寧德時代搞了個《鈉離子電池發(fā)布會》發(fā)布會總共就10分鐘
前幾天,寧德時代搞了個《鈉離子電池發(fā)布會》,發(fā)布會總共就 10 分鐘。
除去創(chuàng)始人兼香港首富曾毓群的五分鐘開頭介紹以外,說鈉離子電池本身也就 5 分鐘。
但就這 5 分鐘的干貨,讓寧德時代在動力電池領(lǐng)域里扔了一顆重磅炸彈。
你平時在市面上看到的所有能充電的設(shè)備,幾乎裝的都是鋰離子電池。
而作為鋰離子電池的孿生兄弟,鈉離子電池就顯得低調(diào)很多。
這對孿生兄弟都是在 1980 年左右進入大眾的視野,并且它兩的工作原理和儲能機理都很相似。
在元素周期表里,鈉元素和鋰元素也處于同一族中,還位置相鄰。
但為什么鈉離子電池卻總被大家忽視呢。
歸根結(jié)底一點,在電池領(lǐng)域里,鈉元素的自身素質(zhì)還不過關(guān)。
我們都知道電池的工作原理,起作用大的幾個關(guān)鍵大哥分別是正極,負極,電解液,離子在正負極之間的移動從而實現(xiàn)電池的充放電。
鈉元素離子半徑比鋰元素大不少,這使得 quot, 鈉胖子 quot, 在電池里跑的賊慢。
而且現(xiàn)有的電池負極材料幾乎都是石墨,鈉離子自身過胖沒辦法穿過石墨。
反觀金屬鋰呢,它的理論比容量大概是金屬鈉的三倍還要多,并且鋰元素的相對原子質(zhì)量比鈉也要小很多。
光是這三點,就直接導(dǎo)致鈉離子電池的單體能量密度會明顯低于鋰離子電池。
看了前幾天發(fā)的比亞迪那篇文章你應(yīng)該就知道,能量密度直接決定了一輛車的續(xù)航。
但是 quot, 鈉胖子 quot, 就一無是處嗎。
也不是,首先鈉的儲備量相當豐富,其次它對溫度不敏感,不像鋰離子電池那樣一點熱一點冷都受不了。
老實說,單憑溫度和儲量豐富這兩點優(yōu)勢,鈉離子還是值得搶救一波。
所以,寧德時代換了個角度去開發(fā)鈉離子電池,既然讓你瘦不下去,那我就把電池正負極的門給你開大一點,這樣鈉離子就可以住在里面并且在正負極之間自由穿行了。
現(xiàn)有的研究中,鈉離子電池正極一般是用普魯士白和層狀氧化物兩類材料,它們導(dǎo)電率好,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,說白了就是能讓鈉離子輕松住進去再走出來。
但他們也有不足,那就是在循環(huán)過程中電池容量會快速衰減,簡單來說就是在充放電的過程中正極材料很容易受損。
而寧德時代在這兩類材料的基礎(chǔ)上,對材料表面進行重新設(shè)計,讓新型材料變得更耐用。
負極呢,寧德時代選擇了具備獨特空隙結(jié)構(gòu)的硬碳材料,同樣可以讓大量的鈉離子快速通過和存儲。
又與之相應(yīng)的開發(fā)了和這種正負極材料相適配的電解液,并且生產(chǎn)鋰離子電池的生產(chǎn)線也可以用來生產(chǎn)鈉離子電池,這成本也算就打下來了。
這樣,為鈉離子專門建立的 quot, 電池房 quot, 就已經(jīng)準備好了,quot, 鈉胖子 quot, 這波表現(xiàn)又如何呢。
首先在電芯單體能量密度方面,寧德時代的鈉離子電池的能量密度已經(jīng)達到了 160 Wh/kg,是目前所有鈉離子電池中的最高水平,略低于當前的磷酸鐵鋰電池。
當然寧德時代還在持續(xù)不斷的創(chuàng)新中,下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh/kg。
其次由于鈉離子電池的內(nèi)阻小,常溫充電 15 分鐘,鈉離子電池的電量就可以達到 80%鋰離子電池想快充就別想了,溫度一高就不行了,像極了某果的 MagSafe
由于鈉離子本身對溫度不敏感的特性,在零下 20deg,C 低溫的環(huán)境下,仍然有 90% 以上的放電保持率,也不會像鋰離子電池那樣動不動就自燃爆炸。
