2023年钠离子电池和全钒液流电池发展分析.docx

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1、2023年钠离子电池和全帆液流电池发展分析钠离子电池本质是在充放电过程中由钠离子在正负极间嵌入脱出实现电荷转移，与锂离子电池的工作原理类似。钠离子电池充电时，Na+从正极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态。放电过程与之相反，Na+从负极脱出，经由电解液穿过隔膜嵌入正极材料中，使正极恢复到富钠态。为保持电荷的平衡，充放电过程中有相同数量的电子经外电路传递，与Na+一起在正负极间迁移，使正负极分别发生氧化和还原反应。由48:纳离于电池工作原MffK:中科4总皆问.西部法柒中心与锂离子电池类似，钠离子电池同样拥有正极、负极、隔膜和电解液四大部分，但材料相

2、差较大，仅有隔膜无明显变化。目前钠离子电池处于示范应用阶段。1）正极：按正极材料分，钠离子电池主要有层状氧化物、隧道型氧化物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子型化合物体系，目前中科海钠采用层状金属氧化物作为正极，宁德时代采用普鲁士白（普鲁士蓝的一种）和层状氧化物。A33：幽寓于电/&体年及抄点.可也比总量高工停电AqeIxnt8,也好一耳”41tS*文怆好CX电抬A比S量他盯/比8箕鼻2次隼*工作电昆依分/6叁电米很牛*千电*触极*utt+缘分蚪.W你i1，TIt心负极：一般具有嵌入钠离子能力高，体积变形小、扩散通道好、化学稳定性高等特点。锂电池主要使用石墨作为负极材料，而钠离子电池负极可以选取过渡

3、金属氧化物、合金材料、无定型碳等。隔膜：钠离子电池与锂离子电池可以通用主流隔膜类型。电解液：主要为六氟磷酸钠，比锂电池电解液所使用的六氟磷酸锂价格更低；同锂离子电池一样，钠离子电池也可兼容固态电解质。集流体：是汇集电流的结构或零件，也是钠离子电池成本低于锂离子电池的主要原因之一钠离子电池的正负极集流体可使用铝箔。对应锂离子集流体，成本可下降7%-9%。表34:纳离子与短离子电池材料体系对比的离子电池正极材料*酸帙愎、俅怙幄号帙锤例/集三五体系.礴酸体聚.碇酸体系，#寺士1.臭化*r板材料石枭成臭材料、金属久化物、41材轩电解液六酸便六&碣依附AM无变化无奕化集流体例箔*总中科海第官丹.西寺证号

4、研发中心能量密度较低，但安全性更高，降本空间大技术性能方面，钠离子电池能量密度和循环寿命均次于锂离子电池,钠离子电池的能量密度在Ioo-150Whkg,与磷酸铁锂电池的能量密度仍存在一定差距。其次，目前钠离子电池循环次数普遍在2000次左右，较锂离子电池低30%左右，主要是由于钠离子半径较锂离子大，反应过程中嵌入脱出难度大。储能时长方面与锂离子基本相似，主要应用于4小时以内的储能系统。钠离子电池材料成本较磷酸铁锂可下降30%40%。根据中科海纳，若钠离子电池选用NaCUFeMnO/软碳体系，锂离子电池选用磷酸铁锂/石墨体系，则钠离子电池材料成本较磷酸铁锂可下降30%-40%,单体电池成本发展期

5、约为0.3-0.5元/Who国49：钠岗子电池与健需子电池材料成本比较fJi:中科澹州富月.中心钠离子电池原材料丰度高，提炼工艺简单，钠元素在地壳中丰度为2.75%,显著高于锂元素的0.0065%,是锂资源的400多倍；此外，不同于锂资源，钠资源分布平均，提炼工艺较为简单，避免资源卡脖子问题。钠离子电池安全性更高，耐热耐冷性能好于锂离子电池。钠离子电池内阻比锂电池高，在短路的情况下瞬时发热量少，热失控温度高于锂电池，具备更高的安全性。另一方面，锂离子电池可正常工作的温度区间为040C,钠离子电池为40到80,耐热耐冷性能。表35：达离于电池与收高于电港上要相惊H比I”於*X得十电池青毒275%

6、00065%*今“75%MI1Kit4小NVkg山公电乩&材科q&：02so.30UWh电力&廿赧&：03).5tWh+境层心依fite*十功.发熔工匕何*.源头分/K中，收纣；内陨虎低电a.笈4雄说计筋量少.检；度高恒大。安M亿十三电0积极关注产业链上下游公司能量密度提升是锂离子电池的创新趋势之一。正极材料中目前具有潜在商业化价值的有普鲁士白和层状氧化物两类材料，克容量已经达到了16OmAhg,与现有的锂离子电池正极材料接近。负极材料中，硬碳材料是最有前景的钠离子电池负极材料。硬碳材料具有丰富的碳源、低成本、且无毒环保，克容量（35OmAhg）已基本与石墨材料（约36OmAhg）接近。产业链

