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钠电池超锂电池,或将突破新能源电动车缺陷,迎来电池业新纪元?

日期:2022-01-18    来源:地理微鉴

国际储能网

2022
01/18
10:50
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关键词: 钠电池 新能源电动车 锂电池

近日,作为国内电动车电池企业第一梯队的宁德时代忽然对外宣布,将在7月份左右推出钠电池,到时困扰电动车发展已久的难题将会得到解决,消息一出 立即引来热议,尤其是在国外特斯拉安全事故频发的当下,钠电池是什么,它跟传统锂电池比起来有何优势,钠电池的到来是否意味着电池行业即将迎来新纪元,本文将为你一一揭开问题的答案。

锂电池自40年前被发明以来地位日益重要,在智能手机和电动汽车方面一直被广泛应用,国内更是涌现出不少与锂相关的企业,譬如前面提到的宁德时代,还有专门提供锂矿资源的赣锋锂业,市场上对锂电池的需求更是呈现一派繁荣景象,然而繁荣的背后却暗藏着危机,不仅是锂资源不足、提取工艺复杂,就连锂电技术也多年得不到突破性进展。

目前 全球将近66%的锂资源大多分布在南美洲和大洋洲,而中国的锂资源存储量虽然位居全球第六,但是提取锂的工艺却十分复杂,从盐湖中提取锂需要用到萃取、电渗析膜分离等技术,工艺繁琐不说,技术成本也十分高昂。

自人类从1980年出现钴酸锂电池技术到1991年索尼推出第一款商用锂电池,到现在差不多又过去了20多年,然而关于新的锂电技术却迟迟未能出现。

到目前为止中国80%的锂资源需要依赖进口,本来资源就有限技术还停滞不前,未来 如果没有新的能源替代锂资源,不仅会严重威胁我国的能源安全,甚至还可能出现在关键时刻被其他国家卡脖子的危险。

面对这一困境,我国的科学家们坐不住了,终于找到了合适的优秀替代品 那就是钠电池,全称“钠离子电池”。

关于钠电池的研究,最早可回溯到上世纪70年代的第一次石油危机时期,只是当时大家对钠电池的研究并不多,到了2010年 钠电池才与太阳能等可再生资源得到同步发展,各国之所以投入科研经费研究钠电池,最重要的原因在于钠电池可以做到不依赖资源。

根据资料显示,锂在地壳中的含量仅为0.0065%,就算把地球上所有的锂元素都用来生产电动车也只够生产15亿辆特斯拉,而钠则不同,不仅分布广泛,总存储量约占地壳元素储量的2.64%,光是中国已探明的钠盐储量早在六七年前已超1.4万亿吨。

钠作为地球上仅次于锂的第二轻金属元素,在元素周期表上二者的化学性质相似,相比之下 钠电池的成本明显更低,从理论上讲 把钠像锂一样加工后用来做电池的难度系数并不高,但是 钠原子半径比锂要大,钠原子比锂原子要多8个电子,这就导致了前期的研发进程比较慢。

不过近十年来,中国在钠电池方面已经取得了不少技术性突破,据中科院物理所的研究数据表明,钠电池的理论材料成本将比锂电池成本减少百分之三十至四十,除使用廉价金属外,钠电池正负极集流体都采用铝箔。

铝箔不仅重量比锂电池轻价格也更低,在不考虑前期研发投入和原材料成本的前提下,小规模化以后钠电池物料成本已迫近0.5元/wh,大致和当前磷酸铁锂的成本水平相当,几种主要材料都能大幅度节省成本。

有数据显示,目前国内钠电池的各项成本加起来大概在0.36元/Wh左右,这已经比锂电池低不少了,这就不难理解为啥中国电池企业愿意另辟蹊径研究钠电池了。

此外 中国大力研发钠电池还有另一个优势因素,那就是如今全球的金属钠产能正在向中国转移,近些年来 新能源汽车无疑是汽车市场上高居不下的热门话题,不过跟前几年不同的是,现在的汽车市场中不管是合资品牌还是自主品牌都在加速电气化的转型过程,而在电气化的进程中,新能源汽车当中的动力电池更是占据关键地位。

在中国 包括中科院在内的多所科研机构都在开展钠电池的研究,科技部在2016年就为此专门立项,今年4月 国家发改委和国家能源局发文提出要支持储能多元化发展,以及加快发展钠离子电池规模化进程,从产业化推进速度和专利布局来看,我国在钠电池领域处于领先地位,锂电池的应用场景未来极有可能会被钠电池所取代。

宁德时代

我国低速电动车现在以铅酸电池为主、锂电池为辅,新能源汽车一直被诟病的问题就是充电能力和续航能力,以大功率的直流快充为前提,如果用主流的三元锂电池把电量从20%充到80%需要花费半个小时的时间,用磷酸铁锂充同样的电量则只要花50分钟左右,但如果用的是钠电池那效果简直超乎想象,只要10分钟就能让电量从20%飙升至90%,钠电池最直观的优势就是充电快,这点对于车主来说无疑有着极大的吸引力。

一般的电子设备在显示电量用尽以后其实电池内还存有小部分电量,这是因为一旦锂电池将电量全部耗尽电极材料将会受损,从而缩短电池的使用寿命,但是钠电池就不用担心这个问题。

在使用钠电池的新能源汽车上除了上面提到的优势之外还有暖气耗电50%,两个充电桩即可续航百公里等,甚至冬季里程缩水的问题也完全不会出现,即使是在零下20℃的环境中,钠电池的电解质还是可以稳定放电,对于生活在东北地区的人来说这点尤其适用。

总之 未来新能源钠电池还是很值得期待的,尽管目前钠电池的供应链规模还较小也不够成熟,短期内 钠电池要完全代替锂电池成为主流也不现实,不过 现在已有多家企业在努力攻克钠电池方面的问题。

相信在强调科技创新的当下,钠电池将会为电动车领域带来一场划时代的改变,人类也将迎来电池行业的新纪元。


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