宁德时代,钠离子电池会起飞么?

前段时间宁德时代发布了一款钠离子电池,整个业界一篇叫好,觉着钠离子电池开创了一个新的时代。


那到底是这样么?我们可以从钠电池特性出发来看一看。


在看特性之前,必须说一点,宁德时代这次发布的钠离子电池是电池材料上的创新,这个难度要比单纯的电池结构上的创新要难,而且也确确实实是一个有可能打开新时代的创新。这不得不为宁德时代的研发能力点个赞。


在宁德时代的发布会上,公布了第一代钠离子电池的性能参数。其具有160wh/kg的能量密度,基本接近于现在的磷酸铁锂电池,比三元锂电池略逊。零下20度仍然能够保持有90%的放电量,低温性能碾压磷酸铁锂电池。15分钟充电80%,快充能力也比磷酸铁锂更强。再加上其与磷酸铁锂电池相似的安全性,感觉钠离子电池已经走在了逐步替代磷酸铁锂电池的路上。


按照宁德时代的说法,第二代的钠离子电池能量密度会达到200wh/kg,那这个能量密度比起磷酸铁锂电池就毫不逊色了。


带来钠离子电池这么多优良特性,有的是因为钠元素本身的性质,有一些是因为宁德时代的创新。


先说钠离子的特性,钠是和锂同族的元素,所以就拥有相似的化学性质,他们所做的电池也都是同类的“摇椅电池”。


但不同的是,钠离子要比锂离子更为活泼一些,所以在温度较低的时候,钠离子依旧可以有很好的化学反应,保持很少的电量衰减。


虽然钠要比锂便宜不少,而且有低温运行的优良性质。可钠离子电池的缺点会更多。


首先,因为钠原子要比锂原子多一层电子,所以体型就要比锂大一圈。这么大一圈造成的结果就是,钠离子从正极材料中脱出之后,会有更大的空隙,很容易导致正极材料空间的“崩塌”,这就导致电池的能量密度不高。


然后钠离子到达负极之后,负极的“房子”也要适合钠离子庞大的身躯,如果负极“房子”的强度不够大的话,也极为容易导致“垮塌”,导致电池容量的降低。所以钠离子电池的一个硬伤就是充放电次数比较小。


而且因为钠原子庞大的体型,在通过电池中间的隔膜是也要困难一些,这也会导致理论上钠离子电池的充电速度并不会比锂离子更快。


而这些都是宁德时代做了一些技术创新所克服的。


从正极角度,宁德时代应该是使用了普鲁士白作为正极材料,并对化合物的结构做了一些改变,让正极材料的支撑力更强,所以钠离子更容易脱出并且保持正极材料的结构。这就让宁德时代的钠离子电池有了不错的能量密度。


从负极方面,宁德时代采用的是硬碳,这种负极相比于石墨来说,有着更大的孔洞可以容纳体型较大的钠离子。


最后是电解质层面,浓度更低的电解质,让钠离子脱离正极游向负极的过程变得更容易了。所以充电速度也更快了。


电池从锂换成了钠,我们直观的感觉是锂的储量很少,钠到处都是,钠离子的电池成本肯定会降很多。


这话对也不对。对的是钠确实会比锂便宜很多,不对的是一个电池的成本并不仅仅是正极材料。因为钠电池的负极材料无法使用便宜的石墨,而是要用造价更高的硬碳。这导致正极材料省下的钱,可能都会花到负极材料上面去。


不过好消息是,锂电池正极材料的锂的价格更多是受到上游原材料成本限制。而钠电池的硬碳,则更多是受到加工工艺的限制。如果以后钠电池大规模量产之后,可能硬碳的制造成本就会逐步降低。而随着电池需求的增加,相反锂会越来越贵。


综合起来,随着宁德时代新型钠电池的发布,确实让人们看到了电池中又一个新可能的出现,打破现有的磷酸铁锂和三元锂电池二分天下的局面。至于怎么打破,还需要进一步看其可能对产业的影响。 


END

作者:锅哥不姓郭

   

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