宁德时代第一代钠离子电池正式发布，哪些科学仪器来助阵？

7月29日下午，在宁德时代首场线上发布会上，董事长曾毓群发布了第一代钠离子电池。与此同时，宁德时代的市场定位也发生了历史性的转变，在宁德时代的最新简介中，“锂离子电池研发制造公司”的身份，正式变成了“新能源创新科技公司”。寻找打破短板的材料体系，是所有钠离子电池研究者的主攻方向。宁德时代也正是在材料体系上率先取得重要突破，才使得钠离子电池从实验室走向生产线。

宁德时代公布的信息显示：

第一代钠离子电池在常温下充电15分钟，电量就可以达到80%，具备了快充能力；不仅如此,在零下20℃低温的环境下，仍然有90%以上的放电保持率；同时在系统集成效率方面，也可以达到80%以上；此外，钠离子电池优异的热稳定性，也超越了国家动力电池强标的安全要求。

曾毓群认为，“碳中和”催生了万亿瓦时级的电池需求，新的应用场景不断产生，给了不同技术施展的舞台，多元化的技术路线将是未来电池行业的主旋律。

实现碳达峰碳中和，努力构建清洁低碳、安全高效能源体系，是党中央、国务院作出的重大决策部署。日前，国家发展改革委、国家能源局正式发布了《国家发展改革委 国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见》，该指导意见是国家层面首次明确提出量化的储能发展目标：

到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变。新型储能技术创新能力显著提高，核心技术装备自主可控水平大幅提升，在高安全、低成本、高可靠、长寿命等方面取得长足进步，标准体系基本完善，产业体系日趋完备，市场环境和商业模式基本成熟，装机规模达3000万千瓦以上。新型储能在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用。到2030年，实现新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控，技术创新和产业水平稳居全球前列，标准体系、市场机制、商业模式成熟健全，与电力系统各环节深度融合发展，装机规模基本满足新型电力系统相应需求。新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。

另外，在技术层面上，针对“提升科技创新能力”发布了以下内容：

开展前瞻性、系统性、战略性储能关键技术研发，以“揭榜挂帅”方式调动企业、高校及科研院所等各方面力量，推动储能理论和关键材料、单元、模块、系统中短板技术攻关，加快实现核心技术自主化，强化电化学储能安全技术研究。坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用，实现压缩空气、液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期，加快飞轮储能、钠离子电池等技术开展规模化试验示范，以需求为导向，探索开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。

在储能及动力电池需求高速增长拉动下，锂离子电池的需求呈现爆发式增长。2020年动力电池和储能电池的市场规模已达174GWh，而未来10年的复合增长率将超过30%，到2030年，交通和储能对锂离子电池的需求将激增至5.9TWh。然而，锂矿资源储量有限，全世界75%的锂矿资源都分布在澳大利亚和智利中，我国锂资源大量分布于西部山区和盐湖地区，开采难度极大，这就导致我国80%的锂资源供应依赖进口，为摆脱对锂资源依赖的途径，只能开辟新的技术路线。

相比之下，钠资源分布在地壳中的储量尤为丰富，是锂的1000倍以上。而且钠的化学性质、电池工作原理都和锂非常相似，两者在元素周期表里属于同一主族。因此，钠也被认为是可利用的电池关键原料，在全球范围内成为新一代电池研究热点。“储量大”这一特点使钠电池在成本上具有天然的优势，同时，钠离子电池低温性能出色，有着更为广阔的使用范围。

无论是锂离子电池还是钠离子电池，解决技术难题，提升技术指标，都少不了研发人员的不懈努力，以及科学仪器的精密测量助阵，宁德时代21C创新实验室去年在福建宁德正式奠基，该实验室总投资33亿元，占地约270亩，预计今年底建成部分并投入使用。据悉，该实验室将布局新储能材料化学体系、新储能系统设计与工程、新储能材料应用场景三大主攻方向，和先进材料与器件、先进方法与装备、产业建设体系、能源政策智库四大支撑方向。

目前，宁德时代并未有相关实验室信息公开，但是小编针对电池材料和器件的研究方法，整理了在电池材料表征方法以及电化学测量方面的科学仪器，点击下列仪器/技术名称可直达仪器信息网专场。

电池材料表征手段：

1. 成分分析中比较普遍的有电感耦合等离子体（ICP）技术，包括ICP-MS和ICP-AES，可用来分析物质的组成元素及各种元素的含量；二次离子质谱（SIMS）技术，可以对同位素分布进行成像，探测样品成分的纵向分布；X射线光子能谱（XPS），能测定表面的组成元素以及各元素的化学信息；X射线荧光光谱分析（XRF），应用于电池材料主成分及杂质元素分析，检出限可达10-9的量级；此外，还有电子能量损失谱（EELS）、扫描透射X射线显微术（STXM）、X射线吸收近边谱（XANES）等

2. 形貌表征主要通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和原子力显微镜（AFM），实现对电极材料的形貌表征。

3. 晶体结构表征，通过X射线衍射技术（XRD）可以获得材料的晶体结构、结晶度、应力、结晶取向、超结构等信息；核磁共振（NMR）能够探测材料中的化学信息并成像，可探测枝晶反应、测定锂离子自扩散系数，对颗粒内部相转变反应等进行研究；中子衍射（ND）在锂离子电池材料的晶体结构表征中也发挥着重要作用。

4. 官能团的表征

对电极材料通常使用拉曼光谱，对电解液材料通常使用傅里叶变换红外光谱和深紫外光谱。

5. 其他性能

此外，还有通过中子衍射（ND）或核磁共振（NMR）得到材料离子运输的信息，

通过开尔文探针力显微镜（KPFM）探测材料表面电势以此得到样品表面的电势分布，还有比表面积分析仪、角分辨光电子能谱（ARPES）、电子淹没技术（PAT）、卢瑟福背散射（RBS）等仪器，在电化学材料的检测中都有着重要的作用。

电化学性能测试——电化学工作站

对于电化学性能测试，如线性伏安扫描测试(LSV)、电化学阻抗谱测试(EIS)、循环性能(CP)等，都可以通过电化学工作站进行测定。

此前，仪器信息网特别采访了上海市磁共振重点实验室副主任、华东师范大学胡炳文研究员，他在采访中也提到了宁德时代将推出第一代钠离子电池的消息。胡炳文课题组主要研究将磁共振仪器应用在电池领域，详细内容可点击此处查看：顺磁共振：电池研究方法中冉冉升起的新星——访华东师范大学胡炳文研究员。