鈉離子電池低成本硬碳負極關鍵技術開發(fā)-2024-10-技術資料

2024年全國碳材料科技創(chuàng)新大會昆明理工大學鋰離子電池及材料制備技術國家地方聯(lián)合工程研究中心報告報告提綱3KUNMNGUNVEESTYOF5CIENCEANDTECHNOL研究生院委員會委員，中國有色金屬產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家委員會，為《Journalof■研究成果：獲省級科技一等獎勵5項(排名3、4、4、6、7),學會科技獎勵2項(排名1、1);省教學一等獎勵1項(第2),權發(fā)明專利24件，轉讓發(fā)明專利3件。以第一或通訊作者發(fā)表論文75篇(一、二區(qū)43篇),出版學術專著1部(第1),教材1部(第1)。獲批浙江省江山市李雪教授專家工作站(工業(yè)類僅2家入選)。42022年全球已查明鋰資源儲量分布(萬噸)我國鋰資源儲量占有率僅為7.68%,需求量占比高達55%,需求更為迫切。即KUNMNGUNVESITYOFSCIENCEAND南美：玻璃維亞、阿根廷、智利的鋰資源占比高達中國：我國鋰資源儲量占有率僅為全球7.68%,需求量6 鈉離子電池優(yōu)勢-成本優(yōu)勢制造成本(元/Wh)能量密度(Wh/kg)循環(huán)壽命(次)差差差優(yōu)優(yōu)差差優(yōu)優(yōu)項目鉛蓄電池磷酸鐵鋰三元鋰電池不計電力損耗時的度電成本(棄風棄光消納)0465~0.543鈉離子是低成本(鉛酸50%,磷酸鐵鋰70%,三元30%)、高性能(低溫、過放電、快充性能)的鈉離子電池優(yōu)勢-應用場景廣能量密度(wh/kg)電壓(V)2.8-3.5循環(huán)次數(shù)推效取代鉛酸電池，同時進行儲能示范應期期發(fā)展期發(fā)展期爆發(fā)期爆發(fā)期0.5元/Wh以下8降低30~40%144降低30~40%144碳層間距大資源豐富，成本低廉碳層間距大資源豐富，成本低廉儲鈉活性位點多儲鈉活性位點多硬碳結構●●鈉離子吸附鈉離子嵌入鈉離子填充正極成本下降50%,集流體成本下降60%,正極成本下降50%,集流體成本下降60%,負極成本顯著提升30%,降低負極生產成本，封鎖，導致硬碳價格高昂(15-20萬元/噸),KUNMINGUNVERSITYOFSC鈉化15h鈉化20h鈉電若想在多個場景替代鋰電，充分發(fā)揮快充特性，需要鈉電若想在多個場景替代鋰電，充分發(fā)揮快充特性，需要解決負極低電位工作時析鈉問題。鈉金屬的生成是由于硬碳內部達到儲鈉飽和狀態(tài)繼續(xù)析鈉導致，從OV開始形成鈉團簇致使電池阻抗進一步增大，且能量密度越高就越容易析鈉。前驅體價格(噸)比容量(mAh/g)首次庫倫效率(%)口樹脂基比容量最高，最宜控制合成，成本極高，規(guī)模化生產難；XUNMINGUNIVERSITYOFSCENCEANDTECHNOLOGYXUNMINGUNIVERSITYOFSCENCEANDTECHNOLOGY子嵌入，造成可逆容量的損失；提升碳化溫度，可增加閉孔體積將增加平臺區(qū)域的容量。abPitchCoss-linked-Pitch民明理工大合作單位：昆明理工大學首效由83.89%提升至86.79%,穩(wěn)定容量由190項目12%3分布4%5%67壓實密度18比表面積4振實密度灰分首次庫倫首充容量YYYY合度脂肪直支比多糖A多糖C循環(huán)圈數(shù)循環(huán)圈數(shù)循環(huán)圈數(shù)生物質基碳-對標日本產品4振實密度灰分首次庫倫首充容量12%34%5%678比表面積√高安全：容量可達250mAh/g,同時0.1V以上斜坡區(qū)容量高達230mAh/g,占比高達92%。商業(yè)技術d002容量(mAh/g)硬碳制備理論總結有機物碳前驅體石有機物碳前驅體石墨硬碳VS硬碳VS軟碳石墨化微晶石墨化微晶軟炭石墨硬碳制備理論總結-碳化路徑熔融狀石油、煤熔融狀石油、煤不融性熱塑性生物質樹脂類原材料焦油狀焦油狀物質炭黑炭黑液晶液晶前驅體價格(噸)收率(%)比容量(mAh/g)首次庫倫效率(%難石墨化碳-硬碳。硬碳制備理論總結開始分解溫度/℃開始分解溫度/℃開始分解溫度/℃開始分解溫度/℃能大小決定鍵的種類kcal/mol鍵的種類kcal/molO 硬碳制備理論總結◆鈉離子電池具備低成本與高性能，可作為電化學領域性價比較高的儲能系統(tǒng)，未來應用前景廣闊。硬碳是鈉離子電池唯一商業(yè)化使用的負極材料，也是制約高安全：制備煤基硬碳，斜坡區(qū)容量占比高達92%,成本低至1萬/噸以下。◆硬碳負極材料技術發(fā)展方向：從打造成本優(yōu)勢到延展性能優(yōu)勢，從基礎原理認知突破到關鍵工程技術創(chuàng)新。應聚焦在儲能機理驗證、微晶結構調控、制備策 綠色反應工程與工藝重點實驗室合作項目多：雙一流創(chuàng)建項目每年2個億(科技廳)+3個億(省財政),西南聯(lián)研專項每年2個億(科技廳)KUNMINGUNVERSITYOFSC合作條件-硬件條件KUNMINGUNVERSITYOFSC結構表征模擬結構表征模擬性能測試中試產線性能測試中試產線合作條件-薪資條件學校人才計劃50萬項目一事一議，享有人才特區(qū)優(yōu)惠150萬項目每年可申報登高計劃，可破格晉升25萬項目每年可申報登高計劃，可破格晉升五層次：3篇大一區(qū)1000萬項目100萬項目產業(yè)創(chuàng)新人才每年可申報登高計劃，可破格晉升100萬項目每年可申報登高計劃，可破格晉升https:/jelecrochem.xmu.eAdvertiseyourworktocolleaguesandpotentialgiftedAdvertiseyourworktocolleaguesandpotentialgifteds