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TUhjnbcbe - 2024/2/17 16:14:00
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前几天,宁德时代搞了个《钠离子电池发布会》,发布会总共就10分钟。

除去创始人兼香港首富曾毓群的五分钟开头介绍以外,说钠离子电池本身也就5分钟。

但就这5分钟的干货,让宁德时代在动力电池领域里扔了一颗重磅炸弹。

你平时在市面上看到的所有能充电的设备,几乎装的都是锂离子电池。

而作为锂离子电池的孪生兄弟,钠离子电池就显得低调很多。

这对孪生兄弟都是在年左右进入大众的视野,并且它两的工作原理和储能机理都很相似。

在元素周期表里,钠元素和锂元素也处于同一族中,还位置相邻。

但为什么钠离子电池却总被大家忽视呢?

归根结底一点,在电池领域里,钠元素的自身素质还不过关。

我们都知道电池的工作原理,起作用大的几个关键大哥分别是正极、负极、电解液,离子在正负极之间的移动从而实现电池的充放电。

钠元素离子半径比锂元素大不少,这使得"钠胖子"在电池里跑的贼慢。

而且现有的电池负极材料几乎都是石墨,钠离子自身过胖没办法穿过石墨。

反观金属锂呢,它的理论比容量大概是金属钠的三倍还要多,并且锂元素的相对原子质量比钠也要小很多。

光是这三点,就直接导致钠离子电池的单体能量密度会明显低于锂离子电池。

看了前几天发的比亚迪那篇文章你应该就知道,能量密度直接决定了一辆车的续航。

但是"钠胖子"就一无是处吗?

也不是,首先钠的储备量相当丰富,其次它对温度不敏感,不像锂离子电池那样一点热一点冷都受不了。

老实说,单凭温度和储量丰富这两点优势,钠离子还是值得抢救一波。

所以,宁德时代换了个角度去开发钠离子电池,既然让你瘦不下去,那我就把电池正负极的门给你开大一点,这样钠离子就可以住在里面(储能)并且在正负极之间自由穿行了(充放电)。

现有的研究中,钠离子电池正极一般是用普鲁士白和层状氧化物两类材料,它们导电率好、结构稳定,说白了就是能让钠离子轻松住进去再走出来。

但他们也有不足,那就是在循环过程中电池容量会快速衰减,简单来说就是在充放电的过程中正极材料很容易受损。

而宁德时代在这两类材料的基础上,对材料表面进行重新设计,让新型材料变得更耐用。

负极呢,宁德时代选择了具备独特空隙结构的硬碳材料,同样可以让大量的钠离子快速通过和存储。

又与之相应的开发了和这种正负极材料相适配的电解液,并且生产锂离子电池的生产线也可以用来生产钠离子电池,这成本也算就打下来了。

这样,为钠离子专门建立的"电池房"就已经准备好了,"钠胖子"这波表现又如何呢?

首先在电芯单体能量密度方面,宁德时代的钠离子电池的能量密度已经达到了Wh/kg,是目前所有钠离子电池中的最高水平,略低于当前的磷酸铁锂电池(-Wh/kg)。

当然宁德时代还在持续不断的创新中,下一代钠离子电池能量密度将突破Wh/kg。

其次由于钠离子电池的内阻小,常温充电15分钟,钠离子电池的电量就可以达到80%。锂离子电池想快充就别想了,温度一高就不行了,像极了某果的MagSafe。

由于钠离子本身对温度不敏感的特性,在零下20°C低温的环境下,仍然有90%以上的放电保持率,也不会像锂离子电池那样动不动就自燃爆炸。

你以为这就结束了吗?NO,这才讲完5分钟干货里的3分钟。

宁德时代这次还来了波双线操作,弄了个AB电池解决方案,啥意思呢?

就是一个电池包里,即有锂离子电池模组也有钠离子电池模组,将两种电池按一定的比例和排列进行混搭,串联、并联集成,通过BMS(电池热管理系统)的精准算法进行不同电池体系的均衡控制,优势互补。

弥补了钠离子电池现阶段能量密度低的短板,但发挥出了它快充、低温等性能。

这波"兄弟齐心,其利断金"的道理算是被宁德时代玩明白了

看完这些,有的小伙伴可能会问:

我三元锂电池的能量密度基本在-Wh/kg,比钠离子电池高的不是一星半点。

而且现在三元锂电池用着挺好,何必费这么大劲换个更弱鸡的呢?

