中國粉體網(wǎng)訊 盡管固態(tài)鋰電池尚處于研發(fā)和試制階段,，但其概念的輻射效應(yīng)已帶動固態(tài)鈉電池領(lǐng)域蓬勃發(fā)展,。近兩年已出現(xiàn)多項(xiàng)固態(tài)鈉電池研究成果以及多筆相關(guān)投融資,。
近日,，固態(tài)鈉電領(lǐng)域又有新動態(tài),！
3月5日,，專注全固態(tài)鈉電的研發(fā)制造企業(yè)——兆鈉新能源宣布完成數(shù)千萬元天使輪融資,，本輪融資由勁邦資本,、晉園發(fā)展集團(tuán)聯(lián)合領(lǐng)投，雪線資本跟投,，老股東江陰市人才科創(chuàng)天使基金持續(xù)加碼跟投,。
2月27日，眾鈉能源宣布,，百固能源鈉電+固態(tài)電池中試量產(chǎn)基地開建,。項(xiàng)目規(guī)劃總產(chǎn)能2.5GWh，其中研發(fā)中心及一期中試線總投資3億元,、年產(chǎn)能0.5GWh,，支持固態(tài)電池技術(shù)迭代,，加速產(chǎn)品批產(chǎn)落地，預(yù)計2025年可正式投產(chǎn),。
固態(tài)鈉電：能量,、安全、成本三重保障
鈉離子電池目前面臨的直接問題是能量密度偏低,，這也是限制其實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的最大問題,。
固態(tài)鈉電池可搭配更高活性及克容量的正極材料和高電壓材料，使固態(tài)電池有更寬的電化學(xué)窗口,，從而大大提升電芯的能量密度,，目前固態(tài)鈉離子電池在能量密度方面接近200-250Wh/Kg，接近622,、811以及磷酸鐵鋰電池的能量密度,。
固態(tài)鈉電池通過使用固態(tài)電解質(zhì)替代了傳統(tǒng)的液態(tài)電解液，有效解決了電解液揮發(fā)和泄漏可能導(dǎo)致的燃燒和爆炸等安全隱患,。
此外,，有研究報告顯示，與固態(tài)鋰電池相比,，固態(tài)鈉電池成本約低30%,。固態(tài)鈉離子電池在具備低成本、高安全性的同時,，也解決了液態(tài)鈉電池能量密度低的瓶頸,，因此未來市場前景廣闊。
固態(tài)鈉電的實(shí)驗(yàn)室成果
與固態(tài)鋰電池一樣,，固態(tài)鈉電池也需要解決電解液向固態(tài)電解質(zhì)的突破,。鈉離子導(dǎo)電固態(tài)電解質(zhì)在固態(tài)離子領(lǐng)域的研究歷史較長，甚至在鋰離子電池誕生之前,。早在20世紀(jì)70年代,，鈉離子導(dǎo)電固態(tài)電解質(zhì)就被研究人員Goodenough發(fā)現(xiàn)。目前,，國內(nèi)外各研究組已經(jīng)提出了多種固態(tài)鈉離子導(dǎo)體材料,。
滑鐵盧大學(xué)Linda F. Nazar團(tuán)隊報告了一種可與高壓鈉陰極配對的新型金屬氧氯化物NaTaOCl4固態(tài)電解質(zhì)，該成果的離子具有O2-/Cl-雙框架,，對 Na+/Na的陽極電位高達(dá)4V,，與高壓鈉陰極材料匹配可形成良好的化學(xué)/電化學(xué)兼容性。該成果目前已經(jīng)發(fā)表在《ACS Energy Lett.》上,。該固態(tài)電解質(zhì)通過自發(fā)固態(tài)酸堿反應(yīng)合成,，易于混合和低溫處理，并與當(dāng)前的工業(yè)無機(jī)材料合成工藝兼容，顯示出穩(wěn)定的長期循環(huán)性能,。
加拿大西安大略大學(xué)孫學(xué)良院士（通訊作者）等人報道了一類具有氯氧雙陰離子亞晶格的鈉離子導(dǎo)體（Na2O2-MCly, NMOC,；M=Hf, Zr, Ta,；y=4, 5）,。這些NMOC電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率很高，在25°C時具有高達(dá)2.0mS cm-1的離子電導(dǎo)率,，這是由氯氧化物的結(jié)構(gòu)促進(jìn)的,，氯氧化物可以通過具有不同功能的橋接氧和非橋接氧的協(xié)同效應(yīng)實(shí)現(xiàn)鈉離子的快速傳輸。相關(guān)工作以《A family of dual-anion-based sodium superionic conductors for all-solid-state sodium-ion batteries》為題在《Nature Materials》上發(fā)表,。
芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院教授孟穎（Y. Shirley Meng）的能量存儲與轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造了世界上第一個無陽極鈉固態(tài)電池,。該論文發(fā)表在《Nature Energy》雜志上，展示了一種可穩(wěn)定循環(huán)數(shù)百次的新型鈉電池結(jié)構(gòu),。通過去掉陽極并使用低成本,、蘊(yùn)藏量大的鈉代替鋰，這種新型電池的生產(chǎn)成本將更加低廉,，也更加環(huán)保,。通過創(chuàng)新的固態(tài)設(shè)計，這種電池還具備安全且功能強(qiáng)大的特點(diǎn),。
固態(tài)鈉電的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程
目前固態(tài)鈉離子電池仍然處于開發(fā)初期,，但是專利技術(shù)的儲備以及產(chǎn)業(yè)化的突破，能夠加快固態(tài)鈉離子電池在2027年以后實(shí)現(xiàn)規(guī)�,；牧慨a(chǎn),。近年來，相關(guān)電池企業(yè)相繼開始布局固態(tài)鈉電領(lǐng)域,。
專利方面：
國家知識產(chǎn)權(quán)局顯示,，包括眾鈉能源、兆鈉新能源,、毅華新能源,、樂普鈉電、零壹肆,、傳藝鈉電,、多氟多、格林美,、法萊恩特,、華宇鈉電、鈉遠(yuǎn)新材,、藍(lán)固新能源、寒暑科技、鈉方新能,、帕瓦股份,、藍(lán)虎新能源、中碳綠聯(lián)等企業(yè)都已公布固態(tài)鈉電相關(guān)專利,。其中大多涉及固態(tài)電解質(zhì),。
以兆鈉新能源新能源申請公開的專利“一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)和全固態(tài)鈉離子電池”為例，兆鈉新能源在該專利中提供了一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)（CN118380643A）,，以解決目前鈉電池的硫化物固態(tài)電解質(zhì)在空氣中的化學(xué)穩(wěn)定性差,、且實(shí)際應(yīng)用中電導(dǎo)率低的問題。
具體涉及一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)和全固態(tài)鈉離子電池,，該硫化物固態(tài)電解質(zhì)采用液相合成法制成,，其化學(xué)式為Na3-a-bWaMobSb1-a-bS4，0＜a＜0.5,0＜b＜0.5,。本發(fā)明提供的硫化物固態(tài)電解質(zhì),，篩選出特定的Mo元素和W元素進(jìn)行雙摻雜，相比于單摻雜鉬或者單摻雜鎢或者摻雜其他元素的硫化物固態(tài)電解質(zhì),，可有效增加Na離子的空位數(shù),，提升原Na3SbS4的離子電導(dǎo)率；同時能提升固態(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性,。
本發(fā)明得到的硫化物固態(tài)電解質(zhì)摻雜元素分布均勻,，合成方法成本低，更適合規(guī)�,；a(chǎn),，為硫化物固態(tài)電解質(zhì)可廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)奠定基礎(chǔ),。
產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面
除近期兆鈉新能源天使輪融資成功和眾鈉能源固態(tài)鈉電中試基地開建外，2024年11月,，新型固態(tài)鈉離子電池制造項(xiàng)目在朝陽北票經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)正式簽約。據(jù)了解,，新型固態(tài)鈉離子電池制造項(xiàng)目由蘇州艾塔新能源有限公司投資建設(shè),，計劃總投資42億元，面積200畝,，分三期建設(shè),。項(xiàng)目建成后主要生產(chǎn)年產(chǎn)12GWh電芯及12GWh集成PACK智能制造產(chǎn)品。
