中科海纳《钠离子电池技术与产业化进展》-调研纪要

中科海纳《钠离子电池技术与产业化进展》202211291.公司的介绍l陈力泉院士是中国锂电界的泰斗。 他很早就提出了电动中国的概念，同时也指出如果全世界的车都用锂离子电池，电能也都用锂离子电池来存储，锂资源是不够的。所以我们一定要考虑新的电池，钠离子电池就是首选。 在这样的背景下，胡勇胜研究员作为陈老师的学生在2011年就开始投身钠电的研究。 2014年就首次发现了铜的电化学活性，提出了铜基层状氧化物作为钠离子电池正极材料的概念。 2015年又首次提出可以使用低成本的煤机碳材料作为钠离子电池的负极材料。l2017年中科海纳正式成立。 那么中科海纳的创始团队就包括了陈力泉院士、胡勇胜研究员、李泓研究员和唐堃博士。胡勇胜研究员和李泓研究员都是陈老师的学生。 那么公司成立之初，聘请了唐堃博士作为总经理，现在他担任公司的执行董事长。 l自2011年开始，这个团队就从电极材料的基础研发一步步做。 做到材料的放大、制备和生产，再做到单体的电池，再从单体电池做到模块。 那么把模块做到能够用在电动自行车、低速电动车和储能系统，在这些领域做一步步的示范应用。 可以说用板凳十年冷十年磨一剑来形容是不过分的l中科海纳是以源头创新为核心优势的钠锂电池企业，正极就是铜基的层状氧化物，负极就是煤基碳材料，可以说这是成本最低、产业化价值最高的技术路线。 那么中科海纳拥有原始的专利，也完成了全球性的专利体系布局。 正极就是钠、铜、铁、锰这样的层状氧化物，发明专利已经在中国、日本、美国、欧盟等国家获得授权。负极就是煤基的碳负极材料已经在中国、美国、日本获得授权。 l对中科海纳这边做一个简单的小结，就是中科海纳致力于高性价比的电化学储能体系的研发和制造。 提供可持续的高性价比的储能电池，底层技术来源于中科院的物理所，已经建立起全球性的核心技术专利体系。产品已经在短途动力和多种储能的应用场景实现了示范的验证。 同时首条的钠离子电池商量产线已经投产。 产业化进程可以说是国际领先的2.产业化布局l产业基地布局：公司的总部在北京，江苏的溧阳是研发基地。那么实际上现在的市场和公司的运营也在江苏溧阳。 山西的太原作为正负级材料的生产基地，那么在阜阳建立了电池的生产基地，在山西的阳泉与华阳股份合作也是我们的合作伙伴了，建立电芯的合作生产基地。 l材料产业化进程：今年的3月份一期年产各2000吨正负级材料的生产线已经建设完成，并且已经运行了半年。计划在明年完成2万吨的正级、1万吨的负级材料生产线建成并投产。 在2024年计划完成10万吨的正级、5万吨的负级材料生产线的建设l电芯产业化进程：今年9月份在安徽阜阳建立了一条1GWh的钠离子电池生产线，应该说是全球首条真正意义上的钠离子电池量产线，目前正在试生产。 计划在明年把阜阳的这条生产线扩产到3-5GWh，会增加一些新的产品型号。 计划在后年与客户合作，把生产线的产能逐步扩大到10GWh以上，产品的型号也会更丰富。 l储能系统的示范与推广：在2020年就已经实现了100kWh的钠离子电池储能电站的启用。 在2021年，1兆瓦时的储能系统在山西太原也投入了运行，也获得了国家能源局的首台套的认定。明年开始实现百兆瓦时钠离子电池储能系统的推广应用。 l简单的总结中科海纳的产业化安排：是以材料为基础的全产业链的能力。其中正负级材料和电解液是基础。 电解液是和一个合作厂家共同研发生产。 材料体系主要构建了钠离子电池产业化的基础。 要以电芯的产能为依托，进行钠离子电池电芯的定义和定型，要引导技术规格跟制造工艺的标准化。储能系统的示范推广主要目的是探讨不同场景下钠电系统的技术架构。 寻找合理的技术体系，促进钠离子电池技术、电储能系统的快速应用3.中科海纳的产品和技术展望l技术跟产品规划方面是针对正负极材料的容量提升的计划。 目前正极材料大概是130mAh每克，负极大概是320mAh每克（这些都是扣除了首次效率的有效容量）。未来可以每一年都有一个稳步的提升。 估计在2024年，材料的能量密度就可以支撑电芯达到目前的磷酸铁锂的水平。未来可以对现在的磷磷酸铁锂的水平有所超过。 l能量密度方面：这里列出了体积能量密度（非质量能量密度），主要是因为质量能量密度在不同的产品形态跟结构差异比较大，不好做简单的比较。 同时在储能领域，体积能量密度更为重要有效性更高，所以这里就列出了体积能量密度作为对照。磷酸铁锂的体积能量密度目前大概是360Wh/L。 钠离子电池现在我们做到的是280Wh/L，计划明年提升到330Wh/L，后年就能够和现在的磷酸铁锂的电池能量密度的水平相当，未来也能够再超过这个水平。 l循环寿命方面：现在大概是3000到4000次的水平。 随着材料和电池的量产，那么整个的材料跟电芯的稳定性也包括杂质的含量都能够得到有效的改善。循环次数提升到6000次预计是比较快的。 再往后可以逐步的提升到8000次和1万次。 这里边需要指出的是循环寿命的提升跟能量密度提升并不是完全同步的。一般来说，能量密度高的电芯循环寿命会低一些。 那么循环寿命高的电芯，能量密度也会设计的稍微低一些。 l电芯规划方面：n圆柱电芯：小的圆柱电芯现在我们设计的是26700，从3Ah起步，可以快速的提升到3.5-4Ah，寿命大概3000到5000次，主要用于小动力和小储能场景。 中等尺寸的圆柱我们定义的是32140，大概从12Ah起步，后边快速提升到15Ah。 未来还有46系列的圆柱跟60系列的圆柱，单体容量大概的30和50Ah，寿命大概也是3000次到5000次，这个是未来圆柱的主力形态，有比较广泛的应用（除了小动力和小储能之外，像A00级的乘用车、户用储能、工商业储能可能都是未来的主力产品）n方形电芯：小的方形是27148，这个系列也比较通用，主要用于小型储能，包括一些启动电源。 60160产品更多的适合于家庭储、工商业储也有通信领域的备用电源。大的方形电池最常见的就是72173207的大方形。 磷酸铁锂里边广泛用于电力储能。 钠离子电池可能从240Ah起步，后边提升到280Ah或者是到300Ah，循环寿命5000次到8000次，未来提升到1万次以上，主要用于大型的电力储能，还有工业车辆和商用车等领域简单的总结一下就是未来的技术提升，更多的实际上来自于正负级材料和电解液的性能提升，这是主要因素。 主要的产品形态还是和磷酸铁锂电池对应的中大尺寸的圆柱和方形电形。