固态钠离子电池技术研发又有新进展。 2023年12月19日,美国的马里兰大学宣布,该校能源创新研究所教授Eric Wachsman领导的团队开发出一种性能优于当前钠离子电池的新型固态钠离子电池架构。 它使用了更稳定的陶瓷固态电解质,相较于液体电解质,这种电解质不易燃,安全性更强。其采用了钠金属作为负极,使得电池能够获得更高的能量密度。 钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作。相较于锂离子电池,钠离子电池具有资源储备量丰富、成本低等优势,但在能量密度方面落后于锂离子电池。 钠离子电池与锂离子电池多采用液态电解质,容易出现漏液、燃烧等问题,而使用固态电解质取代易燃的有机液态电解液,可有效提高电池的安全性,这类电池也被称为固态电池。固态电解质的开发是此项技术的主要难点。 马里兰大学称,上述固态钠离子电池特殊的负极和电解质材料使得其负极界面的电阻有效降低至3.5 Ωcm2,有利于钠离子的快速传输。 该电池每平方厘米的表面上能够创纪录地通过40 mA的电流,满足高速充放电的需求。同时,它还能够在每平方厘米的表面上储存和释放10.8 AH的电荷,能够满足电池长时工作的需求。 为验证该新型固态钠离子电池架构的性能,马里兰大学的研究人员将软包电池外壳、磷酸钒钠正极与钠金属负极和陶瓷固态电解质组装在一起,在室温下实现了2C速率循环,这意味着电池能够在半小时内充满或放完电。 固态电池和钠离子电池都被视作下一代电池技术,两者的组合此前也已进入国内电池研发人员的视野。 2020年,中科院大连化学物理研究所公布了一款具有高能量密度、长寿命等特点的全固态钠离子电池,由二维材料与能源器件研究组研究员吴忠帅团队等人共同研制。 该款软包钠离子电池在平铺和弯折状态下循环535次后,仍可保持355 Wh/kg的能量密度。软包是电池的三种封装方式之一,其他封装方式还包括方形和圆柱。 今年9月,中国科学院物理研究所(北京凝聚态物理国家研究中心)胡勇胜团队发现了一类新型粘弹性无机玻璃固体电解质,克服了有机聚合物固态电池界面化学稳定性较差、无法与高电压正极兼容等问题,使得固态钠离子电池能够耐受高压,并保持良好的循环率。 10月,中国科学院青岛能源所发文称,崔光磊研究员带领的固态能源系统技术中心成功研制出了固态钠离子电池,其电芯能量密度超140 Wh/kg,已实现在二轮电动车的示范应用。该团队未来还将重点针对低速电动车、新能源汽车48 V电源系统、家庭储能等领域继续开展研发工作。

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2013年以来,国家和各省市相继推出购置补贴和政策引导,推动新能源汽车产业快速发展。公安部统计显示,截至2020年6月,全国新能源汽车保有量492万辆。 新能源汽车高速发展随之带来新问题——退役电池如何处理。根据国家规定,当动力电池容量衰减至额定容量的80%以下时,就会强制回收。数据显示,2020年,我国迎来首个动力电池退役高峰,年退役电池超过20万吨,相当于25座大型变电站容量。预计这一数字在2025年将达到35万吨。 退役的电动汽车动力电池 大规模退役电池如果简单废弃处理,不可避免对环境造成影响。一块20克重的手机电池就可以使1平方公里的土地污染50年。因此,社会越来越重视动力电池回收利用问题,电池梯次利用因此成为行业讨论的焦点。但电池梯次利用至今尚未大规模应用,原因何在?电力公司在电池梯次利用中又能扮演什么样的角色? 电池梯次利用首要解决技术难题 “电池梯次利用”可能不好理解。举个例子,家里孩子玩具小汽车电池电量不足以满足玩具小汽车要求,换到遥控器上还能用很长时间,这就是最简单的梯次利用。 理论上,新能源汽车退役的动力电池还有80%以下的电池容量。经过测试、筛选、重组等环节,其仍具备在低速电动车、备用电池、电力储能等领域“发挥余热”的能力,从而达到梯次利用效果。如果每年退役的动力电池中70%可实现梯次利用,将是一个非常可观的规模。 但是,这一设想要进入实操环节,并没那么简单,技术问题是首要解决的。 电池梯次利用 受电池规格、型号、使用情况的多方面因素影响,退役下来的动力电池往往缺乏一致性。动力电池在容量、内阻、电压等方面所表现出不一致问题,成为阻止梯次利用的主要难题。 而解决一致性问题,关键是做好电池检测。只有正确判断退役电池电芯或模组的工作状态,才能进行相匹配的梯次利用。以目前市面上普遍使用的锂电池为例,回收后,厂家使用容量检测仪来测量电池的容量,在25℃的条件下,通过恒定电流放电至保护电压,以放电时间和放电电流来测算电池容量。对检测出来电池存在的问题,通过更换保护板、消除硫化、电压平衡修复等方式,使电池达到最佳状态,达到梯次利用标准。 虽然有诸多难点,但并没有妨碍市场对电池梯次利用是一片蓝海的认同。国内比亚迪、宁德时代、中航锂电等一批动力电池及上下游企业均在动力电池回收利用领域有所布局。 比亚迪等新能源乘用车企已具备一手操办回收利用的能力。通过检测、修复等环节,使回收电池规格、状态表现出较好的一致性,并通过技术服务等延伸服务,解决梯次电池利用技术难题。 随着更多车企开展这项业务,梯次电池缺乏一致性难题未来有望在车企内部形成回收和检测、修复闭环,当国内梯次电池政策逐渐完善后,动力梯次电池最终将以符合技术规范标准的状态进入市场,为大规模应用铺平道路。 电池梯次利用 解决成本问题是关键 当前,储能产业特别是化学储能产业已经引起全社会关注,但高成本问题依然制约其发展。 在电网侧,由于储能尚处于起步阶段,盈利模式还不明显,效益难以准确衡量。数据显示,利用全新电池建设的储能系统成本约为8000万元/万千瓦,相比常规电网基建投资,经济性较差。而用户侧储能在现有造价和峰谷分时电价政策下,经济效益并不明显,无法大规模推广应用。 如果峰谷分时电价差进一步拉大,并且各方联合起来探索分摊电池梯次利用成本的机制,那么电池梯次利用在降低储能投资成本上的优势或将进一步显现,进而大规模利用。值得注意的是,浙江省发改委近期公布浙江电网2020-2022年输配电价和销售电价,提出进一步降低谷段电价,适度拉大峰谷价差,充分发挥峰谷电价移峰填谷作用,鼓励储能等产业发展,这为储能行业以及梯次电池应用释放了积极信号。 同时,市场各方也在探索共同分担电池梯次利用成本的机制。2020年11月,杭州铁塔公司与国网杭州供电公司下属杭州凯达电力建设公司联合开展杭州白马坑5G通讯基站梯次电池改造项目。完成后,凯达公司以能源供应商身份向铁塔公司收取能源费和服务费;以能源聚合商身份参与电力需求侧响应所获国家及地方补助,由凯达公司与铁塔公司分成;双方共同承担前期投资成本,后期共同获取相关收益。

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进入10月份以来陆续有5家汽车大佬爆出电动SUV计划,其中北汽和江淮表示新车将在2016年上市,而捷豹、三菱和奥迪则发布了概念车型及相关规划。5家汽车大佬刚喊完话,微型低速电动车品牌就又领先了一步,先是陆地方舟于10月15日发布了SUV车型的升级版V5S,紧接着雷丁于10月17日正式发布了旗下首款纯电动SUV车型S50。

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