中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)可再生能源高比例接入電網(wǎng)的必要手段。眾所周知，我國(guó)政府承諾2030年左右碳排放達(dá)到峰值，煤電占比逐步下降，可再生能源將實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展，并大量接入到電網(wǎng)。但可再生能源發(fā)電具有的波動(dòng)性、間歇性與隨機(jī)性會(huì)對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)挑戰(zhàn)。
可再生能源發(fā)電的特性也制約了其自身發(fā)展的速度。如果發(fā)電側(cè)加入儲(chǔ)能設(shè)備則可以完美解決上述問題。發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能可以對(duì)自然能源出力進(jìn)行平滑甚至搬移，采用虛擬同步發(fā)電技術(shù)讓光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特性接近火力發(fā)電等同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的手段。比如我國(guó)青海、甘肅、新疆等地，夜間送出白天儲(chǔ)存的太陽(yáng)能電力，錯(cuò)峰送出風(fēng)電，可大幅度平滑西部可再生能源出力，降低電網(wǎng)峰值容量投資，增加電網(wǎng)可調(diào)度性。此外,發(fā)電側(cè)安裝儲(chǔ)能也可以參與電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰、替代旋轉(zhuǎn)備用容量等輔助服務(wù)，無(wú)需建設(shè)常規(guī)能源就可以解決電網(wǎng)安全問題，使新能源走上健康發(fā)展的道路。而且，從目前的示范項(xiàng)目看，無(wú)論是電能質(zhì)量還是響應(yīng)速度，儲(chǔ)能調(diào)頻遠(yuǎn)比常規(guī)旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)越。
儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性在持續(xù)的示范與應(yīng)用中得到快速提高，據(jù)測(cè)算，未來(lái)兩三年內(nèi)，我國(guó)儲(chǔ)能設(shè)備安裝量或?qū)?shí)現(xiàn)七到十倍的增長(zhǎng)，大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展蓄勢(shì)待發(fā)。而德國(guó)、日本、澳大利亞這些電價(jià)高的國(guó)家，儲(chǔ)能已接近具備經(jīng)濟(jì)性，隨著儲(chǔ)能設(shè)備成本的進(jìn)一步降低，很快將具備投資價(jià)值。
事實(shí)上，我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)已獲得了巨大的突破。國(guó)內(nèi)鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池、鈉硫電池、超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能、超級(jí)電容等主流儲(chǔ)能技術(shù)的成本已經(jīng)有了大幅降低。
不可否認(rèn)，目前儲(chǔ)能成本偏高，且還沒有形成規(guī)模效應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)成本也很難降下來(lái)，但我們必須以發(fā)展的眼光來(lái)看儲(chǔ)能。新興技術(shù)的發(fā)展是都在持續(xù)的示范與應(yīng)用中逐步提高的。
國(guó)家從《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》，到《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，都致力于從頂層設(shè)計(jì)、多能互補(bǔ)、微電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程等方面進(jìn)一步推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用及成本下降。
國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局2022年發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，規(guī)劃給出了我國(guó)“十四五”時(shí)期現(xiàn)代能源體系建設(shè)的主要目標(biāo)。其中，新增關(guān)鍵技術(shù)突破領(lǐng)域達(dá)到50個(gè)左右，鈉離子儲(chǔ)能技術(shù)列入其中。
鈉離子電池技術(shù)適應(yīng)了降成本、提升安全性的需要，目前成為傳統(tǒng)鉛酸電池、鋰離子電池之外的另一主流儲(chǔ)能技術(shù)。
