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寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg-超級汽車網(wǎng)

   日期:2022-04-21     作者:汽車網(wǎng)  聯(lián)系電話:瀏覽:264    

今年5月,寧德時(shí)代董事長曾毓群在股東大會(huì)中表示鈉離子電池技術(shù)已經(jīng)成熟,鈉離子電池產(chǎn)品將于7月份發(fā)布。

后續(xù),我們遲遲沒有等來新的消息。而在7月尾聲,寧德時(shí)代宣布第一代鈉離子電池將于7月29日下午正式發(fā)布。

新消息的刺激帶來新能源版塊股價(jià)大漲,29日早盤,寧德時(shí)代概念震蕩上揚(yáng),盛弘股份、湘潭電化、科瑞技術(shù)漲停,海目星、機(jī)器人等多股紛紛跟漲。截止29日收盤,寧德時(shí)代股價(jià)上漲幅度達(dá)6.05%。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

伴隨著新能源科技的發(fā)展,以清潔能源替代石化能源的革命正加速到來,能源轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)是新能源發(fā)展的核心。

在電池技術(shù)的發(fā)展中,「材料」與「技術(shù)」始終存在博弈,兩者之間存在輪番相互革命對方的關(guān)系。先進(jìn)的電池技術(shù)可以彌補(bǔ)材料的不足,而優(yōu)質(zhì)材料的優(yōu)勢又無法完全被好的技術(shù)取代。

何種形式的電池能在材料與技術(shù)之間尋找到平衡點(diǎn)?或許這個(gè)問題尚且沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,但目的明確的追求「成本」顯然是一個(gè)高效的解決方案。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

相較于鋰離子電池,鈉離子電池的優(yōu)勢包括:

1、我國80%以上鋰原料依賴進(jìn)口,而鈉離子電池的原料包含氫氧化鈉等成本較低的原材料,氫氧化鈉又可以通過電解氯化鈉溶液獲得。鈉離子電池的原材料可從海洋獲得,電池制造在成本降低的同時(shí)還可以降低對進(jìn)口的依賴;

2、鋰離子直徑約為0.152nm,鈉離子直徑約為0.204nm,直徑更大的鈉離子對電解液濃度的要求也相對更低,從而電池成本也得以降低;

3、鋰離子電池負(fù)極集流體依賴銅,而鈉離子電池可采用鋁箔作為負(fù)極集流體,成本可降低8%,同時(shí)重量也可下降10%;

4、鈉離子電池?zé)o過放電特性,允許鈉離子電池放電到零伏,電池在低電量狀態(tài)中的穩(wěn)定性更有保障。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

安全性能、電池充放壽命方面,寧德時(shí)代推出的第一代鈉離子電池與磷酸鐵鋰電池相當(dāng)。在系統(tǒng)集成效率、快充性能、低溫性能方面,寧德時(shí)代第一代鈉離子電池較磷酸鐵鋰電池有優(yōu)勢。

在乘用車更為關(guān)注的能量密度方面,第一代鈉離子電池略遜色于磷酸鐵鋰電池。不過,寧德時(shí)代的第一代鈉離子電池還是有著還算不錯(cuò)的綜合數(shù)據(jù)表現(xiàn)。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

目前,寧德時(shí)代第一代鈉離子電池的電芯單體能量密度可達(dá)160Wh/kg。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

而下一代鈉離子電池的能量密度,寧德時(shí)代計(jì)劃將數(shù)據(jù)“刷”到200Wh/kg。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

目前,寧德時(shí)代第一代鈉離子電池可支持效率較高的快充,在常溫下充電15分鐘,電量就可以達(dá)到80%。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

在零下20°C低溫的環(huán)境下,電池仍可位置90%以上的放電保持率,同時(shí)系統(tǒng)集成效率也可以達(dá)到80%以上。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

在電池系統(tǒng)集成方面,寧德時(shí)代開發(fā)了『AB電池解決方案』,即鋰離子電池與鈉離子電池混合共用,將兩種電池按一定的比例和排列進(jìn)行混搭、串聯(lián)、并聯(lián)、集成。

對于新能源乘用車來說,電池能量密度的敏感度甚至高于電池成本的敏感度,而這套AB方案將彌補(bǔ)當(dāng)前鈉離子電池在能量密度方面的不足。

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通過BMS的精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制,可以實(shí)現(xiàn)取長補(bǔ)短,既彌補(bǔ)了鈉離子電池在現(xiàn)階段的能量密度短板,也能發(fā)揮出電池系統(tǒng)高功率、低溫性能的優(yōu)勢。

磷酸鐵鋰電池在低溫下的性能衰減難以體現(xiàn)在紙面數(shù)據(jù)上,而數(shù)據(jù)“不好看”的鈉離子電池也能提供紙面數(shù)據(jù)體現(xiàn)不出的性能。這樣來看,新的混裝電池具有“隱形”優(yōu)勢。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

鈉離子電池將開辟出一條新的商業(yè)化電池路線,對此,寧德時(shí)代也提出了一句類似繞口令的新口號:“圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈,圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈?!?/p>

寧德時(shí)代已經(jīng)開始進(jìn)行鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化布局,并計(jì)劃于2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。

■ 「鈉離子電池」=真香定律?

