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车用钠电池产业化提速

时间:2021-08-12 09:59来源:中国能源报 作者:卢奇秀
点击: 次
　　作为动力电池领域的“老大”，宁德时代的一举一动都颇受市场关注。7月29日，宁德时代发布了第一款可用于新能源汽车的钠离子电池，打破了行业此前对该电池仅适用于储能和低速电动车的认知。
 
　　“虽然线上发布会只有10分钟，但国内在钠电池方面已有超过10年的研发积累。”业内人士向记者表示，龙头企业入局将加速钠电池产业化进程。
 
　　能量密度在理论上可搭载
 
　　五菱宏光MINI EV等车型
 
　　“有人认为电池的化学体系已很难创新，只能在物理结构上做些改进。”宁德时代董事长曾毓群在发布会上介绍。此次宁德时代第一款钠电池诞生，意味着突破了这一局限。
 
　　事实上，钠电池并非新事物，其工作原理与锂电池相似，主要通过钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。两者几乎在同一时期起步，但相较锂离子，钠离子体积较大，对材料结构稳定性和动力学性能等方面的要求更为严苛，导致钠电池商业化进程比锂电池至少滞后20年。
 
　　在正极材料方面，宁德时代首款钠电池采用克容量较高的普鲁士白材料，对材料体相结构进行电荷重排，解决了循环过程中容量快速衰减的核心难题；在负极材料方面，使用具有独特孔隙结构的硬碳材料，该材料具有克容量高、易脱嵌、优循环等特性。
 
　　基于上述技术、材料，该钠电池电芯单体能量密度达160Wh/kg，常温下充电15分钟，电量可达80%以上，在-20℃低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率，系统集成效率可达80%以上。同时，该钠电池的热稳定性超过国家强制标准的安全要求。也就是说，除能量密度略低外，宁德时代首款钠电池在各方面不逊色于磷酸铁锂电池，甚至有些指标还有突出优势。
 
　　记者注意到，宁德时代首款钠电池的能量密度在理论上足以搭载到五菱宏光MINI EV、特斯拉Model 3等车型上。
 
　　此外，宁德时代还开发出AB电池系统解决方案，让钠电池与锂电池按一定比例混搭，集成到同一个电池系统里，通过BMS（电池管理系统）的精准算法进行不同电池体系的均衡控制，既弥补钠电池的能量密度短板，也发挥出它高功率、低温性能的优势，这样的锂-钠电池系统能适配更多应用场景。
 
　　避免“卡脖子”
 
　　资源和成本优势突出
 
　　目前，市场上主流的动力电池应用方案以磷酸铁锂和三元锂电池为主，本质上都属于锂离子体系。宁德时代在这方面已占绝对优势，为何还要另辟蹊径开发钠电池？
 
　　曾毓群指出，碳中和目标催生了万亿瓦时级的电池需求，新的应用场景不断产生，而多元化的技术路线是产业长期稳定发展的重要保障。 
 
　　虽然锂电池应用已经成熟，但我国80%的锂资源依赖进口，存在“卡脖子”风险。自去年以来，受需求激增、新冠肺炎疫情等影响，锂电池产业承受巨大的成本压力。“锂电池难以同时支撑新能源汽车和大规模储能两个产业发展，且很难再实现成本大幅降低。”中国科学院物理研究所研究员胡勇胜指出，不少企业在寻找备选技术路线，钠电池是非锂体系电池的首选。
 
　　钠电池在资源储备和成本方面具有突出优势。其中，钠在地壳中的丰度达2.74%，是锂的440倍，储量丰富且分布广泛，不受地域限制。钠电池正极和负极的集流体都可使用廉价的铝箔，能进一步降低电池成本。
 
　　据了解，目前国内已有中科海纳、鹏辉能源、欣旺达等超过20家企业进行钠电池产业布局。“龙头企业带头，随着相关技术成熟，未来会有越来越多企业进入这一行业。”胡勇胜表示，我国钠电池在核心材料体系方面具有完全独立自主的知识产权，在核心技术上不会遭遇“卡脖子”等问题。早在2018年6月，中科海钠和中科院物理所便推出全球首辆钠电池电动车。整体来看，我国钠电池有机会率先在全球范围内实现产业化和商业化应用。
 
　　第二代钠电池能量密度
 
　　有望比肩磷酸铁锂电池
 
　　那么，钠电池是否会对当前主流的锂电池技术路线造成冲击？
 
　　宁德时代研究院副院长黄起森介绍，钠电池可与锂电池生产设备、工艺兼容，生产线可快速切换，完成产能布局。目前，宁德时代已启动钠电池产业化布局，2023年将形成基本产业链。同时，宁德时代将在第二代钠电池中补齐能量密度短板，有望达200Wh/kg。
 
　　“汽车电池重量在40kg以内，若要追求高性价比的话，完全有可能搭载钠电池。但如果车辆追求是的长续航，钠电池搭载的意义就不大。”在胡勇胜看来，现阶段钠电池更适用于储能和微型电动车领域，作为锂电池补充，而200Wh/kg目标的实现将是突破性进展，成为产业发展的“分水岭”。届时，钠电池电芯单体能量密度与磷酸铁锂电池持平。他进一步强调，200Wh/kg能量密度目标，是以不牺牲循环寿命、安全、成本等综合指标为前提。
 
　　胡勇胜表示，钠电池下一步发展的挑战在于正极材料、负极材料和电解质材料六氟磷酸钠的量产，“这需要大量资金投入，还有赖于政府和资本支持。”
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 电池产业化 车用钠电池
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