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宁德时代放大招:推出第一代钠离子电池,电芯单体能量密度160Wh/kg

短暂拥抱 2021-07-30 15:49:08

宁德时代宣布第一代钠离子电池于7月29日下午正式发布。


今年5月,宁德时代董事长曾毓群在股东大会中表示钠离子电池技术已经成熟,钠离子电池产品将于7月份发布。


后续,我们迟迟没有等来新的消息。而在7月尾声,宁德时代宣布第一代钠离子电池于7月29日下午正式发布。


新消息的刺激带来新能源版块股价大涨,29日早盘,宁德时代概念震荡上扬,盛弘股份、湘潭电化、科瑞技术涨停,海目星、机器人等多股纷纷跟涨。截止29日收盘,宁德时代股价上涨幅度达6.05%。


宁德时代放大招:推出第一代钠离子电池,电芯单体能量密度160Wh/kg


伴随着新能源科技的发展,以清洁能源替代石化能源的革命正加速到来,能源转化和存储是新能源发展的核心。


在电池技术的发展中,「材料」与「技术」始终存在博弈,两者之间存在轮番相互革命对方的关系。先进的电池技术可以弥补材料的不足,而优质材料的优势又无法完全被好的技术取代。


何种形式的电池能在材料与技术之间寻找到平衡点?或许这个问题尚且没有标准答案,但目的明确的追求「成本」显然是一个高效的解决方案。


宁德时代放大招:推出第一代钠离子电池,电芯单体能量密度160Wh/kg


相较于锂离子电池,钠离子电池的优势包括:


1、我国80%以上锂原料依赖进口,而钠离子电池的原料包含氢氧化钠等成本较低的原材料,氢氧化钠又可以通过电解氯化钠溶液获得。钠离子电池的原材料可从海洋获得,电池制造在成本降低的同时还可以降低对进口的依赖;


2、锂离子直径约为0.152nm,钠离子直径约为0.204nm,直径更大的钠离子对电解液浓度的要求也相对更低,从而电池成本也得以降低;


3、锂离子电池负极集流体依赖铜,而钠离子电池可采用铝箔作为负极集流体,成本可降低8%,同时重量也可下降10%;


4、钠离子电池无过放电特性,允许钠离子电池放电到零伏,电池在低电量状态中的稳定性更有保障。


宁德时代放大招:推出第一代钠离子电池,电芯单体能量密度160Wh/kg


安全性能、电池充放寿命方面,宁德时代推出的第一代钠离子电池与磷酸铁锂电池相当。在系统集成效率、快充性能、低温性能方面,宁德时代第一代钠离子电池较磷酸铁锂电池有优势。


在乘用车更为关注的能量密度方面,第一代钠离子电池略逊色于磷酸铁锂电池。不过,宁德时代的第一代钠离子电池还是有着还算不错的综合数据表现。


宁德时代放大招:推出第一代钠离子电池,电芯单体能量密度160Wh/kg


目前,宁德时代第一代钠离子电池的电芯单体能量密度可达160Wh/kg。


而下一代钠离子电池的能量密度,宁德时代计划将数据“刷”到200Wh/kg。


目前,宁德时代第一代钠离子电池可支持效率较高的快充,在常温下充电15分钟,电量就可以达到80%。


在零下20°C低温的环境下,电池仍可位置90%以上的放电保持率,同时系统集成效率也可以达到80%以上。


宁德时代放大招:推出第一代钠离子电池,电芯单体能量密度160Wh/kg


在电池系统集成方面,宁德时代开发了『AB电池解决方案』,即锂离子电池与钠离子电池混合共用,将两种电池按一定的比例和排列进行混搭、串联、并联、集成。


对于新能源乘用车来说,电池能量密度的敏感度甚至高于电池成本的敏感度,而这套AB方案将弥补当前钠离子电池在能量密度方面的不足。


通过BMS的精准算法进行不同电池体系的均衡控制,可以实现取长补短,既弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板,也能发挥出电池系统高功率、低温性能的优势。


磷酸铁锂电池在低温下的性能衰减难以体现在纸面数据上,而数据“不好看”的钠离子电池也能提供纸面数据体现不出的性能。这样来看,新的混装电池具有“隐形”优势。


钠离子电池将开辟出一条新的商业化电池路线,对此,宁德时代也提出了一句类似绕口令的新口号:“围绕产业链部署创新链,围绕创新链布局产业链。”


宁德时代已经开始进行钠离子电池的产业化布局,并计划于2023年形成基本产业链。


■ 「钠离子电池」=真香定律?


