工业储能用钠电比锂电更合适的原因主要有以下几点:
成本:钠元素在地壳中的含量丰富,远高于锂元素,原材料碳酸钠的价格也较为低廉稳定,这使得钠离子电池的原材料成本相对较低。例如,根据中科海钠团队的研究,铜基钠离子电池原材料成本为 0.29 元 / Wh,而磷酸铁锂电池材料成本为 0.43 元 / Wh,钠电成本比锂电低约 1/3。并且钠离子电池在正极材料的选择上可以减少对价格昂贵且丰度较低的镍、钴元素的依赖,负极所用硬碳工艺要求也更低,具备低成本潜力。同时,钠离子负极集流体可使用更为廉价的铝箔替代传统锂离子电池中的铜箔集流体,能进一步降低电池成本。
安全性:钠离子电池的安全性能相对较好。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。而且商用钠离子电池正极材料的热稳定性远高于锂三元材料,更加安全。此外,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。
低温性能:钠离子电池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 – 40~80°C,在 – 20°C 下容量保持率大于 88%,远高于其他电池。这使得钠离子电池在高寒地区的储能电站中效率更高,能够解决冬季电动车充电难以及高寒地区储能电站效率低的问题,而锂电池在低温环境下性能会受到较大影响。
资源分布:锂资源的分布不均,且大多数集中在南美洲等地区,这导致各大电池厂商存在供应焦虑。而钠资源分布广泛,不受地域限制,这对于工业储能的大规模应用来说是一个重要的优势,能够减少对特定地区资源的依赖,保障供应链的稳定性。
性能满足需求:虽然钠离子电池的能量密度目前比发展成熟的磷酸铁锂电池低 10% – 20%,但在储能领域,对电芯能量密度的要求并非特别敏感,而钠离子电池的能量密度已能满足多数储能应用场景的需求,且其循环寿命也在不断提升,未来还有进一步优化的空间4。