中國粉體網(wǎng)訊 鈉離子電池是一種二次電池，近年來在新能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。事實(shí)上，鈉離子電池最早在20世紀(jì)80年代初便受到關(guān)注，但是由于鋰優(yōu)異的電化學(xué)性能，鈉離子電池尚未得到廣泛研究與應(yīng)用�，F(xiàn)今，隨著電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)時(shí)代的到來，鋰資源的短缺將成為制約鋰離子電池發(fā)展的重要因素，因此迫切需要開發(fā)綜合性能優(yōu)異的下一代儲(chǔ)能電池系統(tǒng)。鈉和鋰屬同一主族，理化性質(zhì)相似，而鈉資源豐富，成本低廉，因此鈉離子電池是非常有前途的電池系統(tǒng)。
2010年后，國內(nèi)外涌現(xiàn)了幾十家研究鈉離子電池的公司。其中，由于國內(nèi)所能查閱到的國外鈉離子電池的研發(fā)公司資訊較少，絕大多數(shù)僅對(duì)其名字和研發(fā)產(chǎn)品一筆帶過。在介紹過美國的Natron Energy公司之后，本文將詳細(xì)介紹英國的一家鈉離子電池研發(fā)公司：Faradion。
1.公司概況
Faradion于2011年由Jerry Barker博士、Chris Wright博士和Ashwin Kumaraswamy創(chuàng)立，旨在開發(fā)鈉離子技術(shù)并將其推向市場(chǎng)。Faradion發(fā)展出了一個(gè)戰(zhàn)略性的、廣泛的和延展性的知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合，包括涵蓋鈉離子技術(shù)的總共21個(gè)專利家族。與研究水系鈉離子電池的Natron Energy不同，F(xiàn)aradion研發(fā)的是有機(jī)液體電解質(zhì)的鈉離子電池。與其他競(jìng)爭(zhēng)的鈉離子電池公司相比，F(xiàn)aradion在鈉電池方面擁有更多的專利，可以鞏固其作為非水系液鈉離子電池市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者的地位。
2.公司使命
與Natron Energy將高安全性列為研發(fā)的首要目標(biāo)不同，F(xiàn)aradion對(duì)成本和能量密度十分重視。公司旨在提供更便宜、更清潔的能源，為關(guān)鍵應(yīng)用（如偏遠(yuǎn)地區(qū)的運(yùn)輸、存儲(chǔ)、備份電源和能源）提供高性能、安全和經(jīng)濟(jì)高效的電池解決方案。最終目標(biāo)是以鉛蓄電池的價(jià)格提供鋰離子電池的性能。
3.公司產(chǎn)品與技術(shù)
Faradion研發(fā)的鈉離子電池為層狀金屬氧化物/硬碳的有機(jī)電解液體系，優(yōu)先開發(fā)低成本高能量密度的電池。電池性能數(shù)據(jù)如下：
3.1 電池基本數(shù)據(jù)
可用電壓范圍：0~4.3V�？梢猿浞烹姷�0V進(jìn)行存儲(chǔ)和運(yùn)輸。
能量密度：原型電池提供超過 140 Wh/kg 的能量密度，10Ah 軟包電池的設(shè)計(jì)性能為 155 Wh/kg。
放電速率：循環(huán)速率的示例范圍為 2C（0.5 h）到 C/10（10 h）。
循環(huán)壽命：周期壽命從數(shù)百到數(shù)千個(gè)循環(huán)周期不等，具體取決于放電深度和充放電條件。
能量效率：5小時(shí)的放電條件下，循環(huán)能效為92%，遠(yuǎn)大于鉛蓄電池的70%。
工作溫度：在-20℃~60℃范圍內(nèi)工作可以表現(xiàn)出最高的能效和壽命。
3.2 電池安全性能
鋰離子電池運(yùn)輸?shù)奈ｋU(xiǎn)性是有據(jù)可查的，不能排出低于30%的實(shí)際容量，因此電池貨物必須以相當(dāng)?shù)陌踩杀具M(jìn)行空運(yùn)。然而，鈉離子電池可以完全排出到0V，類似于電容器。在此狀態(tài)下，消除了短路導(dǎo)致熱失控的可能性。Faradion正在與運(yùn)輸部和聯(lián)合國危險(xiǎn)品運(yùn)輸專家小組委員會(huì)合作，為鈉離子電池的測(cè)試和運(yùn)輸需求制定框架。
圖：0V（0%容量）下鈉離子電池的熱輸出，以及在相同條件下滿電的鋰離子電池（100%容量）的熱輸出對(duì)比。鋰離子電池產(chǎn)生的熱量是鈉離子電池的15倍以上。
