de 1970.
Inicialmente, las baterías de iones de sodio y las baterías de iones de litio eran áreas de investigación clave para los científicos en el campo de las baterías.
En la década de 1980, la investigación sobre materiales catódicos de iones de litio logró por primera vez un gran avance. Representadas por óxido de litio y cobalto, combinado con grafito como material catódico, las baterías de litio han logrado un rendimiento excelente. Lo que realmente los diferencia es la exitosa comercialización de baterías de litio por parte de Sony en 1991, que se utilizaron por primera vez en electrónica de consumo.
La fluida comercialización de las baterías de litio ha inhibido negativamente el desarrollo de rutas tecnológicas de baterías de iones de sodio. En ese momento, el ciclo de vida de las baterías comerciales de iones de litio podía alcanzar aproximadamente 10 veces el de las baterías de iones de sodio, y había una enorme diferencia en el rendimiento entre las dos. Las baterías de iones de litio han atraído una atención abrumadora por parte de los científicos, el capital y la industria.
Después de 2010, cuando el escenario del mercado de almacenamiento de energía a gran escala se fue aclarando gradualmente y la industria temía que los recursos de litio pudieran enfrentar cuellos de botella en el suministro en el futuro, las baterías de iones de sodio volvieron a entrar en el campo de visión de la gente. .
En los diez años siguientes, los principales laboratorios y universidades nacionales del mundo desarrollaron vigorosamente baterías de iones de sodio, y algunas empresas comenzaron a seguir su ejemplo.
Incluyendo al representante internacional Farradion Company, la agencia representativa nacional Contemporary Anpu Technology Co., Ltd., China Kehai Na y Na Innovative Energy y empresas representativas de baterías de litio.
Fradion, una empresa liderada por la Universidad de Oxford en el Reino Unido, fue fundada en 2011 y es la primera empresa del mundo dedicada a la investigación de baterías de iones de sodio. En 2015 se desarrolló un sistema de batería que consta de un sistema de capas de óxido metálico y carbono duro.
Después de eso, muchos países también establecieron instituciones y empresas relacionadas. Por ejemplo, la Academia Francesa de Ciencias comenzó a desarrollar baterías de fosfato de sodio y vanadio en 2015, y el Instituto de Investigación Sharp de América del Norte desarrolló baterías de sodio con un ciclo de vida prolongado casi al mismo tiempo.
Zhongke Haina
Zhongke Haina se estableció en 2017 y es la primera empresa nacional que se centra en la investigación y el desarrollo de baterías de iones de sodio. El equipo de la empresa procede principalmente del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de China.
A finales de 2017, Zhongkehaina desarrolló un paquete de baterías de iones de sodio de 48 V/10 Ah para bicicletas eléctricas. 2065438+En septiembre de 2008, la compañía lanzó su primer vehículo eléctrico de baja velocidad con batería de iones de sodio;
2065438+En marzo de 2009, la compañía desarrolló de forma independiente la central eléctrica de almacenamiento de energía con batería de iones de sodio de 30kW/100kWh. instalado en la ciudad de Liyang, provincia de Jiangsu. La demostración se realiza con éxito. En septiembre de 2020, la empresa logró la producción en masa de productos de baterías de iones de sodio, con una capacidad de producción de 300.000 piezas/mes;
En marzo de 2021, la empresa completó una serie de financiación de 100 millones de yuanes y construyó una línea de producción positiva de baterías de iones de sodio con una producción anual de 2000 toneladas; en junio de 2021, la compañía puso oficialmente en producción el primer sistema de almacenamiento de energía de batería de iones de sodio de 1 MWh del mundo.
En términos de sistemas de materiales, se utilizan óxido de Na-Cu-Fe-Mn de bajo coste y carbón blando a base de antracita como materiales de ánodo y cátodo, respectivamente. La densidad de energía de la batería es cercana a 1,50 Wh/kg y el ciclo de vida supera las 4.000 veces. Los productos incluyen principalmente baterías de sodio, ánodos, electrolitos y otros materiales de soporte.
