华明胜硬碳负极材料:钠离子电池首选
2023-10-24

在距离发布第一代钠离子电池(以下简称“钠电池”)2年后,宁德时代钠电池终于迎来上车,10月16日,宁德时代宣布钠电池将首发落地奇瑞车型。比亚迪、欣旺达、中科海纳、大众等国内外企业也纷纷布局钠电池量产项目,钠电池发展势头强劲,或将成为锂电池的有效补充,2023年俨然成为了 “钠电池上车元年”,还有人说“混动的今天就是钠电池的明天”,市场对其未来充满乐观和寄予厚望。



01 钠离子电池:电池新贵,综合优势明显


电池技术一直以来被视为推动能源革命的关键驱动力,锂离子电池(以下简称“锂电池”)凭借其高能量密度和长循环寿命,已经成为电动车、可再生能源储存等领域中不可或缺的能源解决方案。相较锂电池,钠电池优势明显。


钠电池的最大优势之一资源丰富易得,因此造价低廉,且具有更好的可持续性和环境友好性。相对于锂资源的相对稀缺性,钠资源在地壳中的丰度较高,并且广泛分布。


钠电池的能量密度更高。据最新消息,目前宁德时代已经在研发第二代钠电池,能量密度可以提升到200Wh/kg,超过了常见“磷酸铁锂—石墨”锂电池平均180Wh/kg的水平。



钠电池更安全可靠。相对于锂电池,钠电池中的钠离子不会导致金属锂的剥落和极化现象,因此在高温和高容量放电的情况下,钠电池具有更好的稳定性和安全性。


钠电池低温性能优异。锂电池在低温环境下容量缩水是应用端一大痛点,钠电池得益于其独特的电解液和电极材料,能够实现在极端低温环境下的高效率输出。


中研产业研究院预测显示,预计2025年国内钠电池需求有望达到32.9GWh,对应市场空间约203.7亿元;预计2027年国内需求有望达到137.3GWh,对应市场空间约824亿元,其复合年均增长率为141.3%,市场前景广阔,适用于电动/混动汽车和风光电储能、便携式储能、通信基站、数据中心等诸多领域。


02 硬碳负极:当下钠电池负极材料首选


钠电池和锂电池的工作原理类似,都是通过离子在正负极之间的迁移来实现电能的转化,因此正、负极材料仍旧是钠电池的关键材料。



钠电池负极材料应当尽量满足工作电压低、比容量高、结构稳定、首周库仑效率高、压实密度高、电子和离子电导率高、空气稳定、成本低廉和安全无毒等特点。目前钠离子电池负极材料主要包括碳基、钛基、有机类、合金类和无定形碳负极材料等,各有优劣。


碳基材料来源广泛、储钠能力强,已成为目前主流选择。碳基材料按照经过高温处理后是否会石墨化可以分成硬碳和软碳,硬碳材料储钠活性位点多,比容量高,嵌钠后体积膨胀小、安全性好、结构稳定,对比优势明显。


目前常用的硬碳前驱体主要是生物基高分子材料,如毛竹、椰壳、淀粉、核桃壳等,具有丰富的杂原子和独特的微观结构,通过碳化植物生物质基材制备的硬碳,保留了植物生物质模板中的材料结构和孔隙通道,表现出更高的充放电比容量、优异的倍率和循环性能,兼具高性能与低成本优势,是目前大多数负极厂商所布局的方向。


03 华明胜硬碳负极:品质优成本低,中试准备转量产阶段


硬碳负极是华明胜科技接下来市场布局的重点产品之一,凭借深耕负极材料领域所积累的丰富经验,华明胜开发出了领先的硬碳负极制备技术,生产出来的硬碳负极成本低,性能稳定在320mAh/g,容量保持率达90%以上。


▪ 样品电镜图


华明胜拥有高规格中试试验线以及全封闭式的自动化产线,为硬碳负极的持续研究和接下来的量产产能提供保障。整个生产工艺节能环保,没有污染产生,且具备投产期短、占地面积少等优势。



▪ 自动化量产线


公司计划于2024年正式量产,并于一年后实现产能10万吨,以积极姿态拥抱钠电池市场接下来的爆发。