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电池科技前瞻系列报告08:钠离子电池,人间烟火,柳暗花明-200608

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电池科技前瞻系列报告08:钠离子电池,人间烟火,柳暗花明-200608
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中信建投证券CHINA SECURITIES证券研究报告·行业动态电池科技前瞻系列报告之八:钠电气设备离子电池,人间烟火,柳暗花明行业动态信息维持强于大盘研究者综述钠高子电池进展yangzao@csc.com.cn我国研究者容晓晖、陆雅翔、胡勇胜等总结了钠离子电池的18621883566研究与应用进展,以钠高子电池:从基础研究到工程化架察为标题发表在铺能科学与技术上(2020年第9卷,第2期)。钠离执业证书编号:S1440520010003子电池可作为锂离子电池在大规模储能领域的重要补充技术,具有重要的经济价值和战略意义。zhangyichi@csc.com.cn010-85159272材料体系构建:低成本电极材料是核心鉴于钠离子电池的核心定位是性价比,其材料体系的低成本执业证书编号:S1440520040001属性就分外重要。发布日期:2020年06月08日正极方面,和锂离子电池正极不同,钠离子电池的高价态过渡金属选择多为铜、铁、镍、锰等,也有锂掺杂手段使用。充放市场表现截止电压多在2.5-4.2V范围,比容量在70-130mAh/g之间。负极方面,和在锂离子电池中的行为不同,石墨在含有碳酸酯电解液的钠离子电池中的可逆比容量却不足S0mAh/g,不足23%以作为质优价廉的负极材料。相比之下各类无定型碳材料的可逆13%比容量在200-400mAh/g,甚至还有进一步的提升空间。研究者比较了铅酸、铁锂和钠离子电池的综合性能。根据其上证数分析,钠离子电池的能量密度、循环寿命相比于铁锂稍差,但是成本具备一定优势(约13),低温容量保持率更高,耐过放能力强。和铅酸电池相比,则除考虑回收的成本无优势外,其他方面相关研究报告的技术指标实现全面大幅超越。总结与评论:图人间烟火,骗柳暗花明我们认为,钠离子电池的研究工作具备相当重要的意义。其材料体系构建力图以廉价易得的原料、简单方便的工艺为导向,获取大幅超越铅酸、在某些方面和锂电相比具备优势的性能。研究者对钠离子电池的评价稍有过誉,但不影响其前景。综合各方面因素,我们推测,如进展顺利,钠离子电池有望大幅度取代铅酸电池,甚至部分替代锂离子电池。我们估计,钠离子电池有潜力用于储能电站、备用电源、电动自行车、低速乃至稍高性能指标电动车。投资建议鉴于尚无钠离子电池相关上市公司标的,而且综合性能仍然是磷酸铁锂占优,叠加特斯拉Mode!3磷酸铁锂版车型即将上市等影响,建议各位投资者关注我国动力电池龙头、动力电池和整车先驱比亚迪(由汽车组覆盖)、磷酸铁锂正极龙头德方纳米、湘潭电化。晴参阅最后一页的重要声明中信建投证券CHINA SECURITIES电气设备行业动态研究报告行业动态信息评述1、研究者综述钠离子电池进展在电池领域,锂离子电池是高性能的代表。但本系列报告名为“电池科技前瞻”,对有性能特色、以高性价比为应用特征的电池技术路线也加以关注。本报告即分析一篇钠离子电池的出色综述。我国研究者容晓晖、陆雅翔、胡勇胜等总结了钠离子电池的研究与应用进展,以钠高子电池:从善础研究到工程化架康为标题发表在储能科学与拉术上(2020年第9卷,第2期)。第9卷第2期储能科学与技术Vol.9 No.22020年3月Energy Storage Science and TechnologyMar.2020庆祝陈立泉院士八十寿辰专刊钠离子电池:从基础研究到工程化探索容晓晖,陆雅翔,戚兴国2,周权2,孔维和2,唐堃之,陈立泉',胡勇胜2(中国科学院物理研究所,北京100190:2中科海钠科技有限责任公司,北京100194)研究者认为,锂资源供应紧张,我国锂资源自给程度低,所以持续扩大锂离子电池的使用规模,比如生产更多的电动汽车和储能电站,将使目前的形势变得更加严峻。而和锂离子电池具有相似工作原理的钠离子电池受到了越来越多的研究人员的重视,由于地壳中钠资源储量丰富,且在全球范围内分布广泛,使钠离子电池具有大规模应用的巨大潜力。因此,钠离子电池可作为锂离子电池在大规模储能领域的重要补充技术,具有重要的经济价值和战略意义。研究者归纳,截至目前,全球从事钠离子电池工程化的公司已有20家以上,其中不乏松下、丰田等巨头公司。钠离子电池相比于锂离子电池有若干优势,具体包括:①钠资源储量丰富,分布均匀,成本低廉:②钠离子电池与锂离子电池的工作原理相似,与锂离子电池的生产设备大多可兼容:③由于铝和钠在低电位不会发生合金化反应,钠离子电池正极和负极的集流体都可使用廉价的铝箔:④在固态电池中,可设计双极性电极,在同一张铝箔两侧分别涂布正极和负极材料,将这样的极片周期堆叠,在一个单体电池中实现更高电压,并可节约其他非活性材料以提高体积能量密度:⑤钠离子的溶剂化能比锂离子更低,即具有更好的界面离子扩散能力:⑥钠离子的斯托克斯直径比锂离子的小,相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率,或者更低浓度电解液可以达到同样离子电导率:⑦根据目前初步的高低温测试结果,钠离子电池高低温性能更优异:⑧在所有安全项目测试中,均未发现起火现象,安全性能更好。请参阅最后一页的重要声明中信建投证券CHINA SECURITIES电气设备行业动态研究报告2、材料体系构建:低成本电极材料是核心研究者综述了钠离子电池的活性物质材料体系。鉴于钠离子电池的核心定位是性价比,其材料体系的低成本属性就分外重要。正极方面,和锂离子电池正极不同,钠离子电池的高价态过渡金属选择多为铜、铁、镍、锰等,也有锂掺杂手段使用。充放截止电压多在2.54.2V范围,比容量在70-130mAh/g之间(相对高比容量体系的电压稍低)。前瞻性的研究还包括引入晶格氧、类似富锂正极的“富钠”正极材料(首次比容量超过200mA/g)构建等。图表2:几种铜盖氧化物正极材料的典型首周充放电曲战4.54.0A/(eN/3.53.02.5P2-NaCusMn0(201402.542V2.0(20152.5405V1.5O3-Na.[Li-Cu-Fe-MnJO,(20182.540V020406080100120140160比容量/mAhg负极方面,和在锂离子电池中的行为不同,石墨在含有碳酸酯电解液的钠离子电池中的可逆比容量却不足50mA/g,不足以作为质优价廉的负极材料。相比之下各类无定型碳材料的可逆比容量在200-400mAh/g,甚至还有进一步的提升空间。图表3:几种无定形碳负极材料的典型首周充放电曲战3.0(2016年)0-2.0V一浙青(空气预氧化)(2018年0-2.0V2.5一酚醛树脂(酒精活化)(2019年)0-2.0V2.000.50.00100200300400500比容量/mAhg请参阅最后一页的重要声明2
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