7、建设方面，三重需求的叠加带动下，钠离子电池产业化进程有望加速以降低成本。钠离子龙头企业表示将在2023年基本形成产业链。未来钠离子电池产业链成熟后，可与锂离子电池形成互补。除了应用于储能领域，钠离子电池还可以应用于电动两轮车和低端电动车。因此未来对于钠离子电池的市场需求不仅仅由储能带动。在三重需求的叠加带动下，可能加速钠离子电池的产业化进程。I.36:*鸟于电池储舱蟆25件刎撕全量Ij足，上，*A4M*f电池等专局（2018年6物舄子J1ittA*金*G6M跛内AU（金&化*”中认代.2023*吾MK4rHK*1.ttf*U-MMVt.仇4子，1IAeY支*实力公同全育升公山华帆名处处植199

8、94e45r*!1金公司Ir券电子R640&4U卜公州电*M甯隗*倭公4.V1a20074*MTtXI-I2GWh2023厂*及中通1的虚二x1*+iJ.20232Gwh3/幽It?.-W8GWhft.*5S后缭桃舄干电念卡J情”4HKAi八.20174S物局予电力*tft1,rt145Who.2019CATteft1ttJX*UM*tJt*1ft350mAh以上.MHHA.tt纣R20114*160mAh,g.t,fcftft9wa*onItawbnMOtqcendwQnc19771M120042720M201320,SNgavcoup1J储咯电It*协内Zn4MdVFB.JUNSWV-Po

9、1yhakdeAowtMtteriMItowbM1wyPS,n*UNSW1977tei1964NASA：，:NI&*中*人NMGr国GgtUNSW.Si1ciPSBtEi不诙MA改电“120182019202320231&4%电子“格体x0XVIItCAKfi1IWTEMPOKftJ1W*:tt*代工电池妫能枝未戈逢及九而郊证卷*!北中7全帆液流电池是液流电池中唯一一种活性物质单一的电池，利用钢离子化合价的变化来实现电能的储存和释放。全铀液流电池系统由功率单元（电堆），能量单元（电解液和电解液储罐），电解液输送单元（管路、阀、泵、传感器等辅助部件）以及电池管理系统等组成。其中，电堆由离子交换膜

10、、电极、双极板、电极框、密封等材料构成。全钢液流电池将具有不同价态的钮离子溶液作为正极和负极的活性物质，分别储存在正负极的电解液储罐中。充放电时，在泵的作用下，电解液由电解液储罐分别循环流经电池的正极室和负极室，在电极表面发生氧化和还原反应，实现对电池的充放电。图51:全机滋波电池站构示It用fH:rwfH.AtK*tC41.W坪温，女中7安全、可循环，适用于长时储能优势：全帆液流电池具有安全性高、储能规模大、充放电循环寿命长、电解液可循环利用、生命周期中性价比高、环境友好等优点。1）全钢液流电池安全性高，运行可靠，电解液可重复利用，对环境友好。全钮液流电池电解液为钿离子的硫酸水溶液，只要控制

11、充放电截至电压并保持存放空间通风良好便不存在爆炸风险。电池中正、负极电解液储能活性物质同为钢离子，不会发生储能容量的不可逆衰减，常年运行造成的容量衰减可以通过在线或离线再生反复循环利用。同时当全钿液流电池废弃时，电堆和系统的主要原材料为碳材料、塑料和金属材料，环境负荷小。大连融科储能技术发展有限公司2012年12月在辽宁省法库国电龙源卧牛石50MW风电场建设的5MW1OMWh储能电站运行了近9年时，储能容量有所衰减，经过在线恢复后，储能容量恢复到了WMWho2）输出功率和储能容量相互独立，适用于大规模、大容量、长时储能，全钢液流电池储能系统的输出功率由电堆的大小和数量决定，通常在数百瓦至数百兆

12、瓦；储能容量由电解液的体积决定，通常在在数百千瓦时至数百兆瓦时。增大电堆电极面积和电堆数量就可增加输出功率；增加电解液的体积可以增加储能容量。适合于需要大规模、大容量、长时间储能装备的应用场合。出52:全机液流电池储能系统的输出功率储能忌量可独立i5t计同*3bmMnht可分”电域平安*tniautPB0.P,E.f#*4:*K.fcR4t*a*.不同健他N长弟维的府心分析八人暨.*U*ftc全钢液流电池储能时长越长，单位容量价格越便宜，性价比高，是长时储能技术的最佳选择。根据张华民全钿液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望，除电解液外的电池储能价格为1500元/kWh。当储能时长为Ih系统的市场价格为6000元/kW。当储能时长为1h,不包括电解液的储能系统的价格为6000元kW,加上电解液的价格1500元/kWh,储能系统的总价格是7500元/kWh。当储能时长为4h的以后，不包括电解液的储能系统价格每小时分摊1500元，储能系统的总价格就是3000元/kWh。同样地，如果储能时长分别为8h和IOh储能系统的总价格2250元/kWh和