这话你可能只说对了一半。

因为锂元素目前已经开始全球缺货了,不只是中国,据美国银行全球研究部的一份报告,锂离子电池最早将在年断供。

锂元素的储量本来就不多,地壳中锂元素丰度仅有0.%,根据美国地质调查局年的最新报告显示,全球锂资源储量约万t,其中阿根廷18.5%,玻利维亚17.0%,智利15.8%,中国13.2%,美国12.8%,澳大利亚9.4%。

看上去是不是感觉还行,我们锂资源储量排名第四呢。

然而这些锂资源,大都分布在四川西部、西藏盐湖、青海柴达木盆地,而且镁锂资源都是混在一起,分离难度大,开采难度大,运输难度大,所以仅有极少的锂资源是自己开采。

我们80%的锂资源供应依赖进口,是全球锂资源第一进口国。

所以寻找锂离子电池的替代或备选储能技术,这事耽搁不了。

并且除了锂资源,和锂离子电池息息相关的钴矿、镍矿资源也多集中在海外,并且被头部矿业集团垄断,原材料的价格也一直在涨。

为了缓解"电池荒",许多动力电池产业都在扩产,宁德时代目前也在扩大产能,短则2-3年,长则3-5年。

除了锂资源匮乏以外,必须着手研发钠离子电池的另外一个原因,就是锂离子电池的研发目前有点难产。

比如特斯拉的电池(电芯本体直径46mm,高80mm),相较于目前在用的和变得更胖更大。

说大家估计没印象,但是你们还记得去年9月特斯拉搞的电池日吗?

就是电池日上的那个新款新型电池,它采用了无极耳设计,它通过在"无极耳"电极的一端涂覆导电材料,使它直接与壳体或者专门设计的盖板进行连接,电流直接在电极集流体、盖板、壳体之间传导。

说白了,就是可以减小电池内阻,能快充,更稳定,不怕热。

的负极材料用了硅,因为硅储量丰富价格便宜,正极是无钴高镍材料,并且采取和刀片电池异曲同工之妙的无模组化设计。

还采用了新的干法电极工艺,能最大的简化制造流程,每Gwh产能投资降低75%,一条组装线能做到20Gwh,单线产出提升7倍,到了实现年Gwh和年3Twh的产能。

然而梦想总是美好的,马斯克在最近的采访中说到,这款电池目前只有90%的工艺进展顺利,并且仅能小规模有限的生产。

鉴于这哥们之前说过"产能爬升期难以保证质量"的话,我还是希望他完全搞好再量产吧。

所以,无论是从企业自身或者能源战略的角度出发,发展钠离子电池都是至关重要的一步。

在国内,除了宁德时代,中科院物理研究所旗下的中科海钠也早在年就投入到了钠离子电池的研发当中,覆盖电极材料、电解液、电池制造、成组测试、测试线建设和运行等整个钠离子电池开发与应用周期。

而且在今年的6月28日,中科海纳搞的全球首套1MWh钠离子电池光储充智能微网系统在山西太原综改区正式投入运行,可以为5G基站、大型数据中心、市*用电等做好坚实的储备。

除了中国,全球从事钠离子电池工程化的公司有20多家,包括松下、丰田、LG等巨头公司。

所以说,世界能源的格局已经在关键技术的引导之下发生变化,掌握钠离子电池的产业化应用技术,也就掌握了在能源技术领域的主导权。

中国在新能源汽车领域一直是一个领跑者的角色,就像参加公路自行车竞赛的一个团体,冲在第一位的领航员永远是最累的,不仅自身技术要过硬,也要时刻准备带领队友们破风前行。

相较于其它国家,我们有众志成城办大事的能力,也有责任去推进钠离子电池技术的快速进步与创新,同时引领世界各国突破动力电池行业发展的瓶颈和难题。

或许这就是“能力越大,责任越大”的大国风范。

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