圖：鈉離子電池的針刺實(shí)驗(yàn)結(jié)果。沒有明火和燃燒痕跡，證明通過安全實(shí)驗(yàn)
3.3 成本
鈉離子電池能以鉛蓄電池的價(jià)格提供鋰離子電池的性能。作為眾多鋰離子電池類型的商品組件之一的鈷的價(jià)格在2017年增長了129%，這是鋰離子電池需求上漲的直接結(jié)果。Faradion的鈉離子電池不使用鋰、鈷或銅，因此與鋰離子電池不同，這些材料的價(jià)格變化不受影響。Faradion的鈉離子電池技術(shù)預(yù)計(jì)成本比鋰離子電池低30%。這是通過：使用高度豐富的鈉作為電池中的離子；活性材料中缺少昂貴的鈷；現(xiàn)成的節(jié)點(diǎn)材料；廉價(jià)的電解質(zhì)；兩個(gè)電極均使用鋁箔集流體來實(shí)現(xiàn)的。此外，鈉離子電池的五小時(shí)循環(huán)能效為92%，而鉛蓄電池的能效為70%左右。這意味著，對(duì)于相同的能量輸入，鈉離子電池能比鉛蓄電池提供22%以上的能量。
4.公司專利情況
Faradion已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)戰(zhàn)略性、廣泛性和廣泛的知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合，涵蓋了鈉離子電池技術(shù)的許多方面。知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合包含一些共同持有的專利，包括21個(gè)現(xiàn)有專利家族（包括8個(gè)授予的專利），專注于鈉離子技術(shù)的三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：
1) 電池材料：包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)材料和制備方法
2) 電池基礎(chǔ)設(shè)施
3) 電池安全和運(yùn)輸
圖：Faradion專利一覽
5.公司產(chǎn)品運(yùn)用
1)固定儲(chǔ)能
鈉離子電池非常適合在寬溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固定存儲(chǔ)應(yīng)用，這要?dú)w功于其無論從質(zhì)量和體積上的高能量密度。應(yīng)用程序可以包括：住宅和工業(yè)倉儲(chǔ)；電信用備用電源；遠(yuǎn)程應(yīng)用和地點(diǎn)（包括離岸）的備份電源或存儲(chǔ)。
鈉離子電池可在0V下運(yùn)輸?shù)哪芰σ馕吨鼈兛梢杂糜谄h(yuǎn)地點(diǎn)和應(yīng)用，包括近海，在那里運(yùn)輸電池受到限制或危險(xiǎn)。Faradion正在與創(chuàng)新英國資助的可再生能源低成本存儲(chǔ)項(xiàng)目合作伙伴合作，以展示鈉離子電池技術(shù)在太陽能存儲(chǔ)方面的應(yīng)用。
2)交通運(yùn)輸
鈉離子電池是鉛蓄電池的極好替代品，用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)滑板車或電動(dòng)自行車的低成本電動(dòng)運(yùn)輸，以鉛蓄電池類似的價(jià)格提供更大的范圍和承載能力。它們還具有做 S-L-I（啟動(dòng)照明點(diǎn)火）12V 電池或 MHEV（溫和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車）中的 48V 電池的潛力。這是因?yàn)殁c離子電池的能量密度高于鉛酸電池，而且在寬溫度范圍內(nèi)性能也有所提高。
Faradion正與其他人合作，在創(chuàng)新英國資助的電動(dòng)汽車鈉離子電池和汽車電力應(yīng)用鈉離子電池項(xiàng)目中展示鈉離子電池在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用。當(dāng)Faradion與威廉姆斯高級(jí)工程公司和牛津大學(xué)合作推出電動(dòng)自行車電池演示器時(shí)，展示了世界上第一輛鈉離子電池驅(qū)動(dòng)的車輛。
6.公司重要?jiǎng)酉蚬?jié)選
1)2021年7月10日，AceOn公司已獲得英國創(chuàng)新計(jì)劃100萬英鎊的資助，以加快其移動(dòng)太陽能存儲(chǔ)單元的開發(fā)工作。AceOn新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品將使用Faradion的鈉離子電池，這是Faradion的技術(shù)首次在撒哈拉以南的非洲商業(yè)使用。