鈉離子電池同鋰離子電池相比有一定優(yōu)勢(shì)。鈉鹽原材料儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元正極材料，原料成本降低一半；由于鈉鹽特性，允許使用低濃度電解液(同樣濃度電解液，鈉鹽電導(dǎo)率高于鋰電解液20%左右)降低成本；鈉離子不與鋁形成合金，負(fù)極可采用鋁箔作為集流體，可以進(jìn)一步降低成本8%左右，降低重量10%左右；由于鈉離子電池?zé)o過放電特性，允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg，可與磷酸鐵鋰離子電池相媲美，其成本優(yōu)勢(shì)明顯，有望在大規(guī)模儲(chǔ)能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。
鈉離子電池與鋰離子電池又有不同。內(nèi)部電荷載體不同，兩者離子半徑不同，這半徑差別導(dǎo)致鈉離子電池的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及鋰離子電池；鋰離子的負(fù)極可以使用石墨，但是鈉離子幾乎不能在石墨中脫嵌/嵌入，容量很??；其他碳材料經(jīng)過處理最多可以達(dá)到差不多300多毫安時(shí)；離子在正極中的容量很小，只有一百多毫安時(shí)；鈉離子在正負(fù)極中嵌入/脫嵌阻力很大，源于半徑大；可逆性差，不可逆容量損失大。
為了持續(xù)推動(dòng)鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展，增加對(duì)鈉離子電池研究進(jìn)展的了解，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)《電源技術(shù)》編輯部計(jì)劃組織一次主題為“鈉離子電池技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用”的線上學(xué)術(shù)講座。
會(huì)議邀請(qǐng)了數(shù)位從事鈉離子電池技術(shù)研發(fā)的產(chǎn)業(yè)專家，從事鈉離子材料研究和機(jī)理研究的高等學(xué)府、研究院的教授學(xué)者，共同分享他們近期在鈉離子電池技術(shù)方面的研究進(jìn)展及成果。
會(huì)議時(shí)間：7月22日周五下午13：30-17：00
會(huì)議方式：線上，騰訊會(huì)議平臺(tái)
會(huì)議主持：唐堃
會(huì)議報(bào)名：注冊(cè)報(bào)名，免費(fèi)
會(huì)議組織：中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)《電源技術(shù)》編輯部
協(xié)辦：中科海鈉科技有限責(zé)任公司、中電科能源股份有限公司
演講嘉賓和演講題目介紹：
唐堃
博士，中科海鈉科技有限責(zé)任公司執(zhí)行董事長(zhǎng)，高級(jí)工程師。北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院本科，博士畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院物理研究所。曾在德國(guó)馬克斯普朗克固體研究所Maier組做訪問學(xué)者，曾任國(guó)家能源投資集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院電池材料部門經(jīng)理。長(zhǎng)期從事鋰/鈉離子電池，能量存儲(chǔ)與能量轉(zhuǎn)化等方面研究。目前已在國(guó)際重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文30余篇，申請(qǐng)國(guó)際專利一項(xiàng)，中國(guó)專利五十余項(xiàng)。目前致力于高性能低成本鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)。
報(bào)告題目：面向儲(chǔ)能應(yīng)用的新一代電化學(xué)體系---鈉離子電池
內(nèi)容簡(jiǎn)介：電化學(xué)儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的重要技術(shù)路徑。目前二次電池主要以鉛酸電池和鋰離子電池為主，其中鉛酸電池污染嚴(yán)重、能量密度低、循環(huán)壽命短；鋰資源儲(chǔ)量有限，分布極不均勻（約70%在南美洲且我國(guó)目前80%鋰資源依賴進(jìn)口，存在“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)），2021年碳酸鋰的價(jià)格已創(chuàng)近年來(lái)新高，鋰離子電池成本持續(xù)升高，難以同時(shí)支撐新能源汽車和儲(chǔ)能電站的需求和發(fā)展。
發(fā)展鈉離子電池可緩解因鋰資源短缺及分布不均引發(fā)的儲(chǔ)能電池發(fā)展受限的問題，可逐步取代環(huán)境污染嚴(yán)重的鉛酸電池，產(chǎn)業(yè)化前景相當(dāng)樂觀，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義，同時(shí)符合國(guó)家能源安全發(fā)展政策。
