全固态电池电解质的规模化量产,让启航新能源在车用新能源材料领域站稳了全球领航地位,但林舟的目光,早已投向了新能源产业的另一大核心赛道——储能。全球能源转型的浪潮下,光伏、风电等可再生能源的装机量呈爆发式增长,储能市场的需求缺口逐年扩大,而传统锂离子电池因锂资源稀缺、价格波动大,难以满足储能场景的低成本、大规模应用需求。钠离子电池凭借钠资源储量丰富、成本低廉、低温性能优异的特性,成为储能领域的最优解,也成为启航打造新能源产业第二增长曲线的核心布局方向。
此时的钠离子电池行业,正处于技术突破的关键期,行业普遍面临三大痛点:硬碳负极与电解液的适配性差,导致电池循环寿命不足1500次;正极材料的容量偏低,能量密度难以突破160Wh/kg;上下游产业链协同不足,原料、材料、电池、应用端各自为战,制约了产业化进程。科力奇等国外巨头虽已布局钠离子电池电解液研发,但仍停留在实验室阶段,尚未实现商业化突破。启航新能源凭借在电解质研发领域的技术积淀,顺势启动“钠电启航计划”,聚焦钠离子电池电解液与正极材料的协同研发,目标是打造适配储能场景的高稳定性、低成本钠离子电池材料体系,同时构建全产业链生态,推动钠离子电池的规模化应用。
“钠电不是锂电的补充,而是新能源产业的全新赛道,尤其是储能领域,钠电将成为主流。”在“钠电启航计划”启动会上,林舟向研发团队与联盟成员明确方向,“我们要发挥电解液研发的核心优势,联动上游钠资源企业、中游电池厂商,攻克材料适配难题,同时牵头成立钠离子电池产业联盟,打通从资源到应用的全产业链,让中国的钠电技术引领全球产业化进程。”
陈默带领的研发团队,将攻坚的首个目标锁定在硬碳负极适配电解液的研发上。钠离子电池的硬碳负极在充放电过程中,会出现严重的界面副反应,导致SEI膜不稳定、电解液持续消耗,这是制约循环寿命的核心原因。与锂离子电池不同,钠离子的半径更大,脱嵌过程中对电极的冲击更强,对电解液的成膜性能、兼容性要求更高。研发团队从电解液的溶剂体系、成膜添加剂、锂盐替代三个维度入手,展开了上千次的配方实验。
最初,团队尝试将锂离子电池电解液的配方简单改性后应用于钠电,但效果极差,循环500次后容量保持率仅为40%。研发团队随即调整思路,摒弃锂电电解液的研发惯性,针对钠离子的特性重新设计溶剂体系——采用碳酸乙烯酯(EC)与碳酸二乙酯(DEC)的复合溶剂,搭配自主研发的新型钠盐,提升电解液的离子电导率;同时筛选出专属的成膜添加剂,在硬碳负极表面形成一层致密、柔韧、高稳定性的SEI膜,有效抑制界面副反应的发生。为了提升低温性能,团队还在电解液中引入了氟代溶剂,让电池在-20℃的低温环境下,放电容量保持率仍达85%,完美适配储能电站的户外应用场景。
在电解液研发取得突破的同时,研发团队同步推进正极材料的研发。针对层状氧化物正极材料容量偏低、结构稳定性差的问题,团队采用“元素掺杂+形貌调控”技术,在镍钴锰酸钠正极材料中引入微量镁、钛元素,优化晶体结构,提升材料的容量与循环稳定性;同时通过喷雾干燥法制备球形正极材料,改善材料的振实密度,进一步提升电池的能量密度。经过半年的日夜攻坚,启航的钠离子电池材料体系终于实现突破:自主研发的高稳定性钠基电解液,与硬碳负极的适配性达到行业领先水平,搭配改性层状氧化物正极材料,组装的钠离子电池能量密度突破180Wh/kg,循环寿命达2000次,-20℃低温放电容量保持率85%,且电池综合成本较锂离子电池降低35%,完全满足储能场景的应用需求。
实验室的技术突破只是第一步,钠离子电池的产业化,离不开全产业链的协同支撑。钠资源的开采、钠盐的制备、硬碳负极的生产、电池的封装、储能场景的应用,每个环节都需要紧密配合,而当时的行业现状,却是上下游环节脱节,核心原料产能不足,应用场景尚未打开。为了破解这一难题,启航新能源依托全球新能源核心材料创新联盟的资源,牵头成立了钠离子电池产业联盟,首批吸纳了国内60余家企业加入,涵盖上游钠矿开采、钠盐生产企业,中游硬碳负极、电池隔膜、电池封装企业,下游储能电站、低速电动车、通信基站应用企业,形成了“资源-材料-电池-应用”的完整产业链布局。
启航为钠离子电池产业联盟制定了清晰的发展规则:开放钠电电解液与正极材料的基础专利,联盟成员可免费共享;建立原料与产品的协同供应机制,上游钠资源企业优先为联盟内材料企业供货,中游材料企业优先为联盟内电池厂商配套;设立钠电技术创新基金,首期注资5亿元,扶持联盟内企业的技术研发与产能建设;搭建应用示范平台,联合下游应用企业打造钠离子电池的示范应用场景,加速市场推广。
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