可再生能源發(fā)電的特性也制約了其自身發(fā)展的速度。如果發(fā)電側加入儲能設備則可以完美解決上述問題。發(fā)電側儲能可以對自然能源出力進行平滑甚至搬移，采用虛擬同步發(fā)電技術讓光伏發(fā)電和風力發(fā)電系統(tǒng)的特性接近火力發(fā)電等同步發(fā)電機系統(tǒng)，是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行的手段。比如我國青海、甘肅、新疆等地，夜間送出白天儲存的太陽能電力，錯峰送出風電，可大幅度平滑西部可再生能源出力，降低電網(wǎng)峰值容量投資，增加電網(wǎng)可調(diào)度性。此外,發(fā)電側安裝儲能也可以參與電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰、替代旋轉(zhuǎn)備用容量等輔助服務，無需建設常規(guī)能源就可以解決電網(wǎng)安全問題，使新能源走上健康發(fā)展的道路。而且，從目前的示范項目看，無論是電能質(zhì)量還是響應速度，儲能調(diào)頻遠比常規(guī)旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)越。

　儲能的經(jīng)濟性在持續(xù)的示范與應用中得到快速提高，據(jù)測算，未來兩三年內(nèi)，我國儲能設備安裝量或?qū)崿F(xiàn)七到十倍的增長，大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展蓄勢待發(fā)。而德國、日本、澳大利亞這些電價高的國家，儲能已接近具備經(jīng)濟性，隨著儲能設備成本的進一步降低，很快將具備投資價值。

事實上，我國儲能技術已獲得了巨大的突破。國內(nèi)鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池、鈉硫電池、超臨界壓縮空氣儲能、超級電容等主流儲能技術的成本已經(jīng)有了大幅降低。

不可否認，目前儲能成本偏高，且還沒有形成規(guī)模效應，短時間內(nèi)成本也很難降下來，但我們必須以發(fā)展的眼光來看儲能。新興技術的發(fā)展是都在持續(xù)的示范與應用中逐步提高的。

國家從《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《能源技術創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》，到《關于促進儲能技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》，都致力于從頂層設計、多能互補、微電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程等方面進一步推動儲能技術應用及成本下降。

國家發(fā)展改革委、國家能源局2022年發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，規(guī)劃給出了我國“十四五”時期現(xiàn)代能源體系建設的主要目標。其中，新增關鍵技術突破領域達到50個左右，鈉離子儲能技術列入其中。

鈉離子電池技術適應了降成本、提升安全性的需要，目前成為傳統(tǒng)鉛酸電池、鋰離子電池之外的另一主流儲能技術。

鈉離子電池同鋰離子電池相比有一定優(yōu)勢。鈉鹽原材料儲量豐富，價格低廉，采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元正極材料，原料成本降低一半；由于鈉鹽特性，允許使用低濃度電解液(同樣濃度電解液，鈉鹽電導率高于鋰電解液20%左右)降低成本；鈉離子不與鋁形成合金，負極可采用鋁箔作為集流體，可以進一步降低成本8%左右，降低重量10%左右；由于鈉離子電池無過放電特性，允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg，可與磷酸鐵鋰離子電池相媲美，其成本優(yōu)勢明顯，有望在大規(guī)模儲能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。

鈉離子電池與鋰離子電池又有不同。內(nèi)部電荷載體不同，兩者離子半徑不同，這半徑差別導致鈉離子電池的性能遠遠不及鋰離子電池；鋰離子的負極可以使用石墨，但是鈉離子幾乎不能在石墨中脫嵌/嵌入，容量很??；其他碳材料經(jīng)過處理最多可以達到差不多300多毫安時；離子在正極中的容量很小，只有一百多毫安時；鈉離子在正負極中嵌入/脫嵌阻力很大，源于半徑大；可逆性差，不可逆容量損失大。

為了持續(xù)推動鈉離子電池儲能技術發(fā)展，增加對鈉離子電池研究進展的了解，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會《電源技術》編輯部計劃組織一次主題為“鈉離子電池技術開發(fā)及應用”的線上學術講座。

