电池：一项技术简介

一项技术简介电池SODIUM-ION   © 国际 renewable 能源署 2025免责声明国际能源署对中国电力科学研究院（CEPRI）为准备本报告提供支持表示衷心感谢。IRENA (2025), , 国际可再生​能源机构, 阿布扎比. 钠离子电池：一项技术简介关于中电普瑞关于IRENA978-92-9260-697-8该报告由卡洛斯·鲁伊斯（前IRENA）、安克特琳·利普嫩（IRENA）、于冉、夏立兴和张力明（CEPRI）撰写。引用致谢本出版物及其中包含的材料均按“原样”提供。国际 Renewable 能源机构已采取一切合理措施核实本出版物中材料的可靠性。然而，国际 Renewable 能源机构及其任何官员、代理人、数据或其他第三方内容提供者均不提供任何形式的保证，无论是明示的还是暗示的，并且他们不承担或对使用本出版物或其中包含的材料所产生任何后果的责任或义务。除非另有说明，本出版物中的资料可自由使用、共享、复制、再制作、印刷和/或存储，但需注明IRENA为资料来源和版权所有者。本出版物中归第三方所有的资料可能受不同的使用条款和限制约束，并在使用此类资料前需要获得这些第三方的适当许可。中国电力科学研究院（CEPRI）是中国电力行业的多学科综合性研究机构，同时也是国家电网公司（SGCC）的下属研究机构。CEPRI活跃于与电力科学和业务相关的广泛研究领域，包括发电、输电和配电，供电和利用，电力项目设计、建设、调试、运行、监控和维护，以及可再生能源、新材料、能量转换、信息和通信技术等。编辑和制作由弗朗西斯·菲尔德管理，得到了斯蒂芬妮·克拉克的支持。该报告由贾斯汀·弗朗什-布鲁斯进行校对编辑，设计由米格尔·安赫尔·拉莫斯（萨本尼托）负责。该草案也受益于外部专家的输入和评论，包括 Rory McNulty 和 Catherine Peake（基准矿业情报）、Yonhuang Ye 和 Xinxin Zhang（宁德时代）以及 Maximilian Fichtner（卡尔斯鲁厄理工学院）。可供下载： www.irena.org/publications . 如需更多信息或提供反馈，请联系IRENA info@irena.org . 此处所含信息不一定代表IRENA全体成员的观点。提及特定公司或某些项目或产品并不表示IRENA优先认可或推荐它们，而非提及的其他类似性质的公司或项目或产品。此处采用的设计称谓和所呈现的材料内容不表明IRENA对任何地区、国家、领土、城市或地区的法律地位，或其当局，或对其边界或疆界的划定，或对本文所载材料的可靠性所持的任何意见。然而，IRENA或其任何官员、代理人或其他第三方内容提供者均不提供任何形式的保证，无论是明示的还是暗示的，也不对使用本文或此处材料所造成的任何后果负责或承担任何责任。国际可再生能源署（IRENA）是一个政府间组织，支持各国向可持续能源未来过渡，并作为国际合作的主要平台、卓越中心以及可再生能源政策、技术、资源和金融知识的宝库。IRENA促进各种形式的可再生能源的广泛采用和可持续利用，包括生物能源、地热能、水电、海洋能、太阳能和风能，以实现可持续发展、能源获取、能源安全和低碳经济增长与繁荣。www.irena.orgvaluable input was also provided by IRENA and CEPRI colleagues: Francisco Boshell (ex-IRENA), Luis Janeiro (ex-IRENA), Jinlei Feng, Zafar Samadov (IRENA), Isaac Elizondo García (ex-IRENA) and Bin Zheng (CEPRI). 4 4 1 52 6 3 3.1 12 3.2 14 3.3 16 3.4 184 5 状态和展望 20参考文献22缩写 4钠离子电池 12© Shutterstock.com内容执行摘要电池储能技术概述建筑与材料供应链利弊应用2.1 电池存储对能源转型的意义 62.2 电池存储基础 82.3 电池储能技术格局 9图形 表格钠离子电池 3一项技术简介4 图形表格缩写啊安培小时NaS硫化钠当代安珀克司科技有限公司镍锰钴氧化物宁德时代NMC中电普瑞中国电力科学研究院Ni-Cd镍镉充放电速率镍氢C率NiMH电动汽车电动汽车Pb-acid铅酸铁基普鲁士蓝类似物计划能源情景Fe-PBAPESGW吉瓦sib钠离子电池吉瓦时GWhTMO过渡金属氧化物ICE内燃机美元美元国际可再生能源署IRENAV电压km千米VRF钒红ox流千瓦时千瓦时W瓦特kWh/m千瓦时每立方米WETO全球能源转型展望磷酸铁锂LFPWh瓦时LIB锂离子电池Wh/kg每公斤瓦时每克毫安时mAh/g钠离子电池一项技术简介图1 2002-2022年年度发电装机容量 6图 2 各应用领域锂离子电池使用量，2015-2023 11图3 钠离子电池原理图 12图4 碳酸锂价格，2020-2024 15图 5 平均电池组成本比较 17图6 钠离子电池的需求和生产能力预测 20表1 电动汽车部署和电池储能容量预测，2020-2050 7表2 不同电池技术的当今性能参数 10表3 sib的阴极和阳极材料 13 1. 执行摘要sibs是一种新兴技术，具有降低成本的潜力，并且性能参数正越来越多地与lib相当。作为一种不太成熟的技术，sibs仍有巨大的改进空间和更大的成本降低潜力，而lib则是一种更成熟和优化的技术，其潜在的效率提升空间可能有限。sibs的未来市场渗透将取决于其高效扩产的能力，同时与lib在成本和能量密度上相匹配。从长远来看，钠的更广泛地理分布也可能降低供应中断和价格波动风险。sib结构类似于lib，这允许制造商利用现有的知识和经验。与lib不同，sib依赖于从丰富的原材料（纯碱）中提取的钠化合物。 例如其储量远超锂。这种丰富性表明SIBs可以帮助缓解供应链压力并多样化电池领域。电池也是推动交通领域转型的重要因素。预计到2050年，电动汽车（EV）将主导道路运输。随着转型加速，对固定应用和电动汽车中电池存储的需求日益增长，加剧了对电池关键材料供应的担忧。存在多种电动汽车电池类型，其中锂离子电池（LIBs）因其长寿命、高能量密度以及快速供能的能力而占据主导地位。然而，2021–2022年的供应链中断以及最近的地缘政治紧张局势加剧了对LIB供应链韧性和可负担性的担忧，从而推动了人们对钠离子电池（SIBs）等替代化学体系的兴趣日益增长。SIB市场目前处于萌芽阶段，但在未来几年内可能会出现显著增长。到2025年，全球SIB生产能力可能达到每年70 GWh，并扩展到到2030年每年近400 GWh（BMI，2025）。根据IRENA的1.5°C情景，到2030年全球电动汽车电池需求将达到每年约4300 GWh（IRENA，2024a）。在符合1.5°C目标的情景下，根据当前假设，SIBs到2030年将占总电动汽车电池需求的不到10%。仍需