雙碳背景下,隨著新能源汽車市場(chǎng)大規(guī)模爆發(fā),大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用在各地規(guī)劃中陸續(xù)提上日程,
原本就嚴(yán)重依賴進(jìn)口的鋰離子電池將面臨資源短缺的問題。
鈉離子電池是一種二次化學(xué)電池,優(yōu)點(diǎn)眾多,包括資源豐富、成本較低、能量轉(zhuǎn)換效率高、
循環(huán)壽命長(zhǎng)、性高、高低溫性能優(yōu)異、高倍率充放電性能良好、維護(hù)費(fèi)用低等,
有望在大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能和低速電動(dòng)車領(lǐng)域與鋰離子電池形成互補(bǔ)。
目前,國(guó)內(nèi)外都開始展開了鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化布局,鈉離子電池已經(jīng)具備了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的市場(chǎng)條件和技術(shù)條件。
那么,一節(jié)鈉離子電池是如何誕生的呢?
首先,我們先了解一下鈉離子電池的組成、工作原理和主流技術(shù)路線。
鈉離子電池由正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)和隔膜等組成,工作原理和鋰離子電池相似,都屬于“搖椅式”。
充電時(shí)鈉離子從正極材料脫出,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極材料,電子則從正極經(jīng)由外電路運(yùn)動(dòng)到負(fù)極,從而維持系統(tǒng)的電荷平衡。
根據(jù)正極材料分類,目前鈉離子電池初具產(chǎn)業(yè)化前景的技術(shù)路線有三種:層狀過渡金屬氧化物、
聚陰離子化合物和普魯士藍(lán)類似物。其中,層狀過渡金屬氧化物材料優(yōu)點(diǎn)是制備方法簡(jiǎn)單、比容量和能量密度較高、
制作成本較低,缺點(diǎn)是容易吸水,或與空氣反應(yīng),對(duì)材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能有影響。
鈉離子電池的設(shè)計(jì)制作,不同材料體系和結(jié)構(gòu)類型的鈉離子電池極片制造工序基本一致,
區(qū)別在于不同技術(shù)的鈉離子電池封裝形式、內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同,裝配工序有差別。
以鈉離子軟包電池為例,工序大致可分三個(gè)部分。
1、前端電極制造工序,包括電極漿料制備、電極涂布、輥壓、極片真空干燥、極片模切等;
2、后端裝配工序,包括疊片、焊接、入殼封裝、真空干燥、注液等;
3、化成分選工序,包括預(yù)封、化成、二次封裝、分容篩選等。
此外,鈉離子電池設(shè)計(jì)制作中的關(guān)鍵步驟,化成分選工序依據(jù)電池外觀結(jié)構(gòu)和容量大小,不同化成環(huán)境下,選用的夾具有區(qū)別。
鈉離子電池與鋰離子電池的生產(chǎn)線基本類似,不同在于鈉離子電池可用鋁箔作為負(fù)極集流體,
從而正負(fù)極片均采用鋁極耳,因此,情況下對(duì)已有的鋰離子電池生產(chǎn)線稍加改動(dòng),便可用于生產(chǎn)鈉離子電池,
從而大幅節(jié)省電池企業(yè)初始鈉電投入成本。