彻底阻断热失控?固态钠电迎来新突破。
近日,中国科学院物理研究所胡勇胜团队在《自然·能源》发表最新研究成果,一种具有自保护功能的可聚合不燃电解质(polymerizable non-flammable electrolyte,下称PNE),全球首次在安时级钠离子电池中实现彻底阻断热失控。
固态钠电如何彻底阻断热失控?胡勇胜团队构建了“热稳定性-界面稳定性-物理隔离”三位一体的智能安全防护体系。
利用 NaBF4为主盐,NaPF6为辅助界面调控剂构建双盐体系,解决了硬碳负极兼容难题,优化了电极-电解液界面。
当电池温度异常升高至150℃以上时,PNE会自动由液态固化为致密屏障,并且在3.5Ah钢壳圆柱钠离子电芯中实现 300℃ 高温下不发生热失控,顺利通过针刺试验,电芯不冒烟、不起火、不爆炸。
该电解液除了在圆柱电池中得以发挥安全性能,还在4.3V、211Wh/kg(基于电芯重量计算)的高电压、高比能Ah级软包电芯中,依然保持稳定运行并通过针刺试验。
值得一提的是,该研究所用材料均为成熟工业化产品,具备极高的产业化基础。
钠电池与固态电池在过去两年内被反复比较,产业化过程曾呈现此消彼长的状态。
作为锂电企业新技术标的,固态电池与钠电池之间有着奇妙的“嫡庶之分”。
前者被寄予锂电池终极形态的厚望,投融资热度更高、产能布局更快。
而后者的产业化则更显得磕磕绊绊,在商业化泥沼中打滚多年,才最终在今年迎来多家头部的加持。
需要注意的是,国内固态电池的研究是以锂电池为基础的,且技术路线更加多元,量产时间表更加明确。
反观钠电池,前期主要以新势力打头阵,尽管目前已有7家锂电巨头发布钠电池,但产能规划较为模糊。
固态钠电产业链“雏形”已现
固态+钠电是否正在为电池市场提供新思路、新题材?亦或者只是材料体系之间的排列组合?
目前已经有兆钠新能源、众钠能源、中科海钠、多氟多、格美林、法恩莱特等超20家企业布局固态钠电,涵盖材料、电池、设备等环节。
从产业链面上来看,固态钠电早期的参与玩家仍以新势力为主,也成为新势力们目前与锂电巨头拉开差距的主要抓手。
具体来看,电池企业是主要玩家,目前较多的还是实验室到中试线阶段。
早在2021-2023年,比克电池就提出了“半固态+钠电”的概念。
彼时,比克电池历经大量钠电电解液添加剂试验研究发现,在以层状氧化物钠电正极产气为主的情况下,正极成膜添加剂可以有效抑制正极与电解液的副反应,从而大幅提升电池高温循环性能。
2023年后,固态钠电投融资开始显现,产能规划也更加激进。
兆钠新能源当时获数千万元战略轮融资,用于中试线基地完成建设并投产、5GWh量产基地正式量产、研发人员扩充等投入。
2024年3月,毅华新能源获数千万元天使轮融资,所得资金主要用于实验室建设和产品开发。其研究的方向主要为低成本固态电解质材料设计的双极性钠离子电池以及关键固态电解质材料。
2025年,众钠能源官宣其固态钠电中试线开建,项目规划总产能2.5GWh,一期中试线产能0.5GWh。
除了以上玩家,零壹肆、青钠科技、乐普钠电、传艺钠电、珈钠能源、盘古新能源、华宇钠电、立方新能源、钠创、寒暑科技、钠方新能、维科等都已发布相关研究进展。
材料及设备企业方面,多氟多、格林美、法恩莱特等都已发表固态钠电的相关专利。
可以理解为,固态钠电概念不是产业链小范围的圈地自嗨,而是吸引了材料、电池、设备全链的技术储备。
性能提升,目标是超越锂电?落到实处,固态钠电池能带来性能升级有哪些?
首先是能量密度。从目前公开的固态钠电池能量密度上看,普遍在200Wh/kg以上,其超越的不仅是现有钠电池能量密度,未来目标是实现对锂电池的超越,向300Wh/kg突破。
如众钠能源固态钠电能量密度可超350Wh/kg、兆钠新能源产品能量密度突破348.5Wh/kg等。
其次是安全性。安全无上限,固态电解质的导入,将打开更多钠电应用场景,如大型储能、户外移动电源、家庭储能、电摩等。
中科海钠在2026钠电产业生态大会上表示,180Wh/kg以上高能量密度(钠电)需依托部分固态化保障安全,金属钠不容易长枝晶,固态电解质也更好处理。
不仅如此,中科海钠在会后采访中提到,氧化物路线是提升钠电能量密度的路径之一。
其他企业方面,众钠能源的选择的是聚合物技术路线,目前也有隐功、兆钠等企业在布局无负极的(半)固态钠电、华宇则在布局聚凝胶固态钠电池。
无论电池技术发展得如何前沿,最终都离不开商业落地的考验。
目前固态锂电池同样面临着商业化难题,固态钠电池能否成为下一个技术颠覆型的电池产品,关键在于市场是否买单,切忌利用目前的技术红利去营造产业化泡沫,提前透支市场期待。
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