鈉離子電池低成本硬碳負(fù)極關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)-2024-10-技術(shù)資料

2024年全國碳材料科技創(chuàng)新大會昆明理工大學(xué)鋰離子電池及材料制備技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心報(bào)告報(bào)告提綱3KUNMNGUNVEESTYOF5CIENCEANDTECHNOL研究生院委員會委員，中國有色金屬產(chǎn)業(yè)技術(shù)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(xiàng)(排名3、4、4、6、7),學(xué)會科技獎勵2項(xiàng)(排名1、1);省教學(xué)一等獎勵1項(xiàng)(第2),權(quán)發(fā)明專利24件，轉(zhuǎn)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(xué)術(shù)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(dá)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(dá)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(xiàng)目鉛蓄電池磷酸鐵鋰三元鋰電池不計(jì)電力損耗時(shí)的度電成本(棄風(fēng)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(yīng)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(shí)進(jìn)行儲能示范應(yīng)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(diǎn)多儲鈉活性位點(diǎn)多硬碳結(jié)構(gòu)●●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(fù)極成本顯著提升30%,降低負(fù)極生產(chǎn)成本，封鎖，導(dǎo)致硬碳價(jià)格高昂(15-20萬元/噸),KUNMINGUNVERSITYOFSC鈉化15h鈉化20h鈉電若想在多個(gè)場景替代鋰電，充分發(fā)揮快充特性，需要鈉電若想在多個(gè)場景替代鋰電，充分發(fā)揮快充特性，需要解決負(fù)極低電位工作時(shí)析鈉問題。鈉金屬的生成是由于硬碳內(nèi)部達(dá)到儲鈉飽和狀態(tài)繼續(xù)析鈉導(dǎo)致，從OV開始形成鈉團(tuán)簇致使電池阻抗進(jìn)一步增大，且能量密度越高就越容易析鈉。前驅(qū)體價(jià)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)?；a(chǎn)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(xué)首效由83.89%提升至86.79%,穩(wěn)定容量由190項(xiàng)目12%3分布4%5%67壓實(shí)密度18比表面積4振實(shí)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(zhì)基碳-對標(biāo)日本產(chǎn)品4振實(shí)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(dá)250mAh/g,同時(shí)0.1V以上斜坡區(qū)容量高達(dá)230mAh/g,占比高達(dá)92%。商業(yè)技術(shù)d002容量(mAh/g)硬碳制備理論總結(jié)有機(jī)物碳前驅(qū)體石有機(jī)物碳前驅(qū)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(jié)-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(zhì)樹脂類原材料焦油狀焦油狀物質(zhì)炭黑炭黑液晶液晶前驅(qū)體價(jià)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(jié)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(jié)◆鈉離子電池具備低成本與高性能，可作為電化學(xué)領(lǐng)域性價(jià)比較高的儲能系統(tǒng)，未來應(yīng)用前景廣闊。硬碳是鈉離子電池唯一商業(yè)化使用的負(fù)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(dá)92%,成本低至1萬/噸以下?！粲蔡钾?fù)極材料技術(shù)發(fā)展方向：從打造成本優(yōu)勢到延展性能優(yōu)勢，從基礎(chǔ)原理認(rèn)知突破到關(guān)鍵工程技術(shù)創(chuàng)新。應(yīng)聚焦在儲能機(jī)理驗(yàn)證、微晶結(jié)構(gòu)調(diào)控、制備策 綠色反應(yīng)工程與工藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作項(xiàng)目多：雙一流創(chuàng)建項(xiàng)目每年2個(gè)億(科技廳)+3個(gè)億(省財(cái)政),西南聯(lián)研專項(xiàng)每年2個(gè)億(科技廳)KUNMINGUNVERSITYOFSC合作條件-硬件條件KUNMINGUNVERSITYOFSC結(jié)構(gòu)表征模擬結(jié)構(gòu)表征模擬性能測試中試產(chǎn)線性能測試中試產(chǎn)線合作條件-薪資條件學(xué)校人才計(jì)劃50萬項(xiàng)目一事一議，享有人才特區(qū)優(yōu)惠150萬項(xiàng)目每年可申報(bào)登高計(jì)劃，可破格晉升25萬項(xiàng)目每年可申報(bào)登高計(jì)劃，可破格晉升五層次：3篇大一區(qū)1000萬項(xiàng)目100萬項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才每年可申報(bào)登高計(jì)劃，可破格晉升100萬項(xiàng)目每年可申報(bào)登高計(jì)劃，可破格晉升https:/jelecrochem.xmu.eAdvertiseyourworktocolleaguesandpotentialgiftedAdvertiseyourworktocolleaguesandpotentialgifteds