2)2021年4月22日,印度主要智囊團(tuán)Bridge的一份新報(bào)告強(qiáng)調(diào)Faradion是英國和印度之間密切能源部門合作的一個(gè)成功例子，將Faradion確定為一家高潛力的清潔技術(shù)公司。
3)2021年3月10日,總部位于英國的電池制造商AMTE Power和Faradion宣布合作，將Faradion的知識(shí)產(chǎn)權(quán)與AMTE Power的設(shè)計(jì)和制造能力相結(jié)合。此次合作為 AMTE Power 頒發(fā)了用于制造和銷售鈉離子電池的定義使用領(lǐng)域和地域的許可證，用于能源存儲(chǔ)解決方案 （ESS）。這種伙伴關(guān)系使鈉離子電池技術(shù)能夠納入一系列可再生能源應(yīng)用，包括住宅能源儲(chǔ)存、商業(yè)微電網(wǎng)、風(fēng)力渦輪機(jī)和潮汐能儲(chǔ)存。Faradion的專利技術(shù)具有高度可擴(kuò)展性，因?yàn)樗梢岳肁MTE Power現(xiàn)有的鋰離子電池制造設(shè)施。
4)2021年2月25日，Phillips 66 (NYSE: PSX) 和Faradion啟動(dòng)技術(shù)合作，以開發(fā)低成本和高性能負(fù)極材料的鈉離子電池。硬碳是電池的首選負(fù)極材料，預(yù)計(jì)此次合作將結(jié)合Phillips 66開發(fā)特種碳材料的經(jīng)驗(yàn)和Faradion作為鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者的工作。
5)2020年6月3日，F(xiàn)aradion宣布與印度基礎(chǔ)設(shè)施物流技術(shù)公司（IPLTech）建立新的合作伙伴關(guān)系，其高能鈉離子電池用于印度市場(chǎng)商用車。
6)2020年4月20日，F(xiàn)aradion宣布已收到澳大利亞ICM公司的第一批高能鈉離子電池訂單，供澳大利亞市場(chǎng)使用。
7)2019年8月30日，隨著全球?qū)θ找娓咝У碾姵卮鎯?chǔ)解決方案的需求持續(xù)飆升，包括Faradion的10家創(chuàng)新的英國電池技術(shù)和電動(dòng)汽車供應(yīng)鏈開發(fā)商將于下月在北美英國政府展館展示英國在電池技術(shù)開發(fā)方面如何引領(lǐng)世界。
8)2019年8月28日，F(xiàn)aradion宣布入選2019年深科技峰會(huì)的頂級(jí)深科技公司。
9)2019年6月13日，F(xiàn)aradion躋身四大電動(dòng)汽車電池初創(chuàng)公司（共600家）。
10)2016年3月1日，F(xiàn)aradion與AGM電池公司合作，旨在推動(dòng)鈉離子電池商業(yè)化。
7.總結(jié)
可以看出，F(xiàn)aradion是一家注重能量密度和成本的鈉離子電池公司，也是使用有機(jī)電解質(zhì)材料的鈉離子電池的世界領(lǐng)頭人之一。其主要生產(chǎn)的鈉離子電池已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。其生產(chǎn)的鈉離子電池，成本較低，能量效率高，原料來源廣，甚至能量密度也能夠令人滿意（能達(dá)到Natron Energy生產(chǎn)的鈉離子電池的三倍多）。但有得必有失，相比Natron Energy的鈉離子電池，F(xiàn)aradion由于采用了有機(jī)電解質(zhì)材料，電池的安全性以及環(huán)境友好程度勢(shì)必會(huì)下降。同時(shí)，與Natron Energy超過五萬次的循環(huán)壽命相比，F(xiàn)aradion的鈉離子電池?cái)?shù)百到數(shù)千次的循環(huán)壽命也顯得不夠好。從公司動(dòng)向可以看出，F(xiàn)aradion公司很受英國政府的看重，與其他公司的合作頻繁，在新電池初創(chuàng)公司中扮演著重要的角色。
參考來源：
1.Faradion官網(wǎng). https://www.faradion.co.uk/
2.陳建文，劉勇來. 鈉離子電池專題報(bào)告
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/波德）
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