中國粉體網訊 鈉離子電池是一種二次電池，近年來在新能源儲存與轉換領域引起了廣泛關注。事實上，鈉離子電池最早在20世紀80年代初便受到關注，但是由于鋰優異的電化學性能，鈉離子電池尚未得到廣泛研究與應用。現今，隨著電動汽車和智能電網時代的到來，鋰資源的短缺將成為制約鋰離子電池發展的重要因素，因此迫切需要開發綜合性能優異的下一代儲能電池系統。鈉和鋰屬同一主族，理化性質相似，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。
2010年后，國內外涌現了幾十家研究鈉離子電池的公司。其中，由于國內所能查閱到的國外鈉離子電池的研發公司資訊較少，絕大多數僅對其名字和研發產品一筆帶過。在介紹過美國的Natron Energy公司之后，本文將詳細介紹英國的一家鈉離子電池研發公司：Faradion。
1.公司概況
Faradion于2011年由Jerry Barker博士、Chris Wright博士和Ashwin Kumaraswamy創立，旨在開發鈉離子技術并將其推向市場。Faradion發展出了一個戰略性的、廣泛的和延展性的知識產權組合，包括涵蓋鈉離子技術的總共21個專利家族。與研究水系鈉離子電池的Natron Energy不同，Faradion研發的是有機液體電解質的鈉離子電池。與其他競爭的鈉離子電池公司相比，Faradion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領導者的地位。
2.公司使命
與Natron Energy將高安全性列為研發的首要目標不同，Faradion對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，為關鍵應用（如偏遠地區的運輸、存儲、備份電源和能源）提供高性能、安全和經濟高效的電池解決方案。最終目標是以鉛蓄電池的價格提供鋰離子電池的性能。
3.公司產品與技術
Faradion研發的鈉離子電池為層狀金屬氧化物/硬碳的有機電解液體系，優先開發低成本高能量密度的電池。電池性能數據如下：
3.1 電池基本數據
可用電壓范圍：0~4.3V。可以充放電到0V進行存儲和運輸。
能量密度：原型電池提供超過 140 Wh/kg 的能量密度，10Ah 軟包電池的設計性能為 155 Wh/kg。
放電速率：循環速率的示例范圍為 2C（0.5 h）到 C/10（10 h）。
循環壽命：周期壽命從數百到數千個循環周期不等，具體取決于放電深度和充放電條件。
能量效率：5小時的放電條件下，循環能效為92%，遠大于鉛蓄電池的70%。
工作溫度：在-20℃~60℃范圍內工作可以表現出最高的能效和壽命。
3.2 電池安全性能
鋰離子電池運輸的危險性是有據可查的，不能排出低于30%的實際容量，因此電池貨物必須以相當的安全成本進行空運。然而，鈉離子電池可以完全排出到0V，類似于電容器。在此狀態下，消除了短路導致熱失控的可能性。Faradion正在與運輸部和聯合國危險品運輸專家小組委員會合作，為鈉離子電池的測試和運輸需求制定框架。
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）的熱輸出對比。鋰離子電池產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驗結果。沒有明火和燃燒痕跡，證明通過安全實驗
3.3 成本
鈉離子電池能以鉛蓄電池的價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格在2017年增長了129%，這是鋰離子電池需求上漲的直接結果。Faradion的鈉離子電池不使用鋰、鈷或銅，因此與鋰離子電池不同，這些材料的價格變化不受影響。Faradion的鈉離子電池技術預計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；現成的節點材料；廉價的電解質；兩個電極均使用鋁箔集流體來實現的。此外，鈉離子電池的五小時循環能效為92%，而鉛蓄電池的能效為70%左右。這意味著，對于相同的能量輸入，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已經開發了一個戰略性、廣泛性和廣泛的知識產權組合，涵蓋了鈉離子電池技術的許多方面。知識產權組合包含一些共同持有的專利，包括21個現有專利家族（包括8個授予的專利），專注于鈉離子技術的三個關鍵領域：
1) 電池材料：包括正極、負極和電解質材料和制備方法
2) 電池基礎設施
3) 電池安全和運輸
圖：Faradion專利一覽
5.公司產品運用
1)固定儲能
