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钠离子电池正飞快追赶锂电池
汽车公社    2021-02-28 17:47

Phillips 66与Faradion合研钠离子电池材料。

近日,据《美国商业资讯》报道,Phillips 66(纽约证券交易所代码:PSX)和法拉第公司(Faradion)开展了一项技术合作,以开发成本更低和性能更高的钠离子电池驱动的汽车。 而Faradion是英国首家开发钠离子电池汽车的公司之一。

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图注:Phillips 66高级工程师张亮正在测试小型电池,以评估Phillips 66碳产品作为钠离子电池负极材料的性能。

据悉,此次合作有望利用Phillips 66在研发特种碳材料的经验以及Faradion的钠离子电池领先技术。而Phillips 66是一家总部位于休斯顿的多元化能源制造和物流公司,已经就电池相关技术申请了多项专利。

Phillips 66能源研究与创新副总裁Ann Oglesby表示:“我们有世界一流的研究团队正在研究各种能源生产和存储技术,这些技术可帮助满足世界不断增长的能源需求,同时推进低碳未来。我们很高兴将部分资源与Faradion一起发挥作用,因为Faradion致力于使用高性能阳极材料,并将改变游戏规则的技术推向市场。”

其中,碳是首选的电池阳极材料,这也是Phillips 66选择法拉第的原因。根据德国德累斯顿的亥姆霍兹科研中心(HZDR)领导的德俄工作小组所发表的报告,纳米碳有助于改善目前电池的石墨阳极无法让足够的钠驻留的问题。

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就像报告指出的,采用超薄碳材料双层石墨烯,可以在阳极中储存比石墨更多的钠离子。如果未来能置换现在常用的石墨阳极,将石墨烯电极装设在锂电池中,能显著提升电池容量。

我们知道,目前汽车行业应用的都是锂离子电池,而且,之前由于研究投入太少,目前钠离子电池的性能仍比锂电池落后约20年。不过,与其他储能技术相比,钠离子电池技术有一个固有优势,因为其采用的是低成本、可持续且广泛可用的材料,不含钴,锂和铜,电池具有更高的安全性以及更好的热稳定性,算是一种安全、可持续、成本效益良好的高性能技术。

实际上,从化学属性来说,锂和钠这两种碱金属拥有非常相似的化学特性。而钠的取得更为容易,价格也会相对低廉。此外,钠离子技术制作负极无需稀有的锂盐,只要食用盐便足够。高性能的阳极可以使用褐煤、木材和其他生物质制成。生产过程中也不需要钴或类似的稀有物质。

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去年,钠离子电池的研发出现了一些突破性的进展。比如,根据一份去年五月份发表的报告,一颗由韩国研发的钠离子电池在经过约500次完整充电循环后,其电池容量才下降至原先的80%。

此外,由一个美中研究小组开发的另一种电池,在相同的电池容量下约能完成450次充电。而一个中国团队制作的钠离子电池虽然容量较小,但在经过1200次12分钟快充后,还留存70%的电池容量。

回头来说Faradion。2015年,它与Williams Advanced Engineering 公司以及牛津大学合作展示了全球首款钠电池驱动的电动车,一款电动自行车的演示器。法拉第的知识产权组合非常全面,包括各种专利系列,重点关注于电芯材料、电芯基础设施、电池组设计、安全性以及交通技术。

对于此次合作,Faradion首席执行官James Quinn表示:“此次合作协议将Phillips 66在硬碳阳极材料方面的优势与Faradion的钠离子技术相结合,以打造下一代高性能、可持续的储能技术。”

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他还表示,“我们的目标是进一步加速Faradion安全、低成本的钠离子能源技术的大规模工业化。我们期待Phillips 66能够为Faradion快速扩大电池市场份额提供支持,并共同为全球能源市场的转型做出贡献。”

由于锂(相对于钠)和钴资源的稀有,全球的研究人员们一直在寻找新的替代办法,包括固态电池。中科海钠 CEO 唐堃就说过,地球上的锂资源大概有不到 7000万吨,而钠的存量大概比锂大三个数量级,在整个地球的元素丰度中占2.3%,可谓取之不尽用之不竭。

令人欣喜的是,钠离子电池已不再只是一个理论概念。相关技术的突破似乎已近在眼前。最新的研究结果表明,目前已经有切实可行、价格合理而且节省资源的替代品可以取代昂贵的锂电池,甚至可能通过多层结构提高其性能。

国际领域加码钠离子电池研发,也带动了原先的一潭死水。2020年,美国能源部明确将钠离子电池作为储能电池的发展体系;欧盟储能计划“电池2030”项目将钠离子电池列在非锂离子电池体系的首位。

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当然,距离钠离子电池技术的完备、进行量产并用于电动车或手机上,还需要一段时间。不过一旦时机成熟,由于技术相似,将生产线从锂电池转为钠离子电池,成本应该不会太高。我们也期待这天的到来。

 

责任编辑: 3976DBC

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