會議邀請了數(shù)位從事鈉離子電池技術研發(fā)的產(chǎn)業(yè)專家，從事鈉離子材料研究和機理研究的高等學府、研究院的教授學者，共同分享他們近期在鈉離子電池技術方面的研究進展及成果。

唐堃

博士，中科海鈉科技有限責任公司執(zhí)行董事長，高級工程師。北京大學化學與分子工程學院本科，博士畢業(yè)于中國科學院物理研究所。曾在德國馬克斯普朗克固體研究所Maier組做訪問學者，曾任國家能源投資集團北京低碳清潔能源研究院電池材料部門經(jīng)理。長期從事鋰/鈉離子電池，能量存儲與能量轉(zhuǎn)化等方面研究。目前已在國際重要學術期刊發(fā)表論文30余篇，申請國際專利一項，中國專利五十余項。目前致力于高性能低成本鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化推進。

內(nèi)容簡介：電化學儲能是實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標的重要技術路徑。目前二次電池主要以鉛酸電池和鋰離子電池為主，其中鉛酸電池污染嚴重、能量密度低、循環(huán)壽命短；鋰資源儲量有限，分布極不均勻（約70%在南美洲且我國目前80%鋰資源依賴進口，存在“卡脖子”的風險），2021年碳酸鋰的價格已創(chuàng)近年來新高，鋰離子電池成本持續(xù)升高，難以同時支撐新能源汽車和儲能電站的需求和發(fā)展。

發(fā)展鈉離子電池可緩解因鋰資源短缺及分布不均引發(fā)的儲能電池發(fā)展受限的問題，可逐步取代環(huán)境污染嚴重的鉛酸電池，產(chǎn)業(yè)化前景相當樂觀，具有重要的經(jīng)濟價值和戰(zhàn)略意義，同時符合國家能源安全發(fā)展政策。

本報告包括發(fā)展鈉離子電池的必要性，可行性，產(chǎn)業(yè)化進展和未來展望。

曹鑫鑫

中南大學材料科學與工程學院特聘副教授，碩士生導師。Rare Metals、中南大學學報（英文版、自然科學版）、無機鹽工業(yè)青年編委，Frontiers in Chemistry，Materials客座編輯。能源材料與器件專家委員會委員，中國有色金屬產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家委員會委員，中國化學會會員。主要從事鈉離子電池材料與電化學過程研究，包括高電壓、多電子交換正極材料；表界面調(diào)控；離子、電子輸運解析等。在國內(nèi)外知名學術期刊發(fā)表論文50余篇，包括Advanced Materials，Advanced Energy Materials，Nano Energy，Advanced Science，Nano Research，Science China Materials，Carbon Energy、物理化學學報等，引用3000余次，H-index=26。曾獲湖南省芙蓉學子學術創(chuàng)新獎、中南大學十佳青年、優(yōu)秀班導師等榮譽。

內(nèi)容簡介：鈉離子電池因其原材料豐富、資源成本低廉及安全環(huán)保等突出優(yōu)點，在電化學規(guī)模儲能領域和低速電動車中具有廣闊的應用前景。鈉離子電池目前面臨能量密度偏低、循環(huán)壽命不足的問題，離應用尚有距離。開發(fā)低成本、高比能、長壽命正極材料是突破技術瓶頸的關鍵所在。NASICON型磷酸鹽具有穩(wěn)定的晶體結構、可調(diào)的工作電壓和三維的離子遷移通道，是極具研究價值和應用前景的一類正極材料。通過合理調(diào)控其氧化還原對可實現(xiàn)多電子轉(zhuǎn)移，進一步提升電池能量密度。通過理論計算指導材料組成設計，結合氧化還原對調(diào)控、微納米有序組裝、表面包覆和多維度導電網(wǎng)絡構筑制備多電子交換NASICON型正極材料。通過正極材料儲鈉電極過程表征揭示材料的結構演變規(guī)律和性能強化機制。匹配硬碳負極、優(yōu)化電池制備工藝，獲得性能優(yōu)異的鈉離子全電池，實現(xiàn)從材料到實用儲能器件的統(tǒng)籌優(yōu)化。

