2023钠电池产业生态圈会议暨企业家峰会现场
电池百人会-电池网7月28日讯（肖何 梁小婧 江苏无锡报道）7月28日，由江苏省贸促会指导，无锡市锡山区人民政府、无锡市贸促会主办，中关村新型电池技术创新联盟、中国电池网承办的2023钠电池产业生态圈会议暨企业家峰会在无锡锡山区召开。本次会议以“电车钠纪元，产业新动能”为主题，深度聚焦电池新能源产业前沿技术、深度解读应用前景及未来趋势，为产业发展提供新思路、新动力，推进优质项目投资活动，力争打造有价值、高规格、有影响力的电池新能源产业交流平台。
中国科学院青岛生物能源与过程研究所博士/研究员赵井文
28日下午，中国科学院青岛生物能源与过程研究所（下文简称：中科院青能所）博士/研究员赵井文在会上发表了题为《钠电池热失控机理及解决策略》的主题演讲，分享了钠离子电池研究背景、原位固态化钠电池技术、钠离子电池产业化希望等，电池网摘选了其部分精彩观点，以飨读者：
据赵井文介绍，规模储能是双碳战略的重要一环，保证新能源的高效利用，二次电池是核心技术，市场非常庞大。铅酸电池和锂离子电池分别主导了目前低端和高端的电池市场。但是对于未来大规模储能的需求，铅酸电池污染严重，世界各国已经颁布无铅化的发展要求；锂离子电池性能优异，我国生产了全世界70%的锂电池，但是锂资源自给率很低，80%锂原料需要进口，一旦资源卡脖子，新能源产业就会瞬间冻结，亟需发展低成本、高可靠的替代互补技术作为支撑。
“在这个背景下，钠离子电池脱颖而出，尤其是钠储量超过锂1000倍的优势，是一种应对规模储能的重要技术路线。”赵井文分析称，我国钠资源丰富，产业健全，是钠金属生产的第一大国，相关产品的来源也十分丰富，可以自给自足，同时可以对外输出，降低我国对锂资源的过度依赖。此外，钠电池与锂电池属于技术同源，原理、工艺、性能非常接近，可共用生产线，成本可降低40%，同时有望对铅酸电池进行全面替代。
赵井文还强调，常规液态钠离子电池安全性不足需引起重视。在他看来，电池安全问题，尤其是热安全，是电池规模化应用必须考虑的问题。
赵井文表示，电池热失控主要是在热-电-机械滥用条件下引发的电池内部一些列自放热副反应，传统钠离子电池采用液态电解液体系，具有易燃、易泄露等问题，而且有机溶剂高SOC电极材料反应剧烈，产热产气。
中科院青能所对钠离子电池安全性进行了详细表征，发现钠电池并未比锂电表现出更优的热安全性，热滥用（如高温）、电滥用（如过充、内部短路、外部短路）和机械滥用（如穿钉、挤压）等条件下引起电池内部副反应，也容易导致钠电池温度升高，最终引起热失控。
“由此可见，钠电池的安全仍有待提高。通过大量锂离子电池历史发展的经验和教训来看，要确保新型电池在新兴领域的顺利推广，需要同时评估使用安全性，尤其国外前期钠硫电池引发的事故，造成的恶劣影响，谁也不想成为反面典型。”赵井文说，“因此我们一直在思考什么才是钠离子电池的理想形态。从安全角的度看，我们必然需要将溶剂最少化，抑制副反应及热致气体串扰。电解质本身还需要具有本征的低闪点和不可燃性，而且耐压，抗冲击，保证机械滥用情况下的安全运行。阻止SEI溶解及过渡金属穿梭同样需要关注，这决定了钠离子电池的寿命。在此基础上进一步匹配高容量的正负极，那必然是十分吸引人的。综合来看，要实现我们的期待，固态化是提升钠离子电池综合性能的最佳解决方案之一。”
但是固态钠离子电池的技术瓶颈同样突出。例如，由于钠离子体积更大，其固相电导率低及界面稳定差是极大的挑战。针对这一问题，中科院青能所从材料、制备及方法几个方面同时攻坚：以功能化、有序化的思路结合高性能钠盐/固化单体的设计发展固态钠离子电解质新体系，以连续化和原位化的思路研发固化技术，兼顾轻量化和界面有效性，同时利用多场耦合的表征方法实现多尺度表征。
此外，在材料设计创新方面，赵井文介绍，针对NaPF6热稳定性差，易水解产腐蚀性HF的问题，中科院青能所自主设计合成了一系列硼中心钠盐，热稳定性好且不产HF；设计合成了一系列用于原位聚合固化的新型酰胺丙烯酸酯类阻燃单体，保证了原位聚合固态电解质的安全性。
不过，单独的聚合物难以维持电导率和机械稳定性。中科院青能所还同时具备陶瓷固态电解质批量化技术，具备固态硫化物、氧化物电解质自主开发能力，粒径可控，支持中高温等应用场景固态钠离子电池开发；经过改性后的陶瓷固态电解质，室温离子电导率可达>10-3 S cm-1；产品杂质含量少，可开展大批量生产。
中科院青能所对原位固态化钠电池电芯制备工艺技术进行创新，导入多孔集流体和预钠化技术提升能量密度和寿命：打孔集流体技术，可提高电池浸润性并降低电解液用量；预钠化技术能够补偿活性钠的损失，能够显著提高电芯首效，提升循环稳定性。
“多孔集流体本身是为传统的超级电容器预离化所开发的，但这个技术对全固态电池非常友好，不仅可以充分实现单体预钠化实现，还可以保持高的离子传导。”赵井文还提到，通过设备创新，中科院青能所实现电芯单元结构连续化制备，进而通过深度共熔环境保证聚合单体的高浸润性以及充分的原位固化。
最后，赵井文还透露，中科院青能所在固态钠离子电池相关专利方面已有所布局，且建设了完备的固态电池中试生产、检测与系统集成验证平台，形成了完善的研发与规模化制备能力，实现了从电池单体、模组及系统的制备。在继承前期的工程化和研发基础，该所将在钠离子电池方面继续攻坚，助力低成本、高安全、高能量电池技术发展。
（以上观点根据论坛现场速记整理，未经发言者本人审阅。）
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