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  • 寧德時代將發布鈉離子電池 更低價的選擇?

    • 發表于: 2021-07-29 10:58:35 來源:太平洋汽車網

    到底是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池爭了這么久,突然要被鈉電池取代了?鋰電池不香了嗎?

    昨天,寧德時代突然宣布,將會在今天下午(7月29日15:30)正式發布鈉離子電池,外界紛紛猜測,這將是會革掉鋰離子電池命的全新技術。鈉離子電池究竟是什么?真的有這么厲害嗎?

    首先要明確,不管是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰電池,都屬于鋰離子電池。而鈉離子電池,是將正極材料換成了鈉離子聚合物。鈉和鋰在元素周期表上處于同一列,都是最外層只有一個電子,易失電子的活潑金屬元素,二者的元素性質比較接近,因而鈉離子電池的原理與鋰離子電池基本一致。

    鈉電池,一種更低價的選擇

    那將鋰替換為鈉有什么好處呢?首先是便宜,鋰在地殼中的含量約為0.0065%,而鈉高達2.83%,近年來鈉離子電池的興起就是在鋰原材料價格上漲的階段。不過,鋰的價格并沒有向大家預期的那樣一直漲下去,很快又開始回落,大家對鈉電池的熱情也因此有所下降。

    鈉電池并不是并不是近年來才剛剛出現的新物種,上世紀七十年代鋰離子電池開始出現不久,鋰離子電池之父之一的Whittingham,M.Stanley就成功開發出了鈉離子電池,自是鋰離子電池優異的性能很快在商業上去的了成功,鈉離子電池在很長一段時間都沒再被重視。

    隨著近年來汽車電氣化等的發展,鋰離子電池的需求量出現了爆炸式增長。在地殼中的含量約為0.0065%的鋰本不是十分稀缺的資源,但隨著需求量的巨幅增長,也開始出現價格波動。并且鋰資源的分布不均也進一步加劇了鋰價格的風險,尤其對于鋰資源相對匱乏的中國市場。鈉作為一種及其富足的資源開始顯現出其優勢。

    同時,鈉相較鋰多一層電子,直徑相較鋰大出了約70%,因此對電解液的濃度要求更低。在電解液中,鹽占據了絕大部分的成本,因此低濃度電解液也可以有效的降低電解液的成本。

    另外,鋰離子會與鋁反應形成合金,因此鋰離子電池智能選擇銅作為負極集流體的材料。而鈉離子不會與鋁發生反應,采用鋁材質的集流體,可以降低8%左右的成本,同時還能減重約10%。

    鈉電池的優勢,不止便宜

    除了降價,鈉離子電池在性能上也有獨到之處。鈉離子電池沒有鋰離子電池那樣的無過放電特性,也就是說,鈉離子電池可以將電放光至0V也不受影響,而鋰離子電池過放會嚴重影響電池容量級壽命,甚至直接報廢。因此,鈉離子電池可以將電量完全放空進行安全存儲,使用上也不會像鋰離子電池那樣嬌嫩。

    同時,鈉離子電池還有著更強的循環壽命。目前電池行業一般在循環充放電1000次后的比容量保持率標準約為80%,而鈉離子電池目前能做到比容量保持率高達94.6%以上的超高水準。首先無過放電特性讓鈉離子電池對放電截止電壓不再敏感,同時鈉離子電池相較鋰離子電池更加耐低溫,可以在零下38℃左右正常工作,而鋰離子電池很難支撐到零下20℃以下。

    至于安全性,理論上鈉離子電池相較鋰離子電池在防自燃、爆炸方面會更有優勢。不過同樣十分活潑的鈉離子并非絕對安全,正如磷酸鐵鋰電池在安全性能上超越三元鋰電池一樣,不同的鈉離子電池在安全性方面的表現也會有所差異。

    鈉電池的致命短板

    但凡事都有兩面性,鋰離子電池從九十年代成功商業化,制霸電池領域至今并非毫無道理的。在能量密度上,鋰離子電池對鈉離子電池處于碾壓的地位。鈉離子電池理論能量密度能做到200wh/kg,但實際效果尚不足120wh/kg,而目前能量密度備受爭議的磷酸鐵鋰電池,也可以做到160wh/kg的水準,而三元鋰電池已經突破200wh/kg。

    綜合來看,鈉離子電池最大的優勢在于便宜,但其大規?;娦境杀绢A期僅能做到鋰離子電池的60%-80%左右,而能量密度則僅有三元鋰電池的不足60%。低能量密度成為了鈉離子電池發展的死穴,鈉離子電池取代鋰離子電池的地位是不可能的。

    那分擔一部分呢?這是很有希望的,否則寧德時代也不至于如此高調的發布旗下的鈉離子電池了。隨著汽車電氣化的發展,電動汽車在不同的分工中對各項性能指標的需求也有所分化。如今,能量密度低、循環壽命長、安全性高、價格便宜的磷酸鐵鋰電池在共享出行市場打開了局面。而能量密度更低、循環壽命更長、價格更便宜、更耐低溫的鈉離子電池在出行級城市代步市場還存在不小的空間。

    而隨著電動化快速發展,儲量相對稀缺、分布不均的鋰資源風險也會增大,鈉離子電池的出現可以有效的緩解鋰價格波動的市場風險。

    電動車之外,鈉電池有更廣闊的市場

    不過,這并不是全部。在汽車電動化搞死發展的背后,還有與消費者距離較遠的儲能市場的蓬勃發展,鈉離子電池的出現絕非分食乘用電動車部分低端市場這么簡單。隨著碳中和概念的火爆,風能、太陽能等清潔能源必然會大幅取代火電的地位,而靠天吃飯的風能、太陽能最大的問題在于供電不穩定,大規模的儲能電站便是解決這一問題的最好方式。

    作為全球動力電池龍頭企業,寧德時代早已開啟了在儲能市場的布局。2020年全年寧德時代儲能系統銷量為2.39GWh,去年這一數據僅為0.71GWh,由此帶來的銷售收入為19.43億元,同比增長218.56%,其貢獻的營收直接從2019年的1.33%,上升到了2020年的3.86%。

    不同于跑在路上,對重量和續航里程及其敏感的電動車,儲能設備對低價、高循環壽命的需求更為旺盛,這正是鈉離子電池的先天優勢。而無過放電特性,可以完全放空進行安全存儲的特性對于儲能設備也十分友好。鈉離子電池在乘用電動車之外有著更廣闊的市場。

    結語

    以上,是基于鈉離子電池的基本特性進行的分析。近年來我國在鈉離子電池領域取得了長足的進步,達到了國際先進水平。寧德時代推出鈉離子電池,對于未來儲能電池市場必然有著轟動效果。至于其將在乘用電動車市場發力還是將更廣闊的空間留給儲能設備市場,寧德時代鈉離子電池本身特性如何,讓我們期待今天下午的發布會上揭曉。(郭睿)

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