宁德时代发布钠离子电池,前景如何?

2021-10-6 14:32:14

7月29日,宁德时代举办了一场被业内称之为“简短而重磅”的线上发布会。会上,宁德时代宣布推出第1代纳离子电池,据介绍,该电池在能量密度、快充效率、低温性能以及结构创新等方面均有着明显优势。

下面我们就来具体分析下钠离子电池的优劣势,以及其在未来的发展。

钠离子电池优劣势分析

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从化学元素周期表可以看到,锂和钠都是最左边一列的元素,其化学性质有很大的共同点,实际上二者的工作原理基本一致,即依靠锂离子或钠离子在正极和负极之间移动来工作。但毕竟锂是3号元素,是最轻的金属元素,钠则重了不少,从微观来看就是钠的体积要比锂大得多,这样自然同样的正负极材料容纳的难度和数量也就不一样。

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宁德时代第一代钠离子电池的参数为电芯单体能量密度(不是电池包整体的能量密度,不包含包裹模组等重量)已经达到了160Wh/kg:常温下充电15分钟电量就可以达到80%,快充能力优异;在零下20℃低温的环境下有90%以上的放电保持率;优异的热稳定性,已经超越了国家动力电池强标的安全要求。

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可以说宁德时代的初代钠离子电池的性能已经非常优秀了,但和目前主流的三元锂和磷酸铁锂电池相比仍有比较明显的短板。首先是能量密度偏低,160Wh/kg虽然是目前钠电池的最高水平,但可以说只是三元锂的下限,比亚迪唐EV刀片电池的电池包能量密度已经可以做到160Wh/kg。更关键的是宁德时代在发布会漏掉了一个关键参数:体积能量密度,不知道是刻意回避还是忘了说,这个参数对于电动车来说比质量能量密度更关键,比亚迪刀片电池的封神之处就在于大幅提高了磷酸铁锂电池的体积能量密度,毕竟乘用车上的每一寸空间都非常宝贵。

不过钠离子电池也有很多优势,比如低温放电性能,快充能力都优于磷酸铁锂电池,稳定性要明显优于三元锂电池。宁德时代这里介绍了一种钠电池和锂电池混合的AB电池,也是一种不错的应用方案。不过目前整体来看钠离子申池在乘用车等领域只能算是锂电池的备胎。

钠锂子电池未来的发展

我国是世界上最大的铅酸电池生产国和消费国,2020年铅酸电池产量大约为227Gwh,是2020年动力电池锂离子装机量64GWh的三倍多。目前铅酸电池的一大应用领域就是我们熟悉的电瓶车,其中大约75%都是铅酸电池,其最大的优点就是价格便宜,这里如果用上钠离子电池,车可以变轻、续航变得更长,当然目前钠离子电池的成本由于没有规模化还比较高,但单从材料成本来看要比锂电子电池低20-30%,如果能做到目前磷酸铁锂电池70%的成本,那么取代铅酸电池的希望还是挺大的,毕竟铅酸电池太重,循环次数低,使用时间短,而且铅酸电池的生产过程污染大,不能合规回收就是一个大麻烦。

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除了电瓶车,目前95%以上的家用车上的12V电气系统都是用的铅酸电池,也就是我们熟悉的电瓶,“亏电”打不着火了就是指的这个。目前特斯拉Model S Plaid已经开始用宁德时代的三元锂电池作为低压系统电池,而比亚迪5年前就开始采用“铁电瓶”即磷酸铁锂电池替代铅酸电池,而这也是钠离子电池发挥的绝佳场合之一。

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另外锂离子电池的一大应用潜在领域就是储能,目前UPS电池大部分也是以铅酸为主,目前我国储能领域发展很快,淘汰掉寿命短、污染大的铅酸电池也是大势所趋,而钠电池就是最佳的替代品。

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小结

目前来看,钠离子电池想要在动力电池上替代锂电池是非常困难的,虽然宁德时代宣称下一代钠电池单体能量密度能到200Wh/kg,但那时候锂离子可能普遍已经到400Wh/kg了,并且体积能量密度也是难以跨越的障碍,目前来看在我们熟悉的动力电池等领域钠电池只能算一个备胎,当然备胎的价值永远不能忽略。

换一个角度,在电瓶车、储能、车载12V电瓶等领域,随着钠电池开始规模化,成本降低,将逐步革掉铅酸电池的命,而储能领域的需求又是一个不亚于新能源车的方向,未来钠离子电池技术发展的重要性可能丝毫不亚于锂离子电池。

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