钠离子电池:备胎何时转正上岗

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前几天,钠离子电池的话题又小火了一把。

在世界青年科学家峰会上,宁德时代首席科学家吴凯透露:第二代钠离子电池已研发完成,能在零下40度的极端低温环境中正常放电,并计划2025年上市。

大家对钠离子电池其实并不陌生,早在2021年 ,宁德时代董事长曾毓群就发布了第一代钠离子电池,当时还带来了锂钠混搭电池包的技术。

只是转眼3年过去,钠离子电池并没有走进大家的车里,原因何在?

主要原因还是:在当下的汽车动力电池的选择上,钠离子电池实在是太适合被发“好人卡”了。

钠离子电池和锂离子电池的工作原理是相似的,都是通过离子在正极和负极之间的移动来实现电池的充放电。

区别也就是钠离子电池使用的是钠离子作为电荷载体,而非锂离子电池中的锂离子。

看似我在说绕口令,实则两种电池特性的不同,也正是作为电荷载体的钠离子与锂离子特性的不同。

首先,锂元素是最轻的金属元素之一,锂和钠虽然在元素周期表中位于同一族,化学性质相似。

但钠离子要比锂离子更大更重,原子核重量大,半径也更大,在电池中它需要更厚的电极和更稠密的电解质。

比如由于钠离子的半径较大,导致在电极中的嵌入/脱嵌效率较低,使得钠离子电池的能量密度相对较低,相同体积或质量下,锂离子的能量密度比钠离子高1.8倍。

此外,由于钠离子在电极中的可逆性较差等原因,钠离子电池的循环寿命相比锂离子电池也比较低。

既然钠离子相比锂离子差这么多,为什么依然会被青睐呢?

归根结底,还是人家钠离子电池真的有活!

能量密度低不要紧,钠离子电池在安全性和稳定性上要可靠得多。

钠离子电池具备-40℃至80℃超宽的工作温度区间,-20℃的环境下容量保持率还能接近90%。

并且,由于短路电流和瞬间发热量较小,即使在高温环境下,它也不容易发生热失控。

对比之下,锂离子电池工作温度一般在-20℃至60℃,理想工作温度区间仅为0℃至40℃,低于0℃放电能力就会大幅下降,温度超过60℃时就会出现过热、燃烧的风险。

两者对比,钠离子电池确实属于“情绪”稳定的一类。

仅仅是“情绪”稳定还不足以使钠离子被青睐,一个更主要的原因还是钠离子电池对比锂离子电池更便宜,成本更低。

原因也是两方面,一个是钠盐是地球上的常见元素之一,资源相对充足且价格便宜。

钠在地壳中的含量非常丰富约为2.75%,锂在地壳中的含量仅为0.0065%,且58%的锂资源集中在南美洲,国内锂资源量仅占世界7%左右,对外面依赖也比较高。

尤其是从资源价格上来看,碳酸钠的价格每吨仅数千元,而电池级碳酸锂价格每吨在50万元左右,差距巨大。

另一方面,钠离子电池的制造工艺相对简单,不需要像锂离子电池那样复杂的设备和技术,即便后期报废处理对环境影响也比较小。

所以说,这样一个特性稳定、成本低廉且后期处理较便捷的钠离子电池,即便能力密度比较低,循环寿命差一点,也是作为备胎的好选择。

可以说,钠离子电池的发展其实取决于锂电池的发展前景。

在锂电价格高的时候,钠离子电池就是一个好备胎;在锂电池成本相对可控的时候,钠离子电池就只能继续坐冷板凳。

不过,虽然目前钠离子电池还不是市场主流,但也没让它坐“冷板凳”。

2021年,宁德时代发布了一代钠离子电池,彼时能量密度160Wh/kg,零下20℃,保持90%以上放电保持率,充电循环次数3000次。

如今即将发布的二代钠离子电池,能量密度已经达到200Wh/kg,零下40℃的环境中依然正常放电。

关于第二代钠离子电池的技术参数,目前宁德时代尚未透露更多,但相比第一代,第二代在能量密度、工作温度区间上已经有了明显的迭代。

最关键的是,钠离子电池已经有部分车型开始搭载了。

今年下半年宁德时代发布的骁遥超级增混电池及品牌,阿维塔12是首批上车的车型。

骁遥超级增混电池采用的就是钠离子电池技术,不过却是通过AB电池混搭的方案,使钠离子电池和锂离子电池集成于同一个电池包内,然后通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。

这种钠锂混搭的方案,既弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板,也发挥出了它高功率、低温性能好的优势,可谓取长补短。

更早之前,宁德时代联合奇瑞打造的第一款钠离子电池车型——QQ冰激凌,是第一台尝鲜的纯电产品。

现阶段钠离子电池一个很好的适用场景,其实就应该是在这类经济型纯电动产品上。

对电池能量密度、纯电续航里程要求不高,且成本可以做到更低。

就像不久前曾毓群预言的那样:钠离子电池未来可能取代超50%的磷酸铁锂电池市场份额。

不过话说回来,钠离子电池也好锂离子电池也好,都只是类似宁德时代这类厂家的一个技术路线选择,也并非未来的必然趋势,且后面还有产品特性更强的固态电池等着上车。

届时钠离子电池这个备胎还能否转正,逐渐成为市场主流,或许也要先打一个问号。

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