[Анализ SMM] Прусская белая краска: нишевый, но выдающийся материал. Как он сохраняет конкурентоспособность при низкой стоимости?

Новости SMM от 18 июня:

В условиях стремления к достижению углеродной нейтральности натриевые ионные аккумуляторы появились в сферах энергохранения и применения в системах пуск-запуска благодаря своим обширным ресурсам и низкой стоимости. Среди трех основных маршрутов получения катодов для натриевых ионных аккумуляторов маршрут с применением прусской краски постепенно привлекает внимание. В настоящее время прусские материалы делятся на прусский голубой и прусский белый. Основная причина различия в цвете между этими двумя катодами заключается в кристаллической воде. Прусский белый требует дальнейшего обезвоживания на основе прусского голубого, что требует точного контроля над кристаллической водой.

I. Характеристики и принцип работы прусского белого

Прусский белый, химически известный как цианид натриево-железный, обладает уникальной открытой каркасной структурой. Эта структура обеспечивает просторный и низкоомный канал для переноса натриевых ионов, что позволяет быстро осуществлять интеркаляцию и деинтеркаляцию во время зарядки и разрядки, а также обеспечивает аккумулятору отличную скоростную характеристику, то есть способность быстро заряжаться и разряжаться при высоких токах. В то же время его составляющие элементы — железо и натрий — широко доступны и экономически эффективны, что закладывает экономическую основу для масштабной коммерциализации натриевых ионных аккумуляторов.

II. Преимущества характеристик

(I) Высокая удельная емкость

Теоретическая удельная емкость прусского белого достигает 155 мА·ч/г. В практических приложениях благодаря технологической оптимизации удельная емкость его серийно производимых материалов может достигать около 155 мА·ч/г. Аккумуляторы на основе прусского белого обладают относительно высокой плотностью энергии, продлевая срок службы аккумулятора и удовлетворяя требованиям к высокой плотности энергии электростанций с долгосрочным хранением энергии (LDES).

(II) Высокая стабильность цикла

Благодаря своей стабильной структуре прусский белый может поддерживать хорошие характеристики после множества циклов зарядки-разрядки. Согласно соответствующим материалам, при циклировании со скоростью 1С его коэффициент сохранения емкости составляет ≥90%, что обеспечивает длительный срок службы аккумулятора, снижает затраты на замену и повышает экономичность и надежность системы. Это преимущество особенно заметно в сценариях хранения энергии с частыми циклами зарядки-разрядки.

(III) Широкая температурная адаптивность

Прусский белый поддерживает стабильную работу в диапазоне температур от -20°C до +60°C без значительного снижения характеристик. Она может адаптироваться к различным температурным различиям в разных регионах и изменениям температуры окружающей среды без необходимости в сложной системе теплового управления. Будь то в холодные зимы на севере или жаркие лета на юге Китая, прусская белая батарея все еще может нормально работать, снижая системные затраты и сложности обслуживания.

(IV) Высокая безопасность

Прусская белая батарея обладает отличной термической стабильностью, что делает ее менее подверженной термическому разгону из-за перегрева. Ее химические свойства стабильны, и она с трудом реагирует бурно с электролитами, что в корне снижает риск возгорания и взрыва батареи, обеспечивая защиту безопасности для использования батареи. Ее высокая безопасность особенно ценна в энергохранилищах и электромобилях в густонаселенных районах.

III. Технологические прорывы и прогресс в индустриализации

В настоящее время в стране относительно немного предприятий, производящих прусскую белую батарею. Wenzhou Sodium New Energy Technology Co., Ltd. достигла заметных результатов в области исследований и разработок прусской белой батареи. Компания оптимизировала технологию приготовления монокристаллической прусской белой батареи, преодолев проблему точного контроля над кристаллической водой, достигнув точного контроля над содержанием кристаллической воды, повысив кристалличность и чистоту материала, а также улучшив электрохимические характеристики. В настоящее время производственная линия компании с годовым объемом производства 1200 тонн прусской белой батареи начала работу в октябре 2024 года. Планирование мощности в 10 000 тонн неуклонно продвигается вперед. Используя опыт своей опытной линии мощностью 100 тонн, компания упростила производственный процесс, контролирует затраты и обеспечивает выдающиеся показатели безопасности. Она стала заметным игроком в экосистеме индустрии натриевых ионных батарей, формируя стратегические партнерские отношения с несколькими ведущими предприятиями, чтобы помочь клиентам, производящим элементы батарей, разработать высокопроизводительные натриевые ионные батареи. Ее продукты широко применяются в таких областях, как двух/трехколесные транспортные средства, низкоскоростные четырехколесные транспортные средства, пуско-зарядные устройства для автомобилей/мотоциклов, системы хранения энергии и специальные источники питания, способствуя развитию индустрии новой энергии и переходу к экологически чистым и низкоуглеродным практикам.

IV. Перспективы применения

Прусская белая батарея имеет широкие перспективы применения в различных областях. В системах хранения энергии ее высокая стабильность цикла и широкая адаптивность к температуре обеспечивают долгосрочную стабильную работу электростанций систем хранения энергии, снижая затраты на обслуживание и замену. В области пусково-зажигательных систем (старт-стоп) его преимущества в производительности позволяют оптимизировать работу аккумулятора, обеспечивая высокую скорость заряда-разряда (C-rate) и длительный срок службы циклов для пусково-зажигательных источников питания. В будущем, с развитием технологий и расширением производственных мощностей, прусская белая краска (Prussian white), как ожидается, станет одним из важных катодных материалов, способствующих активному развитию отрасли натриево-ионных аккумуляторов и вкладывающихся в глобальный переход к использованию альтернативных источников энергии.

В качестве катодного материала для натриево-ионных аккумуляторов прусская белая краска появилась в секторе новых источников энергии благодаря таким преимуществам, как высокая удельная емкость и высокая стабильность циклов. С технологическими прорывами и развитием индустриализации ее перспективы применения станут еще более широкими, способствуя реализации экологически чистых и низкоуглеродных практик, а также устойчивому развитию энергетики.

Исследовательская группа SMM по новым источникам энергии

Ван Цун 021-51666838

Ма Жуй 021-51595780

Фэн Дишэн 021-51666714

Лю Яньлинь 021-20707875