鈉離子電池非常適合在寬溫度范圍內進行固定存儲應用，這要歸功于其無論從質量和體積上的高能量密度。應用程序可以包括：住宅和工業倉儲；電信用備用電源；遠程應用和地點（包括離岸）的備份電源或存儲。
鈉離子電池可在0V下運輸的能力意味著它們可以用于偏遠地點和應用，包括近海，在那里運輸電池受到限制或危險。Faradion正在與創新英國資助的可再生能源低成本存儲項目合作伙伴合作，以展示鈉離子電池技術在太陽能存儲方面的應用。
2)交通運輸
鈉離子電池是鉛蓄電池的極好替代品，用于電動汽車、電動滑板車或電動自行車的低成本電動運輸，以鉛蓄電池類似的價格提供更大的范圍和承載能力。它們還具有做 S-L-I（啟動照明點火）12V 電池或 MHEV（溫和混合動力電動汽車）中的 48V 電池的潛力。這是因為鈉離子電池的能量密度高于鉛酸電池，而且在寬溫度范圍內性能也有所提高。
Faradion正與其他人合作，在創新英國資助的電動汽車鈉離子電池和汽車電力應用鈉離子電池項目中展示鈉離子電池在汽車領域中的應用。當Faradion與威廉姆斯高級工程公司和牛津大學合作推出電動自行車電池演示器時，展示了世界上第一輛鈉離子電池驅動的車輛。
6.公司重要動向節選
1)2021年7月10日，AceOn公司已獲得英國創新計劃100萬英鎊的資助，以加快其移動太陽能存儲單元的開發工作。AceOn新設計的產品將使用Faradion的鈉離子電池，這是Faradion的技術首次在撒哈拉以南的非洲商業使用。
2)2021年4月22日,印度主要智囊團Bridge的一份新報告強調Faradion是英國和印度之間密切能源部門合作的一個成功例子，將Faradion確定為一家高潛力的清潔技術公司。
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的知識產權與AMTE Power的設計和制造能力相結合。此次合作為 AMTE Power 頒發了用于制造和銷售鈉離子電池的定義使用領域和地域的許可證，用于能源存儲解決方案 （ESS）。這種伙伴關系使鈉離子電池技術能夠納入一系列可再生能源應用，包括住宅能源儲存、商業微電網、風力渦輪機和潮汐能儲存。Faradion的專利技術具有高度可擴展性，因為它可以利用AMTE Power現有的鋰離子電池制造設施。
4)2021年2月25日，Phillips 66 (NYSE: PSX) 和Faradion啟動技術合作，以開發低成本和高性能負極材料的鈉離子電池。硬碳是電池的首選負極材料，預計此次合作將結合Phillips 66開發特種碳材料的經驗和Faradion作為鈉離子電池技術領導者的工作。
5)2020年6月3日，Faradion宣布與印度基礎設施物流技術公司（IPLTech）建立新的合作伙伴關系，其高能鈉離子電池用于印度市場商用車。
6)2020年4月20日，Faradion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，供澳大利亞市場使用。
7)2019年8月30日，隨著全球對日益高效的電池存儲解決方案的需求持續飆升，包括Faradion的10家創新的英國電池技術和電動汽車供應鏈開發商將于下月在北美英國政府展館展示英國在電池技術開發方面如何引領世界。
8)2019年8月28日，Faradion宣布入選2019年深科技峰會的頂級深科技公司。
9)2019年6月13日，Faradion躋身四大電動汽車電池初創公司（共600家）。
10)2016年3月1日，Faradion與AGM電池公司合作，旨在推動鈉離子電池商業化。
7.總結
可以看出，Faradion是一家注重能量密度和成本的鈉離子電池公司，也是使用有機電解質材料的鈉離子電池的世界領頭人之一。其主要生產的鈉離子電池已經初步實現商業化。其生產的鈉離子電池，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（能達到Natron Energy生產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，Faradion由于采用了有機電解質材料，電池的安全性以及環境友好程度勢必會下降。同時，與Natron Energy超過五萬次的循環壽命相比，Faradion的鈉離子電池數百到數千次的循環壽命也顯得不夠好。從公司動向可以看出，Faradion公司很受英國政府的看重，與其他公司的合作頻繁，在新電池初創公司中扮演著重要的角色。
參考來源：
1.Faradion官網. https://www.faradion.co.uk/
2.陳建文，劉勇來. 鈉離子電池專題報告
（中國粉體網編輯整理/波德）
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