【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】相比于鋰資源匱乏，鈉在我國(guó)儲(chǔ)量豐富，價(jià)格更為便宜，因而鈉離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前鈉離子電池在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中存在能量密度較低、循環(huán)壽命較短等問(wèn)題，限制了進(jìn)一步應(yīng)用。
 

　　中國(guó)科學(xué)院青島能源所崔光磊研究員帶領(lǐng)的固態(tài)能源系統(tǒng)技術(shù)中心，開(kāi)發(fā)了多項(xiàng)鈉離子電池關(guān)鍵材料和電解質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)，取得了一系列重要成果，為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了研究基礎(chǔ)。2015年，該技術(shù)中心通過(guò)激光打孔聚酰亞胺石墨膜，開(kāi)發(fā)了多孔石墨集流體及相應(yīng)預(yù)鈉化技術(shù)，顯著降低了成本，提高鈉離子電池的能量密度；2016年，通過(guò)原位固態(tài)化技術(shù)開(kāi)發(fā)出高離子電導(dǎo)率的聚丙烯酸酯基聚合物電解質(zhì)并進(jìn)行專利保護(hù)，改善了固態(tài)電解質(zhì)與電極材料間的界面離子傳輸性能，實(shí)現(xiàn)了鈉電池倍率性能的大幅提升；2019年，構(gòu)筑了甲基乙烯基醚-馬來(lái)酸酐共聚物固態(tài)聚合物鈉電池，組裝的軟包鈉電池在彎折或者切角苛刻條件下仍能安全工作，不發(fā)生漏液或起火危險(xiǎn)；2022年，為進(jìn)一步提升電解質(zhì)的安全性，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了兼顧高電壓穩(wěn)定性的磷酸酯阻燃新配方以及本征安全、綠色環(huán)保和成本低廉的水系電解質(zhì)。
 

　　近期，該技術(shù)中心在低成本鈉離子電池領(lǐng)域再獲重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》《先進(jìn)能源材料》《儲(chǔ)能材料》上(圖1)。針對(duì)傳統(tǒng)水系電解質(zhì)中的自由水分子導(dǎo)致析氫、電極金屬離子溶出等問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)甲基化調(diào)節(jié)氫鍵作用獲得了鈉離子電池超高濃聚合物電解質(zhì)新體系(鈉電池的循環(huán)穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)突破性提高)。研究發(fā)現(xiàn)，鈉金屬負(fù)極SEI中NaH是影響電池性能的主要因素，是導(dǎo)致鈉電池失效的重要機(jī)制，NaH是由電池循環(huán)中產(chǎn)生的氫氣和已沉積的金屬鈉自發(fā)反應(yīng)生成的。該工作針對(duì)當(dāng)前鈉離子電池電解質(zhì)領(lǐng)域，進(jìn)一步總結(jié)了當(dāng)前鈉離子電池電解質(zhì)中的基礎(chǔ)原理和研究進(jìn)展，并展望了電解質(zhì)未來(lái)發(fā)展方向。
 

　　基于上述研究基礎(chǔ)和技術(shù)積累，該技術(shù)中心研制出低成本、高安全、高性能的固態(tài)鈉離子電池。目前研發(fā)的固態(tài)鈉離子電池電芯能量密度超140 Wh/kg，電池模組比能量密度超110 Wh/kg。這一電池具有超高安全性，可通過(guò)針刺測(cè)試，不冒煙、不燃燒、不爆炸，并實(shí)現(xiàn)在二輪電動(dòng)車的示范應(yīng)用(圖2)。未來(lái)，該團(tuán)隊(duì)將按照不同應(yīng)用場(chǎng)景，重點(diǎn)瞄準(zhǔn)低速電動(dòng)車、新能源汽車48 V電源系統(tǒng)、家庭儲(chǔ)能等領(lǐng)域，持續(xù)開(kāi)發(fā)滿足市場(chǎng)系列鈉離子電池關(guān)鍵材料和核心技術(shù)。