張俊

天津大學化工學院助理研究員。博士畢業(yè)于清華大學，師從楊全紅教授。曾榮獲清華大學蔣南翔獎學金、清華大學優(yōu)秀博士論文、清華大學優(yōu)秀博士畢業(yè)生、北京市優(yōu)秀畢業(yè)生等。博士畢業(yè)論文入選了施普林格出版集團的 Springer Theses 叢書。主要研究方向為鈉離子電池“篩分型碳”負極及其電化學界面，相關研究成果以通訊作者或第一作者發(fā)表在Nat. Commun., Natl. Sci. Rev., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater.等期刊。

內(nèi)容簡介：鈉離子電池是兼具低成本和高安全的新型儲能器件，有望逐步進入發(fā)展“快車道”。硬碳是鈉離子電池最具實用化潛力的碳負極材料，但硬碳負極低電位平臺的產(chǎn)生機制仍存爭議，且硬碳復雜的微納結構與低電位平臺的關聯(lián)機制尚不明確，嚴重制約了高能量密度鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進程。本次匯報將概述鈉離子電池硬碳負極的發(fā)展歷程及重要研究進展，重點推介一種兼具低成本和優(yōu)異電化學性能的實用化碳負極——“篩分型碳”，并基于“篩分型碳”負極闡明碳負極低電位平臺的儲鈉機制，提出設計具有超長且可逆的低電位平臺的碳負極的理性原則。

楊應昌

2015年畢業(yè)于中南大學，獲工學博士學位，銅仁學院教授，碩士生導師，深圳市源馳科技有限公司技術副總、源馳研究院院長，中國化學會會員，貴州省“千層次人才”。主要研究方向：先進能源存儲材料及器件。自2012年博士研究開始一直從事鋰/鈉離子電池負極研究（博士論文題目：電化學制備功能材料及其在鋰/鈉離子電池負極中的應用，導師：紀效波教授）。近年來，主攻高安全、低成本水系 、油系鈉離子錳基正極材料、碳基材料的產(chǎn)業(yè)化應用研究。負責主持了國家自科青年項目1項、地區(qū)科學基金1項、貴州省科技支撐項目3項、深圳源馳科技有限公司等多項橫向課題。近年來以第一作者（通訊作者）在Adv. Funct. Mater.、Chem. Eng. J.、J. Mater. Chem. A等高水平SCI期刊發(fā)表論文20余篇，被引1000余次，其中ESI高被引論文兩篇；授權中國發(fā)明專利4項，其中兩項產(chǎn)業(yè)化，兩項實現(xiàn)專利權轉(zhuǎn)讓；出版專著兩部。

內(nèi)容簡介：鈉離子電池資源豐富、成本低、安全性能高，有望成為鋰離子電池的替代器件,特別是在大規(guī)模儲能領域。當前高性能鈉離子電池電極材料的開發(fā)成為儲能材料的新研究焦點。其中具有應用前景的鈉電負極材料聚焦在硬碳、軟碳等碳材料、合金類負極材料及鈦基材料。硬碳類負極材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，但存在首次庫倫效率低、倍率性能不高等問題；合金類負極材料比容量高，但循環(huán)及倍率性能差；鈦基負極材料嵌鈉電位低、結構穩(wěn)定，但首次效率非常低，限制了他們的大規(guī)模應用。本報告主要圍繞以上鈉電負極材料，以活性物質(zhì)、粘結劑及電解液作為中心，針對活性物質(zhì)的微納結構和電極表界面優(yōu)化設計, 探討材料首次效率低、循環(huán)/倍率性能差、離子電導低等實際應用過程中出現(xiàn)的問題的解決方案，以期推進產(chǎn)業(yè)化進程。