Sodium Innovation Energy
Sodium Innovation Energy nace en 2018. Cofundado por el Centro de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Dispositivos de Energía Electroquímica de Shanghai, Shanghai Zijian Chemical Technology Co., Ltd. y Zhejiang Pharmaceutical Co., Ltd. * * * *, el equipo técnico proviene principalmente de la Universidad Jiao Tong de Shanghai.
2065438+En abril de 2009, la línea piloto de material catódico se completó y operó a plena capacidad desde junio de 5438 hasta octubre de 2020, se construyó la base del plan de producción de la segunda fase en julio de 2021; La empresa Liu Mengjie lanzó conjuntamente un sistema de batería de iones de sodio para vehículos eléctricos de dos ruedas.
En cuanto a sistemas de materiales, la empresa ha llevado a cabo una profunda investigación sobre óxidos ternarios a base de ferrita de sodio. Sus principales productos incluyen baterías de sodio, precursores ternarios a base de hierro, materiales ternarios, electrolitos de sodio, etc.
Contemporary Ampere Technology Co., Ltd.
Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. comenzó a desarrollar baterías de iones de sodio en 2015 y el equipo de I+D se expandió rápidamente. En junio de 2020, la compañía anunció el establecimiento del Laboratorio de Innovación 21C, con baterías de metal litio, baterías de litio de estado sólido y baterías de iones de sodio como sus principales direcciones de investigación a corto y mediano plazo.
En julio de 2021, la empresa lanzó la batería de iones de sodio de primera generación, que utiliza un sistema prusiano de carbón blanco/duro con una densidad de energía única de hasta 160 Wh/kg. Después de 15 minutos de carga a temperatura ambiente, la capacidad de la batería puede alcanzar más del 80 %;
En un ambiente de baja temperatura de -20 °C, la tasa de retención de descarga es superior al 90 %. La eficiencia de integración del sistema puede alcanzar más del 80% y la estabilidad térmica supera con creces los requisitos de seguridad nacionales;
La compañía afirmó que el objetivo de investigación y desarrollo de densidad de energía de la batería de iones de sodio de próxima generación está por encima 200Wh/kg.
En términos de innovación de sistemas, la empresa ha desarrollado la solución del sistema de baterías AB, que consiste en mezclar e integrar baterías de iones de sodio y baterías de iones de litio en el mismo sistema de baterías según una determinada proporción, y Utilice algoritmos precisos de BMS para realizar diferentes sistemas de control de equilibrio.
Las soluciones de sistemas de baterías de AB no solo compensan la actual falta de densidad energética de las baterías de iones de sodio, sino que también aprovechan su alta potencia y buen rendimiento a baja temperatura. Sobre la base de esta innovación arquitectónica, se pueden ampliar más escenarios de aplicación para los sistemas de baterías de litio-sodio. La empresa ha iniciado un plan de industrialización correspondiente y planea formar una cadena industrial básica en 2023.
3.2 Se dirige a los mercados de almacenamiento de energía y vehículos de baja velocidad, con un gran espacio de mercado potencial.
Se espera que el espacio de mercado potencial para las baterías de iones de sodio supere los 200 GWh en 2025.
Según el análisis anterior, se espera que las baterías de iones de sodio tomen la delantera en aplicaciones alternativas en los campos del almacenamiento de energía, vehículos de baja velocidad y algunos turismos de baja resistencia con baja densidad de energía y alta sensibilidad al costo.
Excluyendo la expansión de los escenarios de aplicación provocada por las mejoras en los sistemas de baterías (como el híbrido de litio-sodio), la capacidad instalada global de almacenamiento de energía, vehículos de dos ruedas y vehículos A00 en 2020 será del 14/ 28/4,6 GWh respectivamente, y se espera que para 2025 la capacidad instalada de baterías de los tres escenarios en 2019 sea de 180/39/31 GWh respectivamente.
Como una de las rutas técnicas importantes para las baterías secundarias, las baterías de iones de sodio han ganado una amplia atención en el mercado debido a sus ventajas de recursos y costos en medio de la escasez de recursos upstream y las crecientes preocupaciones sobre los costos de fabricación.
