SSB蓄电池原材料不断上涨

2026-02-04 10:42:51

自2021年以来，全球电动汽车商场经历了意外的增长，导致锂盐需求激增，供需失衡。因此，因为这种失衡，锂盐价格不断上涨。全球锂电池需求的爆炸性增长与锂资源的继续短缺之间的距离日益明显。此外，锂电池正极资料中的镍和钴等重金属元素供应短缺且价格昂贵[1-3]。在全球电动汽车和储能行业加快开展的布景下，开发代替性和低本钱储能电池势在必行且至关重要[4-6]。

与锂比较，钠的储量丰厚，挖掘难度不大，价格也更为亲民。地壳中钠的丰度约为23000ppm（百万分比），而锂的丰度约为20ppm。钠的储量估计是锂的1000倍以上（图1）[7]。此外，锂的分布极不均匀，全球超过一半的锂储量分布在南美洲，而钠的分布则更为均匀[7,8]。依据上海金属商场数据，电池级碳酸锂的价格从2015年的每吨约5万元人民币上涨至2022年初的每吨约50万元人民币，此后又跌至2024年的每吨约11万元人民币。与此一起，碳酸钠的价格一直稳定在每吨2000-3000元人民币之间。

图1.

地壳中化学元素的丰度。

 

钠离子电池的阴极资料不触及镍和钴等昂贵的金属；相反，它们触及到铁、锰和铜等元素。因此，钠离子电池遭到资源禀赋的喜爱，估计在大规模应用后将具有显著的本钱优势。一起，钠离子电池与锂离子电池具有类似的“摇椅”储能机制。在充电进程中，阴极在外部电压下开释钠离子，电子通过外部电路流向阳极，阳极接纳电子。放电进程与充电过程相反（图2）。生产进程和制造设施与锂离子电池类似，降低了工业化的难度。钠离子电池的主要阴极资料包含层状氧化物、普鲁士蓝和聚阴离子化合物，而阳极能够用碳基资料制成。对于电解液，六氟磷酸钠（NaPF6）替代了六氟磷酸锂（LiPF6）作为溶质，能够运用乙腈（EC）、二甲基甲酰胺（DMC）、二乙基甲酰胺（DEC）和丙腈（PC）等溶剂，这些溶剂也用于锂离子电池。此外，低电位的铝合金需求运用铜箔作为锂离子电池中的集流体。对于钠离子电池，因为铝不会形成

图2.

钠离子电池体系的示意图[3]。

相关研讨和报告表明，钠离子电池的能量密度远高于铅酸电池。此外，与铅酸电池比较，钠离子电池在循环寿命方面具有优势。现在，钠离子电池的能量密度与磷酸铁锂电池相当，但本钱更具竞争力（图3）。因此，钠离子电池在能量密度要求较低的低速电动汽车和低本钱要求的储能领域中遭到喜爱[11-18]。

图3.

钠离子电池和锂离子电池能量密度的比较。

 

因为钠离子（97皮米）的离子半径比锂离子（68皮米）大，因此在钠化/去钠化进程中，负极资料会发生显著的体积改变，这会导致扩散系数变慢。因此，在钠化/去钠化进程中，钠离子电池的负极资料需求更高的结构稳定性。此外，负极资料还应该具有良好的离子导电性和电子导电性，以进步钠离子电池的容量、循环稳定性和速率性能[19]。

现已广泛研讨了各种阳极资料，包含金属合金[20-30]、过渡金属氧化物/硫化物/硒化物[31-43]、有机化合物[3]以及碳质资料[44-46]。因为其结构稳定性、丰厚的可用性和低本钱，碳基资料得到了广泛的研讨。现在，两种碳基资料正在被广泛研讨作为钠离子电池的阳极：石墨和非石墨化碳（包含软碳和硬碳）[15, 45, 46]（图4）。

图4.

X射线衍射（XRD）图谱、结构图和石墨、软碳及硬碳的充放电曲线，