2024年11月,，河南省平頂山尼龍新材料開發(fā)區(qū)簽約固態(tài)電池和鈉離子新能源產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目,，該項(xiàng)目總投資19億元，一期投資約13.5億元，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線10條,，設(shè)計年產(chǎn)10GWh固態(tài)電池系統(tǒng)及鈉離子電池組,。
7月，鈉壹新能源發(fā)布零下20度超低溫快充半固態(tài)鈉電產(chǎn)品--40130205-57Ah聚陰離子體系半固態(tài)鈉電芯,。
4月,，青鈉科技透露已開發(fā)出超穩(wěn)定全固態(tài)聚合物鈉金屬電池，該電池具有極高的界面穩(wěn)定性和極佳的長循環(huán)性能：循環(huán)壽命超過8800小時（365天）,，且容量保持率高達(dá)81.2%,。
1月28日，在重慶潼南高新區(qū)的尼古拉科技產(chǎn)業(yè)研究院納米級固態(tài)電池中試生產(chǎn)線上,，第一塊大容量高能量密度納米固態(tài)鈉離子電池中試產(chǎn)品下線,。此外,，高樂股份全資子公司與重慶尼古拉科技產(chǎn)業(yè)研究院簽訂《納米固態(tài)鈉離子電池成套技術(shù)開發(fā)研究項(xiàng)目技術(shù)研發(fā)合作協(xié)議書》，并將建設(shè)2GWh生產(chǎn)線,。
此外,，比克已經(jīng)確定了半固態(tài)鈉電的研發(fā)方向,，也進(jìn)入了中試階段；廣州昊威新能源30Gwh固態(tài)方形鈉離子電池項(xiàng)目簽約重慶,，計劃投資100億元,；樂普鈉電表示，專注于研發(fā)無機(jī)物-高分子復(fù)合固態(tài)電解質(zhì),，正在搭建鈉離子電池固態(tài)電解質(zhì)中試線,；普路通與鈉壹新能源在珠海共建了鈉電研發(fā)中心，涵蓋了不同路線的鈉電正極材料,、負(fù)極材料,、電解液、及電芯體系研究,，其中包括對半固態(tài)鈉電池的研究,。
應(yīng)用方面：
東風(fēng)納米首款中小型純電車型納米01搭載固態(tài)鈉電池技術(shù)，該電池支持超充,，只需要8分鐘就可以充滿80%的電量,，并搭載智能溫控技術(shù)，在-35°低溫環(huán)境下可正常啟動,。
中科院青島生物能源與過程研究所研發(fā)的60V20AH伏特鈉離子電池組順利完成在電動兩輪車的裝車示范,，該電池模組以1P20S的方式成組而成,，重量約10千克,，標(biāo)準(zhǔn)載重75千克，標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航里程70千米,。電芯能量密度超140wh/kg,，電池模組比能量密度超110wh/kg,，在針刺測試中,，該電池不冒煙、不燃燒,、不爆炸,。
結(jié)語
固態(tài)鈉離子電池在具備低成本、高安全性的同時,，也解決了液態(tài)鈉電池能量密度低的瓶頸,，未來市場前景廣闊。目前固態(tài)鈉離子電池仍然處于開發(fā)初期,，還存在一些技術(shù)難題,，但隨著技術(shù)研發(fā)的布局,，以及企業(yè)項(xiàng)目的落地，這項(xiàng)技術(shù)必將迎來革命性突破,。
參考來源：
1.粉體網(wǎng)《固態(tài)鈉電池上車,，搶占鈉離子電池技術(shù)制高點(diǎn)》
2.苗顯光《鈉離子電池負(fù)極結(jié)構(gòu)設(shè)計與固態(tài)電解質(zhì)/電極界面優(yōu)化》
3.樂普鈉電上海《超越鋰電的嶄新未來,，固態(tài)鈉電即將引領(lǐng)革命,！》
4.起點(diǎn)固態(tài)電池《中南大學(xué)張永柱教授：固態(tài)鈉離子電池在二輪電動車及戰(zhàn)備儲能市場的應(yīng)用》
5.各公司官微等
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
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