成果简介

在储能领域，锂离子电池由于高能量密度、长循环寿命获得了广泛应用，但有限且分布不均的锂资源是锂离子电池未来大规模应用的瓶颈，而且锂离子电池中使用的易燃有机电解液也带来了燃烧、爆炸等安全隐患。与之相对的，固态钠离子电池由于原料分布均匀、储量丰富、成本低廉，且安全性能优异，是大规模储能领域的优秀备选电池，具有重要的研究意义和商业价值。钠离子固体电解质是固态钠离子电池的核心，其化学稳定性决定着固态电池的安全性，其导电率决定电池的充放电性能。NASICON结构固体电解质化学稳定性良好、电导率较高、成本低廉，是固态钠离子电池理想的电解质材料，具有极大的应用潜力。 本项目针对新型NASICON 结构固体电解质的开发和固态钠电池的应用研究，获得了室温离子电导率达到5×10-3 S cm-1的NASICON结构固体电解质材料，在固体电解质性能优化的基础上对其进行表面改性研究，改善与电极的界面接触，并完成固态钠电池组装和测试。该项目有望在较低成本的前提下获得安全性能和充放电性能良好的固态电池，促进其在大规模储能领域早日实现应用。

技术优势

采用NASICON结构固体电解质的固态钠离子电池具有优异的安全性能、良好的充放电性能、低廉的成本等优势，有望作为规模化储能电池得到应用。 第一，NASICON结构固体电解质极佳的化学稳定性优化了固态钠离子电池的安全性，扩大了使用的温度范围，使固态电池在撞击、短路等异常情况下不会出现安全事故。 第二，搭配NASICON结构固体电解质极高的电导率和改性后良好的界面接触，提升了固态钠电池循环性能。 第三，NASICON结构固体电解质较宽的电化学窗口扩大了电极的选择范围，与高电压正极材料搭配可提高固态钠离子电池能量密度。 第四，NASICON结构固体电解质极高的离子迁移数确保了电池的稳定性，消除了自放电的可能，延长了固态钠离子电池的循环寿命。 第五，NASICON结构固体电解质易于大规模生产、成本低廉，电池材料对环境友好，降低了固态钠离子电池的成本和对环境的影响。

应用市场

从资源、成本和安全稳定性方面来看，本项目研发的固态钠离子电池在大规模储能应用方面存在优势。2009年来，全球电力储能市场开始进入快速发展期，而中国的电化学储能市场的增速又明显高于全球市场。预计到2020年底，中国储能市场的累计投运容量将达到45.16 GW，主要应用于分布式发电及微网、风电场/光伏电站储能等领域。面对大量的储能需求，高效、配置灵活、响应迅速的固态钠离子电池应用前景广阔，存在巨大市场。

知识产权

固体电解质 CN201810757267.3 NASICON结构钠离子固体电解质、其制备方法及固态钠离子电池
CN201810757240.4 NASICON结构钠离子固体电解质、其制备方法及固态钠离子电池
界面改性 CN201910749126.1 一种复合电解质片及其制备方法和固态电池
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测试装置 CN201720829788.6 固体电解质离子电导率测试夹具及系统

合作模式

技术转让,合作开发,委托开发,咨询服务

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中科院宁波材料所