[Análise SMM] Branco Prussiano: Um Material de Nicho, Mas Extraordinário. Como Ele Mantém a Competitividade com Baixo Custo?

Notícias SMM em 18 de junho:

Impulsionadas pelo objetivo da neutralidade de carbono, as baterias de íons de sódio têm emergido nos campos de armazenamento de energia e aplicações de partida e parada devido aos seus recursos abundantes e baixo custo. Entre as três principais rotas de cátodo para baterias de íons de sódio, a rota prussiana está gradualmente ganhando atenção. Atualmente, os materiais prussianos são divididos em azul de Prússia e branco de Prússia. A principal razão para a diferença de cor entre os dois cátodos reside na água cristalina. O branco de Prússia requer uma desidratação adicional com base no azul de Prússia, necessitando de um controle preciso da água cristalina.

I. Características e Princípio de Funcionamento do Branco de Prússia

O branco de Prússia, conhecido quimicamente como cianeto de ferro e sódio, possui uma estrutura única de armação aberta. Esta estrutura fornece um canal de transmissão espaçoso e de baixa resistência para os íons de sódio, permitindo a rápida intercalação e desintercalação durante o carregamento e a descarga, e conferindo à bateria um excelente desempenho de taxa, ou seja, a capacidade de carregar e descarregar rapidamente em altas correntes. Enquanto isso, seus elementos constituintes, ferro e sódio, são amplamente disponíveis e econômicos, estabelecendo uma base econômica para a comercialização em grande escala das baterias de íons de sódio.

II. Vantagens de Desempenho

(I) Alta Capacidade Específica

A capacidade específica teórica do branco de Prússia atinge 155mAh/g. Em aplicações práticas, através da otimização tecnológica, a capacidade específica dos seus materiais produzidos em massa pode atingir cerca de 155mAh/g. As baterias de branco de Prússia têm uma densidade de energia relativamente alta, prolongando a vida útil da bateria e atendendo aos altos requisitos de densidade de energia das usinas de armazenamento de energia de longa duração (LDES).

(II) Alta Estabilidade de Ciclo

Graças à sua estrutura estável, o branco de Prússia pode manter um bom desempenho após vários ciclos de carregamento e descarga. De acordo com materiais relevantes, quando cicladas a uma taxa de 1C, sua taxa de retenção de capacidade é ≥90%, garantindo uma longa vida útil da bateria, reduzindo os custos de substituição e melhorando a economia e a confiabilidade do sistema. Esta vantagem é particularmente evidente em cenários de armazenamento de energia com ciclos de carregamento e descarga frequentes.

(III) Ampla Adaptabilidade à Temperatura

O branco de Prússia mantém um desempenho estável dentro da faixa de temperatura de -20℃ a 60℃, sem degradação significativa. Ele pode se adaptar às diferenças de temperatura em diferentes regiões e às mudanças nas temperaturas ambiente sem exigir um sistema complexo de gerenciamento térmico. Seja nos invernos rigorosos do norte ou nos verões escaldantes do sul da China, as baterias de branco prussiano ainda podem operar normalmente, reduzindo os custos do sistema e as dificuldades de manutenção.

(IV) Alta Segurança

O branco prussiano apresenta excelente estabilidade térmica, tornando-se menos propenso ao descontrole térmico devido ao superaquecimento. Suas propriedades químicas são estáveis, e é difícil que ele reaja violentamente com os eletrólitos, reduzindo fundamentalmente o risco de combustão e explosão da bateria, proporcionando uma barreira de segurança para o uso da bateria. Sua alta segurança é particularmente valiosa em instalações de armazenamento de energia e em VE em áreas densamente povoadas.

III. Avanços Tecnológicos e Progresso da Industrialização

Atualmente, ainda existem relativamente poucas empresas nacionais que produzem branco prussiano. A Wenzhou Sodium New Energy Technology Co., Ltd. alcançou resultados notáveis na P&D de branco prussiano. A empresa otimizou a tecnologia de preparação do branco prussiano monocristalino, superando o desafio do controle preciso da água cristalina, alcançando um controle preciso do teor de água cristalina, melhorando a cristalinidade e a pureza do material e aprimorando o desempenho eletroquímico. Atualmente, a linha de produção da empresa, com uma capacidade anual de 1.200 toneladas de branco prussiano, iniciou suas operações em outubro de 2024. O planejamento para uma capacidade de 10.000 toneladas está avançando de forma estável. Aproveitando a experiência de sua linha-piloto de 100 toneladas, o processo de produção da empresa é simplificado, os custos são controláveis e o desempenho de segurança é notável. Emergiu como um participante notável no ecossistema da indústria de baterias de íons de sódio, formando parcerias estratégicas com várias empresas de primeiro nível para auxiliar clientes de células de bateria no desenvolvimento de baterias de íons de sódio de alto desempenho. Seus produtos são amplamente aplicados em campos como veículos de duas/três rodas, veículos de quatro rodas de baixa velocidade, fontes de alimentação start-stop para automóveis/motocicletas, sistemas de armazenamento de energia e fontes de alimentação especiais, impulsionando o desenvolvimento da indústria de energia nova e a transição para práticas verdes e de baixo carbono.

IV. Perspectivas de Aplicação

O branco prussiano apresenta amplas perspectivas de aplicação em vários campos. Em sistemas de armazenamento de energia, sua alta estabilidade de ciclo e ampla adaptabilidade à temperatura garantem a operação estável a longo prazo das usinas de ESS, reduzindo os custos de manutenção e substituição. No campo de arranque e paragem, as suas vantagens de desempenho podem otimizar o desempenho da bateria, permitindo uma alta taxa C e uma longa vida útil do ciclo para as fontes de alimentação de arranque e paragem. No futuro, com os avanços tecnológicos e as expansões de capacidade, espera-se que o branco de Prússia se torne um dos materiais de cátodo importantes, impulsionando o vigoroso desenvolvimento da indústria de baterias de íons de sódio e contribuindo para a transição energética global.

Como material de cátodo para baterias de íons de sódio, o branco de Prússia surgiu no setor de energia nova devido às suas vantagens, como alta capacidade específica e alta estabilidade de ciclo. Com os avanços tecnológicos e o progresso da industrialização, as suas perspectivas de aplicação tornar-se-ão ainda mais amplas, contribuindo para a realização de práticas verdes e de baixo carbono e para o desenvolvimento energético sustentável.

Equipe de Pesquisa de Nova Energia da SMM

Wang Cong 021-51666838

Ma Rui 021-51595780

Feng Disheng 021-51666714

Lü Yanlin 021-20707875