本報(bào)告包括發(fā)展鈉離子電池的必要性，可行性，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展和未來(lái)展望。
曹鑫鑫
中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院特聘副教授，碩士生導(dǎo)師。Rare Metals、中南大學(xué)學(xué)報(bào)（英文版、自然科學(xué)版）、無(wú)機(jī)鹽工業(yè)青年編委，F(xiàn)rontiers in Chemistry，Materials客座編輯。能源材料與器件專家委員會(huì)委員，中國(guó)有色金屬產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家委員會(huì)委員，中國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)員。主要從事鈉離子電池材料與電化學(xué)過程研究，包括高電壓、多電子交換正極材料；表界面調(diào)控；離子、電子輸運(yùn)解析等。在國(guó)內(nèi)外知名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文50余篇，包括Advanced Materials，Advanced Energy Materials，Nano Energy，Advanced Science，Nano Research，Science China Materials，Carbon Energy、物理化學(xué)學(xué)報(bào)等，引用3000余次，H-index=26。曾獲湖南省芙蓉學(xué)子學(xué)術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)、中南大學(xué)十佳青年、優(yōu)秀班導(dǎo)師等榮譽(yù)。
報(bào)告題目：鈉離子電池多電子交換磷酸鹽正極材料研究
內(nèi)容簡(jiǎn)介：鈉離子電池因其原材料豐富、資源成本低廉及安全環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn)，在電化學(xué)規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域和低速電動(dòng)車中具有廣闊的應(yīng)用前景。鈉離子電池目前面臨能量密度偏低、循環(huán)壽命不足的問題，離應(yīng)用尚有距離。開發(fā)低成本、高比能、長(zhǎng)壽命正極材料是突破技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵所在。NASICON型磷酸鹽具有穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)、可調(diào)的工作電壓和三維的離子遷移通道，是極具研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景的一類正極材料。通過合理調(diào)控其氧化還原對(duì)可實(shí)現(xiàn)多電子轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步提升電池能量密度。通過理論計(jì)算指導(dǎo)材料組成設(shè)計(jì)，結(jié)合氧化還原對(duì)調(diào)控、微納米有序組裝、表面包覆和多維度導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑制備多電子交換NASICON型正極材料。通過正極材料儲(chǔ)鈉電極過程表征揭示材料的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律和性能強(qiáng)化機(jī)制。匹配硬碳負(fù)極、優(yōu)化電池制備工藝，獲得性能優(yōu)異的鈉離子全電池，實(shí)現(xiàn)從材料到實(shí)用儲(chǔ)能器件的統(tǒng)籌優(yōu)化。
張俊
天津大學(xué)化工學(xué)院助理研究員。博士畢業(yè)于清華大學(xué)，師從楊全紅教授。曾榮獲清華大學(xué)蔣南翔獎(jiǎng)學(xué)金、清華大學(xué)優(yōu)秀博士論文、清華大學(xué)優(yōu)秀博士畢業(yè)生、北京市優(yōu)秀畢業(yè)生等。博士畢業(yè)論文入選了施普林格出版集團(tuán)的 Springer Theses 叢書。主要研究方向?yàn)殁c離子電池“篩分型碳”負(fù)極及其電化學(xué)界面，相關(guān)研究成果以通訊作者或第一作者發(fā)表在Nat. Commun., Natl. Sci. Rev., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater.等期刊。
報(bào)告題目：鈉離子電池“篩分型碳”負(fù)極
