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成本比锂电池低30%,钠离子电池“稳了”吗?

晚与风 2021-07-30 11:42:31

预热数月的钠离子电池终于出山了。


7月29日,宁德时代董事长曾毓群发布了宁德时代的第一代钠离子电池,同时,锂钠混搭电池包也在发布会上首次亮相。


官方信息显示,宁德时代开发的第一代钠离子电池电芯单体能量密度可达160Wh/kg;具备快充能力,常温下15分钟即可充满80%的电量。


成本比锂电池低30%,钠离子电池“稳了”吗?

成本比锂电池低30%,钠离子电池“稳了”吗?

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“老钠”出山


钠离子电池并不是全新电池技术路线,该技术早在19世纪就被提出。

如今,随着“碳中和”成为全球共识,全球对电池基础材料的研发速度正在加快,这为钠离子电池的产业化打开了窗口。并且国家发改委、能源局在新型储能发展指导意见中,还强调加快钠离子电池等技术的规模化试验示范。


钠离子电池有着与锂离子电池相似的工作原理,主要通过钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。相较锂离子,钠离子体积较大,在材料结构稳定性和动力学性能方面要求更严苛。


对此,宁德时代钠离子电池采用了克容量较高的普鲁士白作为正极材料,对材料体相结构进行电荷重排,解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减这一核心难题;在负极材料方面,宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料,其具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性。在制造工艺方面,钠离子电池还可以与目前的锂离子电池制造工艺和设备相兼容。


在上述技术加持下,钠离子电池不仅充电速度快,在零下20°C低温的环境下,仍然有90%以上的放电保持率;得益于钠离子的电化学性能相对稳定,宁德时代第一代钠离子电池已经超越了国家动力电池强标的安全要求。


宁德时代研究院副院长黄起森博士表示,总体来看,第一代钠离子电池的能量密度略低于目前的磷酸铁锂电池,但在低温性能和快充方面,具有明显的优势,特别是在高寒地区高功率应用场景。


为了弥补钠离子电池能量密度上的短板,宁德时代还开发了AB电池解决方案。该方案可实现钠离子电池与锂离子电池的集成混合共用,将钠离子电池和锂离子电池同时集成到同一个电池系统里,并将两种电池按照一定比例和排列进行混搭。此举可实现取长补短,既弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板,也发挥出了它高功率、低温性能的优势。


按照规划,宁德时代下一代钠离子电池能量密度将突破200Wh/kg。


“电化学的世界就像能量魔方”


根据SNE Research 7月29日发布的最新数据,2021年上半年,宁德时代以29.9%的市占率排名第一;韩国电池三巨头——LG能源、三星SDI和SK创新上半年全球动力电池装机量市占率合计达34.9%,分列第二、第五和第六;松下和比亚迪分别以15%和6.9%的市占率位列第三与第四。

尽管已经成为电池行业当之无愧的龙头企业,但宁德时代或许从未感到过轻松。对手们穷追不舍,宁德时代的老大地位还不够牢固。


在6月18日举办的“中国汽车论坛”上,LG新能源亚洲营销总经理朴镇庸表示,LG能源研发的采用高镍四元(NCMA)作为正极材料的新一代动力电池将在其南京基地投产。


特斯拉率先向LG能源递出橄榄枝。据外媒报道,特斯拉准备在中国制造的Model Y车型中使用LG能源的NCMA四元锂电池,宁德时代或将受到冲击。


比亚迪凭借刀片电池也开始在中国市场攻城略地,目前,一汽集团、长安福特、现代和丰田等车企均表示与比亚迪洽谈过刀片电池合作。


7月14日,长春市政府、中国一汽集团、比亚迪共同签署新能源动力电池投资合作协议,意味着一汽或将加大比亚迪动力电池的配套比重。


不过随着钠离子电池的发布,宁德时代或许将发起一波反攻。


比亚迪的刀片电池和LG能源的四元锂电池均主打安全性能,这与宁德时代第一代钠离子电池的优势不谋而合,但与前两者相比,低成本将是宁德时代争抢市场的一把利刃。


上海有色网报价显示,今年以来,电池级碳酸锂及电池级氢氧化锂报价已分别大涨66.04%和96.97%。上游关键材料价格不断攀升,这让市场急于寻找锂的替代品。


与锂离子相比,钠离子具有低成本优势。中科海纳数据显示,钠资源在全球范围内均有分布,价格为每千克2元左右;而锂资源75%集中分布在美洲,价格高达每千克150元。钠离子电池BOM成本较锂电池低30%左右。


安信证券指出,由于与锂离子电池的生产过程类似,因此钠离子电池可以直接使用现有的锂离子电池生产线,只需对原产线略加改造即可,给予了钠离子电池较强的替代性以及较大发展空间。


乘联会秘书长崔东树认为,得益于造价低、充电速度快、安全性高等特点,第一代钠离子电池或先行搭载于低端新能源车型上。“钠离子电池的出现对那些低端新能源车来说是一个福音,目前低端新能源车占据着不小的市场份额,宁德时代可以借助这片市场进一步提升市场份额。”


未来,新能源车市场结构将从“哑铃型”向“纺锤型”加速演变,中端新能源车将成为市场主力。为了抢占中端新能源车这块蛋糕,宁德时代势必要与市场赛跑,加快突破钠离子电池能量密度的步伐。

对此,曾毓群显得颇有信心,有人认为电池的化学体系已很难创新,只能改进物理结构,“但我们认为,电化学的世界就像能量魔方,未知远远大于已知,我们乐此不疲地探索着其中的奥秘”。


来源:未来汽车日报

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