許寒

中電科能源股份有限公司，高級工程師，2018年獲天津大學博士學位，2012年-2019年在中國電科第十八研究所化學與物理電源重點實驗室從事新能源材料及電池體系開發(fā)工作，2019年起在天津中電新能源研究院從事鈉離子電池及材料的產(chǎn)業(yè)化和工程化相關研究，在期間授權專18項參與編寫專著2部。

內(nèi)容簡介：儲能電池作為電能源消費端（新能源汽車、兩輪車、低速電動車等）的核心器件，其發(fā)展仍然存在成本、壽命、安全性以及資源環(huán)保等方面的制約，希望需要尋找到一種可以部分替代現(xiàn)有鋰離子電池的新體系，從而促進新能源動力電池領域的健康快速發(fā)展，作為和鋰離子電池性能最為接近的鈉離子電池，可有效的充當“候補隊員”的角色。

除去常規(guī)的資源、安全、以及成本等方面的優(yōu)勢，鈉離子電池在極端環(huán)境下（如極寒、極熱、極潮等）的表現(xiàn)也非常優(yōu)越，因此可以在較為特殊的軍用場景中得到應用，因為與常規(guī)鋰離子電池的生產(chǎn)設備兼容，可以進行產(chǎn)線的快速切換。因此，這將有助于電池廠商完成產(chǎn)能快速布局，切換成本較小，利于鈉離子電池未來的大規(guī)模推廣。因此在軍民融合方面，鈉離子依然具有廣闊的市場前景和社會經(jīng)濟效益。

肖遙

博士，溫州大學甌江特聘教授，溫州大學碳中和技術創(chuàng)新研究院副院長。曾任新加坡南洋理工大學博士后研究員，入選國家博士后創(chuàng)新人才支持計劃，深圳市海外高層次人才計劃，一直從事先進新能源二次電池關鍵材料的研究與開發(fā)，尤其聚焦在鈉離子電池層狀氧化物正極材料基礎研究與產(chǎn)業(yè)化應用方向。研究興趣主要包括電極材料的動態(tài)結構演變，可控相變機制，局域化學與能級軌道調(diào)制以及結構基元操控等方面的研究。近五年來，已發(fā)表SCI論文50余篇，發(fā)表論文正面被引用1600多次（Google scholar統(tǒng)計），目前SCI上的h-index為24。其中，以第一作者/共同一作/通訊作者在Angewandte Chemie International Edition (2篇), Advanced Materials (3篇), Advanced Energy Materials (3篇), Advanced Functional Materials (1篇), Advanced Science (1篇)，Nano energy (1篇), Research (1篇)，Cell Reports Physical Science (2篇)，eScience (1篇)等國際高水平權威期刊發(fā)表論文20余篇，多篇論文入選熱點文章及封面，申請中國發(fā)明專利4項，其中獲得授權專利2項。另外，擔任溫州大學與Wiley出版社合辦的高質(zhì)量期刊《Carbon Neutralization》執(zhí)行編輯以及高起點SCIE期刊《Carbon Energy》、《Exploration》等期刊的青年編委。

內(nèi)容簡介：由于鈉資源豐富且分布廣泛，鈉離子電池可作為鋰離子電池在大規(guī)模儲能領域的重要補充技術，其具有重要的經(jīng)濟價值和戰(zhàn)略意義。相比于其他鈉離子電池正極材料，層狀過渡金屬氧化物具有制備工藝簡單、比容量高、離子電導率高的優(yōu)勢，是當前最具有應用前景的正極材料之一。然而，在實際應用中，層狀氧化物正極材料仍存在一些關鍵性的基礎科學問題：鈉空位有序重排，復雜的多相轉(zhuǎn)變以及空氣穩(wěn)定性等。本報告主要從微觀結構設計，局域化學調(diào)制以及功能結構基元三個方面展開，借助先進的原位光學與譜學表征技術以及集成力學、電學和熱學手段探究鈉離子存儲機制以及反應特性。同時，從不同尺度揭示其物相結構，組成分布，原子占位/層錯/空位與其電化學性能之間的構效關系，最終實現(xiàn)低成本實用型鈉離子電池正極材料。

中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會

2022年6月13日