三一技术装备:储能高增长,聚阴离子化合物有望收益
假设2025年全球电化学储能中钠离子电池渗透率为10%,G证券测算钠离子电池储能需求达到约25.0GWh,以平均价格0.72元/Wh计算,合市场空间180.0亿元。钠离子电池正极材料需求快速增长,国海证券测算2025年储能钠电正极材料需求为6.24万吨,以平均价格7万元/吨计算,合市场空间43.7亿元。
在理想情况下,钠离子能够完全进行可逆的脱出与嵌入,而不会造成晶体结构的破坏。电极材料对钠离子电池至关重要,研发理想的钠离子电池正极材料是推进钠离子电池的关键。当前钠离子电池正极材料主要有过渡金属层状氧化物类、聚阴离子类化合物和普鲁士蓝类化合物。
钠电正极原材料解决方案
聚阴离子体系具有较好的倍率性能和循环稳定性能,有望成为钠电中最适合长时储能的路线。聚阴离子体系循环寿命基本在4000次以上,理论循环次数可达10000次,较其他钠电正极体系具明显优势。聚阴离子类正极材料种类繁多,其中铁基化合物成本较低。
一、聚阴离子类化合物循环寿命稳定性高,最适宜储能
三种正极路线各有所长,未来或将共存。层状氧化物体系制备方法简单,比容量和电压较高,但在空气中稳定性差。聚阴离子体系具有较好的倍率性能和循环稳定性能。普鲁士蓝类化合物具有良好的结构稳定性和倍率性能,但存在结晶水难以除去和过渡金属离子溶解等问题。层状氧化物体系成熟度较高,预计率先实现产业化。而聚阴离子类有望成为其中最适合长时储能的路线以部分替代磷酸铁锂。
钠离子电池三种主流正极路线对比
二、聚阴离子体系循环寿命稳定性高
聚阴离子类化合物结构稳定,循环寿命高,工作电压高。聚阴离子化合物是由强共价键构成的三维框架结构,因此具有较高的结构稳定性。它的化学式为NaαMy(XaOb)Zw,其中M为过渡金属,α为磷、硫、硅、钨等,Z为F、OH等。其稳定的框架结构具有快速的钠离子扩散速率且离子脱嵌过程中体积变化小、相变少,从而保障了在钠离子电池中良好的循环稳定性、热稳定性和优异的安全性。聚阴离子体系循环寿命基本在4000次以上,理论循环次数可达10000次。
聚阴离子化合有较高的工作电压
钠电工作电压主要取决于正负极电势差
三、聚阴离子类正极材料种类繁多
聚阴离子化合物的种类繁多,各有特点,可于多种情况下应用;按阴离子种类可分为磷酸盐、焦磷酸盐、氟磷酸盐、混合磷酸盐等。磷酸盐扩散速率快,但容量较小;焦磷酸盐类电压高,成本较低,但容量小;氟磷酸盐类电压高,扩散速率快,但含钒毒性较大。详细对比可见以下表格:
不同类型的聚阴离子类化合物正极优缺点
(本文来自三一技术装备有限公司)
责任编辑:Miranda
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