內(nèi)容簡(jiǎn)介：鈉離子電池是兼具低成本和高安全的新型儲(chǔ)能器件，有望逐步進(jìn)入發(fā)展“快車道”。硬碳是鈉離子電池最具實(shí)用化潛力的碳負(fù)極材料，但硬碳負(fù)極低電位平臺(tái)的產(chǎn)生機(jī)制仍存爭(zhēng)議，且硬碳復(fù)雜的微納結(jié)構(gòu)與低電位平臺(tái)的關(guān)聯(lián)機(jī)制尚不明確，嚴(yán)重制約了高能量密度鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。本次匯報(bào)將概述鈉離子電池硬碳負(fù)極的發(fā)展歷程及重要研究進(jìn)展，重點(diǎn)推介一種兼具低成本和優(yōu)異電化學(xué)性能的實(shí)用化碳負(fù)極——“篩分型碳”，并基于“篩分型碳”負(fù)極闡明碳負(fù)極低電位平臺(tái)的儲(chǔ)鈉機(jī)制，提出設(shè)計(jì)具有超長(zhǎng)且可逆的低電位平臺(tái)的碳負(fù)極的理性原則。
楊應(yīng)昌
2015年畢業(yè)于中南大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位，銅仁學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，深圳市源馳科技有限公司技術(shù)副總、源馳研究院院長(zhǎng)，中國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)員，貴州省“千層次人才”。主要研究方向：先進(jìn)能源存儲(chǔ)材料及器件。自2012年博士研究開始一直從事鋰/鈉離子電池負(fù)極研究（博士論文題目：電化學(xué)制備功能材料及其在鋰/鈉離子電池負(fù)極中的應(yīng)用，導(dǎo)師：紀(jì)效波教授）。近年來(lái)，主攻高安全、低成本水系 、油系鈉離子錳基正極材料、碳基材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。負(fù)責(zé)主持了國(guó)家自科青年項(xiàng)目1項(xiàng)、地區(qū)科學(xué)基金1項(xiàng)、貴州省科技支撐項(xiàng)目3項(xiàng)、深圳源馳科技有限公司等多項(xiàng)橫向課題。近年來(lái)以第一作者（通訊作者）在Adv. Funct. Mater.、Chem. Eng. J.、J. Mater. Chem. A等高水平SCI期刊發(fā)表論文20余篇，被引1000余次，其中ESI高被引論文兩篇；授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利4項(xiàng)，其中兩項(xiàng)產(chǎn)業(yè)化，兩項(xiàng)實(shí)現(xiàn)專利權(quán)轉(zhuǎn)讓；出版專著兩部。
報(bào)告題目：高性能鈉電負(fù)極材料的表/界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
內(nèi)容簡(jiǎn)介：鈉離子電池資源豐富、成本低、安全性能高，有望成為鋰離子電池的替代器件,特別是在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域。當(dāng)前高性能鈉離子電池電極材料的開發(fā)成為儲(chǔ)能材料的新研究焦點(diǎn)。其中具有應(yīng)用前景的鈉電負(fù)極材料聚焦在硬碳、軟碳等碳材料、合金類負(fù)極材料及鈦基材料。硬碳類負(fù)極材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，但存在首次庫(kù)倫效率低、倍率性能不高等問題；合金類負(fù)極材料比容量高，但循環(huán)及倍率性能差；鈦基負(fù)極材料嵌鈉電位低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但首次效率非常低，限制了他們的大規(guī)模應(yīng)用。本報(bào)告主要圍繞以上鈉電負(fù)極材料，以活性物質(zhì)、粘結(jié)劑及電解液作為中心，針對(duì)活性物質(zhì)的微納結(jié)構(gòu)和電極表界面優(yōu)化設(shè)計(jì), 探討材料首次效率低、循環(huán)/倍率性能差、離子電導(dǎo)低等實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題的解決方案，以期推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
許寒
中電科能源股份有限公司，高級(jí)工程師，2018年獲天津大學(xué)博士學(xué)位，2012年-2019年在中國(guó)電科第十八研究所化學(xué)與物理電源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從事新能源材料及電池體系開發(fā)工作，2019年起在天津中電新能源研究院從事鈉離子電池及材料的產(chǎn)業(yè)化和工程化相關(guān)研究，在期間授權(quán)專18項(xiàng)參與編寫專著2部。
報(bào)告題目: 鈉離子電池技術(shù)開發(fā)最新進(jìn)展
內(nèi)容簡(jiǎn)介：儲(chǔ)能電池作為電能源消費(fèi)端（新能源汽車、兩輪車、低速電動(dòng)車等）的核心器件，其發(fā)展仍然存在成本、壽命、安全性以及資源環(huán)保等方面的制約，希望需要尋找到一種可以部分替代現(xiàn)有鋰離子電池的新體系，從而促進(jìn)新能源動(dòng)力電池領(lǐng)域的健康快速發(fā)展，作為和鋰離子電池性能最為接近的鈉離子電池，可有效的充當(dāng)“候補(bǔ)隊(duì)員”的角色。
