恒继锂离子电池后,钠离子电池正在受到越来越多的关注。
近期,国家发改委,工信部等部门表示,将采取一系列措施促进锂离子电池,钠离子电池等新型电池的健康有序发展工信部在答复政协第十三届全国委员会第四次会议第4815号提案中称,将组织有关标准研究机构适时开展钠离子电池标准制定,并在标准立项,标准报批等环节予以支持
前段时间,在宁德时代举办的线上发布会上,董事长曾毓群介绍了宁德时代的第一代钠离子电池曾毓群表示:钠离子电池在低温性能,快充以及环境的适应性等方面拥有独特的优势,与锂离子电池相互兼容互补
此外,爱玛科技早在7月份就在经销商大会上发布了钠离子电池,称未来将搭载在两轮车上。
方正证券分析师申建国在近期的研究报告中介绍,钠和锂属同一主族元素,在电池工作中均表现出摇椅式电化学充放电行为钠离子和锂离子电池研究均起始于20世纪70年代,由于储能需求日益增长,低成本储能电池技术的需求愈发紧迫,钠离子电池研究在近十年内突飞猛进
钠电池发展历时五十多年,国内外没有明显差距申建国表示
更便宜 更安全
申建国认为,由于现在锂资源紧张,所以钠离子电池的研究开始受到重视目前全球70%锂资源分布在南美洲,我国锂资源80%依赖进口,整体上我国盐湖锂资源品质和外部开发条件差,导致开发难度大,成本高因此,锂离子电池难以兼顾电动汽车和电网储能两大产业的需求而铅酸电池会则造成环境污染,虽然固态,气态污染可以消除,但无法避免水溶性铅重金属离子的污染
根据上海有色网的数据,目前电池级的碳酸锂市场均价已经超过了14万元/吨,今年以来的涨幅超过了150%相比之下,钠比较容易获得,钠离子电池成本远低于锂离子电池
申建国介绍,与锂电池结构一样,钠电池同样由正极材料,负极材料,集流体,隔离膜,电解液和壳体,顶盖组成钠电池通过替换锂元素降低正极和电解液的成本,通过无烟煤降低负极成本,同时替换掉负极的铜箔之后,成本能有30%—40%的材料降幅由于现阶段供应链不完整,生产工艺有待提升,样品成本在0.6—0.8元/Wh,未来伴随着技术成熟,规模扩大,理论上成本能降到0.2—0.3元/Wh
曾毓群亦表示,宁德时代研发的钠离子电池能够实现电芯单体能量密度高达160Wh/kg,常温下充电15分钟,电量可达80%以上,在—20°C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,热稳定性远超国家强标的安全要求。
申建国亦认为,钠离子电池安全性较锂离子更高全球锂电池起火事故频出,电动车,储能起火事故频发据不完全统计,2011—2021年全球共发生32起储能电站起火爆炸事故,其中26起事故采用三元锂离子电池钠离子电池电化学性能相对稳定,热失控过程中容易钝化失活,安全实验表现较锂离子电池更好
目前,钠离子电池已通过中汽中心的检测,针刺时不冒烟,不起火,不爆炸,经受短路,过充,过放,挤压等实验也不起火燃烧对比锂离子电池起始自加热温度达到165℃,钠离子电池则达到260℃而且在ARC测试中钠离子电池最大自加热速度显著低于锂离子电池,这些均表明钠离子电池具有更好的热稳定性
互补还是替换。
宁德时代研究院副院长黄起森在发布会上还表示,在制造工艺方面,钠离子电池可以实现与锂离子电池生产设备,工艺的完美兼容,产线可进行快速切换,完成产能快速布局目前,宁德时代已启动相应的产业化布局,2023年将形成基本产业链
下一代钠离子电池能量密度研发目标是200Wh/kg以上曾毓群说
而申建国则认为,由于能量密度限制,钠离子的应用场景更多是在储能,两轮车等领域钠离子电池与NCM锂离子电池呈互补关系,与LFP锂电池存在一定的替换关系宁德时代宣布的AB钠锂电池方案,可能会拓宽在乘用车领域的应用场景
申建国在报告中进一步分析,从能量密度来看,钠离子电池能力密度为70—200Wh/Kg,与NCM锂电池240—350Wh/Kg的能量密度范围没有冲突,理论上高能量钠电池和LFP电池在同一水平,现阶段钠电池主要集中在130—150Wh/Kg区间循环来看,钠电池的理论循环可以达到10000次,现阶段在3000—4000左右,与LFP锂电池还有一点差距
现阶段钠离子电池成本仍高,技术发展仍处于早期阶段,与下游适配的电池材料解决方案尚未定型,而锂离子电池成本仍有下降空间申建国表示