Sin embargo, debido a su baja densidad energética, las baterías de iones de sodio tienen un margen de mejora limitado. Desempeñan un papel más importante como sustitutos en el nuevo segmento energético de la industria y se espera que tomen la delantera. El almacenamiento de energía, los vehículos de baja velocidad y algunos requisitos de densidad de energía. Las aplicaciones alternativas en el campo de los turismos de baja resistencia con bajo coste y alta sensibilidad a los costes tendrán un impacto muy limitado en el mercado de turismos de gama media y alta.
Liderado por empresas líderes, se espera que se acelere el proceso de industrialización de las baterías de iones de sodio.
Empresas del sector:
1) Las empresas tradicionales de baterías y materiales para baterías implementan tecnologías relacionadas con las baterías de iones de sodio.
Aunque existen diferencias en las rutas técnicas, las principales empresas tradicionales de baterías de litio tienen ventajas obvias en financiación e investigación y desarrollo, son muy sensibles a diversas rutas técnicas y tienen muchos planes para tecnologías relacionadas con baterías de iones de sodio. .
Tanto Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. como Peng Hui Energy mantienen inversiones en I+D a largo plazo en el campo de la energía de sodio. Este último espera producir baterías en masa a finales de 21; , Ltd., Putelai y Xinzhoubang están prestando atención a Xinwangda, Bairong Technology y Xiangfenghua tienen patentes o diseños de I + D en el campo de las baterías o materiales de sodio.
2) Empresas que invierten en empresas de baterías de iones de sodio.
Huayang Co., Ltd. posee indirectamente el 1,66% del capital social de Zhongke Haina; Zhejiang Pharmaceutical Co., Ltd. posee el 40% del capital social de Sodium Innovation Energy.
3) Oportunidades que trae la remodelación de la cadena industrial.
El volumen de baterías de iones de sodio impulsará cambios en las rutas técnicas de electrodos positivos y negativos y sales de litio en el electrolito, y destacarán nuevos proveedores excelentes.
Huayang Co., Ltd. y Sinochem Haina tienen relaciones de capital y cooperación comercial. La antracita producida es una de las materias primas importantes para los ánodos a base de carbón de Haina. Construye conjuntamente proyectos de materiales para ánodos y cátodos; China Tobacco Chemical y Nanfeng Chemical tienen reservas de sal de sodio.
1) El riesgo de que la tecnología de las baterías de iones de sodio avance o se reduzcan sus costes es menor de lo esperado:
La industrialización de las baterías de iones de sodio está todavía en sus inicios. Si el progreso tecnológico o los aumentos de costos son más lentos de lo esperado, afectará el proceso de industrialización y conducirá a la pérdida de su ventaja competitiva.
2) El riesgo de que la promoción empresarial no sea tan buena como se esperaba:
En la actualidad, debido a la pequeña escala, la falta de una cadena industrial de apoyo y el alto costo de producción de las baterías de sodio. , su producción a gran escala no puede separarse de los vigorosos esfuerzos de las empresas líderes en promoción; si la actitud de las empresas se suaviza en el futuro, afectará el proceso de industrialización de las baterías de sodio.
3) El riesgo de que los mercados de almacenamiento de energía y vehículos de baja velocidad no se desarrollen como se espera:
Las baterías de iones de sodio se utilizan principalmente en los campos del almacenamiento de energía y de baja velocidad. vehículos de velocidad. Si el mercado downstream se desarrolla más lento de lo esperado, afectará el espacio de mercado potencial de las baterías de sodio.
——————————————————
¡Preste atención a los últimos informes de análisis de la industria todos los días!
¡El informe pertenece al autor original y no hacemos ninguna recomendación de inversión!
Autor: Príncipe Zhu Dongpixiu de Ping An Securities
El informe se tituló originalmente "Informe en profundidad sobre la industria de equipos eléctricos: los gigantes están clamando por que el "sodio" ingrese al mercado. , y las rutas técnicas se enfrentan a la diferenciación"