除去常規(guī)的資源、安全、以及成本等方面的優(yōu)勢(shì)，鈉離子電池在極端環(huán)境下（如極寒、極熱、極潮等）的表現(xiàn)也非常優(yōu)越，因此可以在較為特殊的軍用場(chǎng)景中得到應(yīng)用，因?yàn)榕c常規(guī)鋰離子電池的生產(chǎn)設(shè)備兼容，可以進(jìn)行產(chǎn)線的快速切換。因此，這將有助于電池廠商完成產(chǎn)能快速布局，切換成本較小，利于鈉離子電池未來(lái)的大規(guī)模推廣。因此在軍民融合方面，鈉離子依然具有廣闊的市場(chǎng)前景和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
肖遙
博士，溫州大學(xué)甌江特聘教授，溫州大學(xué)碳中和技術(shù)創(chuàng)新研究院副院長(zhǎng)。曾任新加坡南洋理工大學(xué)博士后研究員，入選國(guó)家博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃，深圳市海外高層次人才計(jì)劃，一直從事先進(jìn)新能源二次電池關(guān)鍵材料的研究與開發(fā)，尤其聚焦在鈉離子電池層狀氧化物正極材料基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方向。研究興趣主要包括電極材料的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)演變，可控相變機(jī)制，局域化學(xué)與能級(jí)軌道調(diào)制以及結(jié)構(gòu)基元操控等方面的研究。近五年來(lái)，已發(fā)表SCI論文50余篇，發(fā)表論文正面被引用1600多次（Google scholar統(tǒng)計(jì)），目前SCI上的h-index為24。其中，以第一作者/共同一作/通訊作者在Angewandte Chemie International Edition (2篇), Advanced Materials (3篇), Advanced Energy Materials (3篇), Advanced Functional Materials (1篇), Advanced Science (1篇)，Nano energy (1篇), Research (1篇)，Cell Reports Physical Science (2篇)，eScience (1篇)等國(guó)際高水平權(quán)威期刊發(fā)表論文20余篇，多篇論文入選熱點(diǎn)文章及封面，申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利4項(xiàng)，其中獲得授權(quán)專利2項(xiàng)。另外，擔(dān)任溫州大學(xué)與Wiley出版社合辦的高質(zhì)量期刊《Carbon Neutralization》執(zhí)行編輯以及高起點(diǎn)SCIE期刊《Carbon Energy》、《Exploration》等期刊的青年編委。
報(bào)告題目: Layered Oxide Cathodes for Sodium-Ion Batteries: From Fundamental Research to Practical Application
內(nèi)容簡(jiǎn)介：由于鈉資源豐富且分布廣泛，鈉離子電池可作為鋰離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的重要補(bǔ)充技術(shù)，其具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。相比于其他鈉離子電池正極材料，層狀過渡金屬氧化物具有制備工藝簡(jiǎn)單、比容量高、離子電導(dǎo)率高的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前最具有應(yīng)用前景的正極材料之一。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，層狀氧化物正極材料仍存在一些關(guān)鍵性的基礎(chǔ)科學(xué)問題：鈉空位有序重排，復(fù)雜的多相轉(zhuǎn)變以及空氣穩(wěn)定性等。本報(bào)告主要從微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，局域化學(xué)調(diào)制以及功能結(jié)構(gòu)基元三個(gè)方面展開，借助先進(jìn)的原位光學(xué)與譜學(xué)表征技術(shù)以及集成力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)手段探究鈉離子存儲(chǔ)機(jī)制以及反應(yīng)特性。同時(shí)，從不同尺度揭示其物相結(jié)構(gòu)，組成分布，原子占位/層錯(cuò)/空位與其電化學(xué)性能之間的構(gòu)效關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)低成本實(shí)用型鈉離子電池正極材料。
中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)
2022年6月13日
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