钠离子电池低成本硬碳负极关键技术开发-2024-10-技术资料

2024年全国碳材料科技创新大会昆明理工大学锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程研究中心报告报告提纲3KUNMNGUNVEESTYOF5CIENCEANDTECHNOL研究生院委员会委员，中国有色金属产业技术创新战略联盟专家委员会，为《Journalof■研究成果：获省级科技一等奖励5项(排名3、4、4、6、7),学会科技奖励2项(排名1、1);省教学一等奖励1项(第2),权发明专利24件，转让发明专利3件。以第一或通讯作者发表论文75篇(一、二区43篇),出版学术专著1部(第1),教材1部(第1)。获批浙江省江山市李雪教授专家工作站(工业类仅2家入选)。42022年全球已查明锂资源储量分布(万吨)我国锂资源储量占有率仅为7.68%,需求量占比高达55%,需求更为迫切。即KUNMNGUNVESITYOFSCIENCEAND南美：玻璃维亚、阿根廷、智利的锂资源占比高达中国：我国锂资源储量占有率仅为全球7.68%,需求量6 钠离子电池优势-成本优势制造成本(元/Wh)能量密度(Wh/kg)循环寿命(次)差差差优优差差优优项目铅蓄电池磷酸铁锂三元锂电池不计电力损耗时的度电成本(弃风弃光消纳)0465~0.543钠离子是低成本(铅酸50%,磷酸铁锂70%,三元30%)、高性能(低温、过放电、快充性能)的钠离子电池优势-应用场景广能量密度(wh/kg)电压(V)2.8-3.5循环次数推效取代铅酸电池，同时进行储能示范应期期发展期发展期爆发期爆发期0.5元/Wh以下8降低30~40%144降低30~40%144碳层间距大资源丰富，成本低廉碳层间距大资源丰富，成本低廉储钠活性位点多储钠活性位点多硬碳结构●●钠离子吸附钠离子嵌入钠离子填充正极成本下降50%,集流体成本下降60%,正极成本下降50%,集流体成本下降60%,负极成本显著提升30%,降低负极生产成本，封锁，导致硬碳价格高昂(15-20万元/吨),KUNMINGUNVERSITYOFSC钠化15h钠化20h钠电若想在多个场景替代锂电，充分发挥快充特性，需要钠电若想在多个场景替代锂电，充分发挥快充特性，需要解决负极低电位工作时析钠问题。钠金属的生成是由于硬碳内部达到储钠饱和状态继续析钠导致，从OV开始形成钠团簇致使电池阻抗进一步增大，且能量密度越高就越容易析钠。前驱体价格(吨)比容量(mAh/g)首次库伦效率(%)口树脂基比容量最高，最宜控制合成，成本极高，规模化生产难；XUNMINGUNIVERSITYOFSCENCEANDTECHNOLOGYXUNMINGUNIVERSITYOFSCENCEANDTECHNOLOGY子嵌入，造成可逆容量的损失；提升碳化温度，可增加闭孔体积将增加平台区域的容量。abPitchCoss-linked-Pitch民明理工大合作单位：昆明理工大学首效由83.89%提升至86.79%,稳定容量由190项目12%3分布4%5%67压实密度18比表面积4振实密度灰分首次库伦首充容量YYYY合度脂肪直支比多糖A多糖C循环圈数循环圈数循环圈数生物质基碳-对标日本产品4振实密度灰分首次库伦首充容量12%34%5%678比表面积√高安全：容量可达250mAh/g,同时0.1V以上斜坡区容量高达230mAh/g,占比高达92%。商业技术d002容量(mAh/g)硬碳制备理论总结有机物碳前驱体石有机物碳前驱体石墨硬碳VS硬碳VS软碳石墨化微晶石墨化微晶软炭石墨硬碳制备理论总结-碳化路径熔融状石油、煤熔融状石油、煤不融性热塑性生物质树脂类原材料焦油状焦油状物质炭黑炭黑液晶液晶前驱体价格(吨)收率(%)比容量(mAh/g)首次库伦效率(%难石墨化碳-硬碳。硬碳制备理论总结开始分解温度/℃开始分解温度/℃开始分解温度/℃开始分解温度/℃能大小决定键的种类kcal/mol键的种类kcal/molO 硬碳制备理论总结◆钠离子电池具备低成本与高性能，可作为电化学领域性价比较高的储能系统，未来应用前景广阔。硬碳是钠离子电池唯一商业化使用的负极材料，也是制约高安全：制备煤基硬碳，斜坡区容量占比高达92%,成本低至1万/吨以下。◆硬碳负极材料技术发展方向：从打造成本优势到延展性能优势，从基础原理认知突破到关键工程技术创新。应聚焦在储能机理验证、微晶结构调控、制备策 绿色反应工程与工艺重点实验室合作项目多：双一流创建项目每年2个亿(科技厅)+3个亿(省财政),西南联研专项每年2个亿(科技厅)KUNMINGUNVERSITYOFSC合作条件-硬件条件KUNMINGUNVERSITYOFSC结构表征模拟结构表征模拟性能测试中试产线性能测试中试产线合作条件-薪资条件学校人才计划50万项目一事一议，享有人才特区优惠150万项目每年可申报登高计划，可破格晋升25万项目每年可申报登高计划，可破格晋升五层次：3篇大一区1000万项目100万项目产业创新人才每年可申报登高计划，可破格晋升100万项目每年可申报登高计划，可破格晋升https:/jelecrochem.xmu.eAdvertiseyourworktocolleaguesandpotentialgiftedAdvertiseyourworktocolleaguesandpotentialgifteds