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融资项目|硬碳负极最优解——回收树脂
2023-10-27

23年是钠离子电池产业化的元年,与锂离子电池相比,钠离子电池具有较好的功率特性、宽温度范围适应性、无过放电问题和更好的界面离子扩散能力等优势,正在向电动车、大规模储能等低能量密度要求、高成本敏感度的领域持续渗透,目前钠离子电池已经装车,钠离子电池储能有示范性项目。目前钠离子电池的能量密度和循环寿命,随着产业链的建立也在持续增长,23年钠离子电池的能量密度达到140-160Wh/Kg,循环寿命达到2000-6000次,后续几年中,根据产业界已经公开的开发计划,钠离子电池能量密度能达到180-220Wh/Kg,循环寿命能够超过1万次。国内钠离子电池规划产能大于300GWh,未来钠离子电池市场超千亿。



钠离子电池到23年年底国内已经建成的产能大于16GWh/年,相应负极潜在需求量达到2万吨/年。碳基负极材料是目前主流的钠电池负极材料,碳基材料主要为石墨、软碳和硬碳。石墨和钠离子的特性决定石墨负极不适用于钠电池;软碳的储钠电压和容量曲线没有固定的电压平台,虽然软碳材料的电子电导率较高,但是其比容量仍相对较低,限制软碳在钠电的大范围应用;硬碳负极材料在钠离子电池性能优势显著,硬碳是钠离子电池主流的负极材料,硬碳负极材料技术在快速迭代中。钠离子电池产业链可以沿用锂离子电池产业链的大部分生产装置和供应链,然而锂离子电池石墨负极生产装置和供应链不能切换生产钠离子电池硬碳负极材料,因此硬碳负极材料产能短缺、价格高昂成为限制钠离子电池竞争力和产能释放的关键材料。



制备硬碳负极所需的前驱体主要有生物质、树脂、煤基和沥青,生物质硬碳原料繁杂,高产稳产难;煤基和沥青硬碳容量偏低,电池综合成本高;树脂硬碳性能好,但是原料成本高,如酚醛树脂是目前研究比较成熟的有机聚合物(能够从单体种类和聚合方法有效调控聚合物的主链结构和空间构型),因具残炭率高、碳化后结构稳定等特点而作为常见的硬碳前驱体,有效解决生物质、煤和沥青作为硬碳前驱体来源不稳定、产率低、工艺复杂等问题,但是原材料酚醛树脂成本显著高于生物质、煤和沥青,使得树脂硬碳成本高昂。



如果能采用低成本的树脂替代酚醛树脂,显著降低树脂硬碳成本的前提下保持树脂硬碳的高性能和高一致性优势,能够显著提升国产硬碳的竞争力,解决硬碳材料对钠离子电池的卡脖子问题。废旧塑料主要成分是树脂,废塑料的回收国内有完善的产业链,废塑料国内年回收量有几千万吨并且价格便宜,如果以废塑料做为硬碳原材料,开发相应的生产工艺和建设硬碳产能,就能够保质保量且低成本的供应硬碳负极材料,支撑钠离子电池产业链的发展和壮大。

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