中國(guó)粉體網(wǎng)訊 財(cái)聯(lián)社3月1日電，日本電氣硝子開發(fā)出了不使用稀有金屬的全固態(tài)電池。其機(jī)制是依靠鈉離子在電極之間移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)充放電，還將電解液換成不可燃的固態(tài)電解質(zhì)，提高了安全性。日本電氣硝子正在加緊使有助于電池穩(wěn)定供應(yīng)的新技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
這里面有3個(gè)亮點(diǎn)值得關(guān)注：不使用稀有金屬、全固態(tài)電解質(zhì)、鈉離子。
不使用稀有金屬
新能源汽車市場(chǎng)的火熱，帶動(dòng)了動(dòng)力電池需求量的快速攀升。而作為動(dòng)力電池關(guān)鍵原材料的鎳、錳、鈷、鋰等資源自然大受追捧，價(jià)格也是水漲船高。
尤其對(duì)國(guó)內(nèi)而言，受到新能源車需求的強(qiáng)烈?guī)?dòng)，動(dòng)力電池原材料價(jià)格快速攀升，尤其是電池級(jí)碳酸鋰。其在2021年初時(shí)的價(jià)格僅為5萬元/噸，到2021年12月時(shí)，已上漲至27萬元/噸。2022年，截至到目前為止，電池級(jí)碳酸鋰均價(jià)已到46萬元/噸，上漲超9倍，而這距離2022年元旦時(shí)突破30萬元/噸還不足兩個(gè)月。
此外，電池級(jí)鈷、硫酸鎳的價(jià)格也有不同程度上漲。據(jù)基準(zhǔn)礦物情報(bào)機(jī)構(gòu)Benchmark Mineral Intelligence發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年1月-2022年1月，電池級(jí)鈷、硫酸鎳的價(jià)格分別上漲了119%和55%。
稀有金屬電池材料的價(jià)格猛漲，帶動(dòng)電池越來越貴，新能源汽車企業(yè)的產(chǎn)品利潤(rùn)大幅降低，加上新能源汽車補(bǔ)貼退坡，造車不是請(qǐng)客吃飯，最終新能源車企們還是走上了漲價(jià)之路，而漲價(jià)的直接后果就是老百姓買單。
鈉離子電池
關(guān)于鈉離子電池的研究至少可以追溯到20世紀(jì)70年代，幾乎與鋰離子電池的研究同時(shí)起步。近些年在鋰資源緊張的情況下，鈉離子電池又重新闖入人們的視野。
從應(yīng)用前景來看，鈉離子電池發(fā)展前景廣闊。和鋰電池相比，鈉離子電池具有原料資源豐富、成本低廉、環(huán)境友好、高低溫下性能表現(xiàn)好、安全性高等優(yōu)勢(shì)。
在資源端，鈉的地下儲(chǔ)量排名第六，分布很廣泛，鹽湖和大海里都有鈉的存在，發(fā)展鈉離子電池可有效降低對(duì)鋰資源進(jìn)口的依存度。
全固態(tài)電解質(zhì)
1980年鋰電池之父美國(guó)科學(xué)家約翰·古迪納夫就提出了固態(tài)電池的概念，被認(rèn)為是電池的終極形態(tài)。
與液態(tài)電解質(zhì)相比，固態(tài)電解質(zhì)優(yōu)點(diǎn)較多。首先電池安全性得到極大提高，因?yàn)楣虘B(tài)電解質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度高，且不會(huì)形成漏液，不會(huì)受到鋰枝晶的刺穿影響使得電池短路，極大地提高了電池的安全性；安全性提高的前提下，可以嘗試使用更大能量的正負(fù)極，比如負(fù)極材料可以直接使用金屬鋰，從而提升整個(gè)電芯的能量密度；另外固態(tài)電池?zé)o需電解液和隔膜，極大地簡(jiǎn)化了電池結(jié)構(gòu)，推動(dòng)電池向輕量化邁進(jìn)，是鋰電池的未來方向。
日本電氣硝子不使用稀有金屬的全固態(tài)鈉離子電池可以說是集萬千優(yōu)勢(shì)于一身：
高安全性
電池材料完全由無機(jī)氧化物組成，因此在使用和制造過程中無需擔(dān)心起火或產(chǎn)生有毒物質(zhì)。
出色的電池性能
（1）利用玻璃的軟化流動(dòng)性，將正負(fù)極與固體電解質(zhì)結(jié)合，提高離子電導(dǎo)率。
（2）固體電解質(zhì)具有良好的循環(huán)特性。
（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可通過開發(fā)高電位活性材料來制造高能量密度的電池。
資源豐富
使用資源豐富的鈉，與鋰和鈷相比，無需擔(dān)心供應(yīng)問題。
日本電氣硝子創(chuàng)立于1949年，以其特殊玻璃產(chǎn)品聞名于世。
2017年，日本電氣硝子開始全固態(tài)鈉離子二次電池的研究。試制的正極采用晶化玻璃的全固態(tài)鈉離子蓄電池，在室溫下成功運(yùn)行，規(guī)劃2025之前投入實(shí)際應(yīng)用。
2018年，日本電氣硝子聯(lián)合產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、長(zhǎng)岡技術(shù)科技大學(xué)等共同開發(fā)鈉離子二次電池。從硬幣型的電池發(fā)展成手掌大小的層壓電池。循環(huán)壽命500次，容量保持率為88%，達(dá)到消費(fèi)產(chǎn)品級(jí)的使用水平，日本電氣硝子表示：“2025年大規(guī)模生產(chǎn)電動(dòng)汽車使用的電池計(jì)劃進(jìn)展順利。”
2019年，日本電氣硝子全固態(tài)鈉電池相關(guān)論文《Pressureless all﹕olid﹕tate sodium﹊on battery consisting of sodium iron pyrophosphate glassヽeramic cathode and β″゛lumina solid electrolyte composite》發(fā)表于《Journal of the American Ceramic Society》上。
2021年，日本電氣硝子宣布開發(fā)出結(jié)晶化玻璃負(fù)極材料，利用于全固體鈉電池已成功驅(qū)動(dòng)。該電池使用豐富的鈉和鐵資源作為材料，輸出電壓為3V，具有與鋰離子二次電池相媲美的高實(shí)用性。
資料來源：
財(cái)聯(lián)社、WIND、中國(guó)粉體網(wǎng)、上海有色、日經(jīng)中文網(wǎng)、人民網(wǎng)、日本電氣硝子官網(wǎng)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/長(zhǎng)安）
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