钠离子电池是否会成为动力电池的下一个风口?
在新能源汽车所使用的电池材质方面,目前我们所知的主要是锂离子电池和磷酸铁锂电池。而在7月29日,宁德时代打破常规,发布了第一代钠离子电池。这款钠离子电池电芯单体能量密度已经达到了160Wh/kg,为目前全球最高水平。在常温下充电15分钟,电量可达80%。宁德时代为什么要在已经具备两种电池材质的背景下,还要开发钠离子电池,对于这点企业也是做了全面的思考与权衡。
事实上,钠离子电池技术并非全新路径,其早在19世纪便被产业界研究。从产品结构上来看,钠离子电池的电极材料主要是钠盐,正极为铁锰铜及三元体系,负极为硬碳,电解液为钠离子化合物。从工作过程来看,在充放电过程中,Na+在两个电极之间往返嵌入和脱出,充电时,Na+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,放电时则相反。
钠离子电池相比锂离子电池在性能表现上要更加稳定,安全性有着很好的保障。相比磷酸铁锂电池而言,钠离子电池能量密度较低,但在低温和快充性能有明显优异,在高寒高功率应用场景优势明显。
而其中最重要的就是钠离子电池对成本的控制更高,从锂矿资源分布来看,锂资源主要掌握在澳大利亚和智利手中,两国合计掌控了全世界75%的锂矿资源,中国的锂资源超85%分布于西部山区和盐湖地区,开采难度大,导致中国80%的锂资源供应依赖进口,也让我国成为全球锂资源第一进口国。
相比匮乏的锂资源,钠的储量要丰富得多,且钠资源分布均匀、价格也十分低廉。钠在地壳中的含量达到2.74%,是锂元素的400多倍,资源储量丰富,且分布广泛,而且只要有海水的地方就有氯化钠。可以说,钠离子电池的发展,不仅可以避免动力电池采购时受到“价格”及供应量的制约,同时还能充分地作为锂离子电池的补充。
此外,在电池系统集成方面,宁德时代发布了自主研发的AB电池解决方案,即钠离子电池与锂离子电池按一定比例混搭,集成到同一电池系统内,通过BMS算法进行不同电池体系的均衡控制。宁德时代介绍称,AB电池可弥补钠离子电池在现阶段的能量密度短板,同时发挥出其高功率、低温性能的优势。
按照宁德时代的规划,下一代钠离子电池能量密度研发目标是200Wh/kg以上。宁德时代董事长曾毓群介绍称宁德时代构建了高通量材料集成计算平台,在原子级别对材料进行模拟计算和设计仿真,借助先进的算法和强大的算力,寻找各种材料基因的结合点,开发出更适合钠离子电池的各类材料,推动其进入产业化的快速通道,并不断迭代。
伴随钠离子电池技术不断迭代,以及在宁德时代AB系统推动下,钠离子电池市场认可度越来越高后,未来或将运用于中低端车型。同时,目前市场认可度更高的锂离子动力电池可以继续聚焦中高端车型,二者互不冲突。
而在国家层面上,国内已有政策鼓励钠离子电池应用于新型储能。国家发展改革委、国家能源局日前发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》就提出,坚持储能技术多元化,加快钠离子电池等技术开展规模化试验示范。
写在最后:
今年比亚迪推出了刀片电池,提升的是动力电池的安全性,而宁德时代发布钠离子电池则更多的是从成本控制和摆脱材料“卡脖子”的问题,这不仅体现了企业高层的战略眼界,也反映了宁德时代对未来电池发展趋势的良好预判。