看完宁德时代的「钠」密码,可以聊聊「钠离子电池」的故事。关于电池技术比较晦涩,为了不让以下文字变成化学课本,我们尽量使用老百姓喜闻乐见的方式表达。


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从元素周期表上看出,「钠」和「锂」都属于「第一主族元素」中的「碱金属元素」,它们拥有相似的化学性质。这句翻译成「人话」是:「钠」和「锂」是近亲,他俩「遗传基因」大差不差。


正因为「钠」/「锂」化学性质类似,电池厂家可以「套用」锂离子电池的制造流程生产钠离子电池,只要把电荷载体从「锂」换成「钠」。


「钠」对比「锂」来说是更廉价、更容易获得的原材料。锂电池需要电解质锂盐作为电池内部的传输离子,而锂盐的来自锂矿石和盐湖卤水,锂资源在地壳中的含量约0.0065%。另外,全球66%的锂资源都来自那南美洲和大洋洲,这点对于我国电动车动力电池发展来说无疑被「卡了脖子」。


「有海就有钠,晒盐谁不会?」


随着电动车发展,锂资源需求量越来越大,上游原料价格自然也就跟油价一样不稳定。比如2015年,电动车行业兴起导致碳酸锂价格10个月内上涨了将近两倍。反过来看,钠资源的储备量是锂的440倍,且全球分布均匀。目前钠资源的商业化程度不高,价格便宜且平稳。


除了钠资源本身便宜之外,钠离子电池的其他材料需求也更廉价。比如锂电池的正极集流体一般采用铝箔,而负极集流体常用铜箔。这是因为负极电位低,铝箔容易和锂形成铝埋合金,导致电池衰减或失效。


但钠离子就没这个担忧,它不会和铝发生合金反应。也就是说钠离子电池的正负极集流体都可以用比铜箔更便宜的铝箔,从而大幅度拉低钠离子电池的制造成本。不仅如此,锂离子电池的铜箔负极集流体在低电压下会出现氧化现象,所以大部分厂家在运输之前都会将电量充到80%以上,费时又费钱。而钠离子电池的铝箔负极集流体则不存在氧化风险,可以放电至0V进行安全地运输和储存。总结一句话,钠离子电池的原料、制造和储存运输成本都比锂离子电池更低。


除了便宜,钠离子电池的安全性也相对更高,在针刺、挤压、过冲、过放等测试环节中均不起火;在ARC测试(加速量热仪)中,钠离子电池也表现出了超越锂离子电池的热稳定性。


■ 便宜又安全的锂离子电池就没毛病么?


钠离子电池虽然香,但也有不少「短板」。这事儿就像贪便宜一定要付出代价,你不能光看钠离子电池又便宜又安全,同时也要接受它的「坏毛病」,首当其冲的就是能量密度。


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钠离子本身直径比锂离子大,重量也是锂的三倍,这就说明在电池能量相同的前提下,钠离子电池能量密度更低。大白话解释为:容量相同的两块电池,钠离子电池比锂离子电池更大也更沉。


在电动车这么个「寸土寸金」的地方,紧凑高能才是王道,但钠离子电池又大又「弱」,很难适配家用电动车的主流发展思路。不过价格方面的巨大优势倒是很契合不强调长续航的低速电动车或者五菱宏光MINI EV这类廉价小车采用;或者空间足够宽敞,能放下大体积电池包的电动公交车。


另外一点,虽然钠离子电池的理论成本更低,但考虑到这块市场有待开发,缺乏成体系的供应链,在短期内的制造成本也不见得便宜,没准比成熟的锂离子电池还要贵上一丢丢。不过这只是现阶段面临的问题,等到整个配套产业成熟以后,钠离子电池的价格优势才会真正显现。


来源:电动邦

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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