看完寧德時(shí)代的「鈉」密碼,可以聊聊「鈉離子電池」的故事。關(guān)于電池技術(shù)比較晦澀,為了不讓以下文字變成化學(xué)課本,我們盡量使用老百姓喜聞樂見的方式表達(dá)。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

從元素周期表上看出,「鈉」和「鋰」都屬于「第一主族元素」中的「堿金屬元素」,它們擁有相似的化學(xué)性質(zhì)。這句翻譯成「人話」是:「鈉」和「鋰」是近親,他倆「遺傳基因」大差不差。 

正因?yàn)椤糕c」/「鋰」化學(xué)性質(zhì)類似,電池廠家可以「套用」鋰離子電池的制造流程生產(chǎn)鈉離子電池,只要把電荷載體從「鋰」換成「鈉」。

「鈉」對比「鋰」來說是更廉價(jià)、更容易獲得的原材料。鋰電池需要電解質(zhì)鋰鹽作為電池內(nèi)部的傳輸離子,而鋰鹽的來自鋰礦石和鹽湖鹵水,鋰資源在地殼中的含量約0.0065%。另外,全球66%的鋰資源都來自那南美洲和大洋洲,這點(diǎn)對于我國電動(dòng)車動(dòng)力電池發(fā)展來說無疑被「卡了脖子」。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

「有海就有鈉,曬鹽誰不會(huì)?」

隨著電動(dòng)車發(fā)展,鋰資源需求量越來越大,上游原料價(jià)格自然也就跟油價(jià)一樣不穩(wěn)定。比如2015年,電動(dòng)車行業(yè)興起導(dǎo)致碳酸鋰價(jià)格10個(gè)月內(nèi)上漲了將近兩倍。反過來看,鈉資源的儲(chǔ)備量是鋰的440倍,且全球分布均勻。目前鈉資源的商業(yè)化程度不高,價(jià)格便宜且平穩(wěn)。

除了鈉資源本身便宜之外,鈉離子電池的其他材料需求也更廉價(jià)。比如鋰電池的正極集流體一般采用鋁箔,而負(fù)極集流體常用銅箔。這是因?yàn)樨?fù)極電位低,鋁箔容易和鋰形成鋁埋合金,導(dǎo)致電池衰減或失效。

但鈉離子就沒這個(gè)擔(dān)憂,它不會(huì)和鋁發(fā)生合金反應(yīng)。也就是說鈉離子電池的正負(fù)極集流體都可以用比銅箔更便宜的鋁箔,從而大幅度拉低鈉離子電池的制造成本。不僅如此,鋰離子電池的銅箔負(fù)極集流體在低電壓下會(huì)出現(xiàn)氧化現(xiàn)象,所以大部分廠家在運(yùn)輸之前都會(huì)將電量充到80%以上,費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢。而鈉離子電池的鋁箔負(fù)極集流體則不存在氧化風(fēng)險(xiǎn),可以放電至0V進(jìn)行安全地運(yùn)輸和儲(chǔ)存。總結(jié)一句話,鈉離子電池的原料、制造和儲(chǔ)存運(yùn)輸成本都比鋰離子電池更低。

除了便宜,鈉離子電池的安全性也相對更高,在針刺、擠壓、過沖、過放等測試環(huán)節(jié)中均不起火;在ARC測試(加速量熱儀)中,鈉離子電池也表現(xiàn)出了超越鋰離子電池的熱穩(wěn)定性。

■ 便宜又安全的鋰離子電池就沒毛病么?

鈉離子電池雖然香,但也有不少「短板」。這事兒就像貪便宜一定要付出代價(jià),你不能光看鈉離子電池又便宜又安全,同時(shí)也要接受它的「壞毛病」,首當(dāng)其沖的就是能量密度。

寧德時(shí)代放大招:推出第一代鈉離子電池,電芯單體能量密度160Wh/kg

鈉離子本身直徑比鋰離子大,重量也是鋰的三倍,這就說明在電池能量相同的前提下,鈉離子電池能量密度更低。大白話解釋為:容量相同的兩塊電池,鈉離子電池比鋰離子電池更大也更沉。

在電動(dòng)車這么個(gè)「寸土寸金」的地方,緊湊高能才是王道,但鈉離子電池又大又「弱」,很難適配家用電動(dòng)車的主流發(fā)展思路。不過價(jià)格方面的巨大優(yōu)勢倒是很契合不強(qiáng)調(diào)長續(xù)航的低速電動(dòng)車或者五菱宏光MINI EV這類廉價(jià)小車采用;或者空間足夠?qū)挸?,能放下大體積電池包的電動(dòng)公交車。

另外一點(diǎn),雖然鈉離子電池的理論成本更低,但考慮到這塊市場有待開發(fā),缺乏成體系的供應(yīng)鏈,在短期內(nèi)的制造成本也不見得便宜,沒準(zhǔn)比成熟的鋰離子電池還要貴上一丟丟。不過這只是現(xiàn)階段面臨的問題,等到整個(gè)配套產(chǎn)業(yè)成熟以后,鈉離子電池的價(jià)格優(yōu)勢才會(huì)真正顯現(xiàn)。

 
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