在分布式电网储能应用中,钠离子电池(钠电)相比锂离子电池(锂电)存在一些潜在优势,使其在特定场景下可能更合适,原因如下:
成本:
资源丰富且价格低廉:钠是地壳中含量较高的元素之一,比锂丰度高 2 – 3 个数量级。碳酸钠资源丰富、价格低廉且稳定,10 年价格保持在 1000 – 4000 元 / 吨,而锂原材料价格持续上涨,截至 2022 年 2 月,电池级碳酸锂盐价格突破 45 万元 / 吨。
正极材料成本低:钠电正极材料多选用铁、锰、铜等元素,几乎摆脱对于丰度较低、价格昂贵的镍、钴元素的依赖,且选择范围更广;锂电正极材料通常需要使用到钴、镍等昂贵金属。
负极集流体成本低:钠离子电池负极集流体可用廉价的铝箔替换铜箔,能进一步降低电池成本。
性能特性:
宽温区适应性:钠电所用电解液体系温度窗口更宽,赋予其低温活性,适用温度拓宽至 – 40℃至 80℃,在 – 20℃下容量保持率大于 88%,远高于其他电池。比如在高寒地区的储能电站,钠电的这一特性使其能更好地适应环境温度变化,保证储能系统的正常运行,而锂电在低温环境下性能会大幅下降。
安全性能更优:钠离子电池内阻比锂离子电池更高,当电池短路时,放热功率低,瞬间发热少,温升低,减少了起火事故的发生频率;商用钠离子电池正极材料的热稳定性远高于锂三元材料;钠离子电池将集流体从铜箔换成铝箔,正极可以放电至 0V 而不会影响后续使用,使其在运输和保存过程中更安全,降低了电池的储运成本。
技术成熟度和产业发展潜力:
原理结构与锂电相似,可借鉴产业化经验:钠离子电池组成与锂离子电池类似,工作原理也相同,都是利用离子在正负极材料之间的可逆脱嵌实现充放电。这使得在锂电产业化发展过程中积累的经验和技术,如生产设备、工艺等,能在一定程度上应用于钠电的生产,降低钠电产业化的难度和成本,有利于钠电产业快速发展。
政策支持:国家政策对钠电产业大力支持,例如工信部明确推动钠离子电池产业化发展,将其技术列为重点专项,这为钠电在分布式电网储能等领域的应用推广提供了有力的政策保障。
不过,钠电目前也存在一些不足之处,比如能量密度相对较低、循环寿命有待进一步提高等。但随着技术的不断进步和完善,钠电在分布式电网储能领域的应用前景较为广阔。在实际应用中,需根据具体的储能需求、应用场景和成本等因素综合考量,选择最适合的储能技术。