你以為這就結(jié)束了嗎NO,這才講完5分鐘干貨里的 3 分鐘
寧德時代這次還來了波雙線操作,弄了個AB 電池解決方案,啥意思呢。
就是一個電池包里,即有鋰離子電池模組也有鈉離子電池模組,將兩種電池按一定的比例和排列進行混搭,串聯(lián),并聯(lián)集成,通過 BMS的精準算法進行不同電池體系的均衡控制,優(yōu)勢互補。
彌補了鈉離子電池現(xiàn)階段能量密度低的短板,但發(fā)揮出了它快充,低溫等性能。
這波quot, 兄弟齊心,其利斷金 quot,的道理算是被寧德時代玩明白了
看完這些,有的小伙伴可能會問:
我三元鋰電池的能量密度基本在150—350Wh/kg,比鈉離子電池高的不是一星半點。
而且現(xiàn)在三元鋰電池用著挺好,何必費這么大勁換個更弱雞的呢。
這話你可能只說對了一半。
因為鋰元素目前已經(jīng)開始全球缺貨了,不只是中國,據(jù)美國銀行全球研究部的一份報告,鋰離子電池最早將在 2025 年斷供。
鋰元素的儲量本來就不多,地殼中鋰元素豐度僅有 0.002%,根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局 2018 年的最新報告顯示,全球鋰資源儲量約 5300 萬 t,其中阿根廷 18.5%,玻利維亞 17.0%,智利15.8%,中國 13.2%,美國 12.8%,澳大利亞 9.4%。
看上去是不是感覺還行,我們鋰資源儲量排名第四呢。
可是這些鋰資源,大都分布在四川西部,西藏鹽湖,青海柴達木盆地,而且鎂鋰資源都是混在一起,分離難度大,開采難度大,運輸難度大,所以僅有極少的鋰資源是自己開采。
我們 80% 的鋰資源供應(yīng)依賴進口,是全球鋰資源第一進口國。
所以尋找鋰離子電池的替代或備選儲能技術(shù),這事耽擱不了。
并且除了鋰資源,和鋰離子電池息息相關(guān)的鈷礦,鎳礦資源也多集中在海外,并且被頭部礦業(yè)集團壟斷,原材料的價格也一直在漲。
為了緩解 quot, 電池荒 quot, ,許多動力電池產(chǎn)業(yè)都在擴產(chǎn),寧德時代目前也在擴大產(chǎn)能,短則 2—3 年,長則 3—5 年。
除了鋰資源匱乏以外,必須著手研發(fā)鈉離子電池的另外一個原因,就是鋰離子電池的研發(fā)目前有點難產(chǎn)。
比如特斯拉的 46800 電池,相較于目前在用的 18650 和21700 變得更胖更大。
說 46800 大家估計沒印象,但是你們還記得去年 9 月特斯拉搞的電池日嗎。
46800 就是電池日上的那個新款新型電池,它采用了無極耳設(shè)計,它通過在 quot, 無極耳 quot, 電極的一端涂覆導(dǎo)電材料,使它直接與殼體或者專門設(shè)計的蓋板進行連接,電流直接在電極集流體,蓋板,殼體之間傳導(dǎo)。
說白了,就是可以減小電池內(nèi)阻,能快充,更穩(wěn)定,不怕熱。
46800 的負極材料用了硅,因為硅儲量豐富價格便宜,正極是無鈷高鎳材料,并且采取和刀片電池異曲同工之妙的無模組化設(shè)計。
還采用了新的干法電極工藝,能最大的簡化制造流程,每 Gwh 產(chǎn)能投資降低 75%,一條組裝線能做到 20Gwh,單線產(chǎn)出提升 7 倍,到了實現(xiàn) 2022 年 100Gwh 和 2030 年 3Twh 的產(chǎn)能。
可是夢想總是美好的,馬斯克在最近的采訪中說到,這款電池目前只有 90% 的工藝進展順利,并且僅能小規(guī)模有限的生產(chǎn)。
鑒于這哥們之前說過quot, 產(chǎn)能爬升期難以保證質(zhì)量 quot,的話,我還是希望他完全搞好再量產(chǎn)吧。
所以,無論是從企業(yè)自身或者能源戰(zhàn)略的角度出發(fā),發(fā)展鈉離子電池都是至關(guān)重要的一步。
在國內(nèi),除了寧德時代,中科院物理研究所旗下的中科海鈉也早在 2017 年就投入到了鈉離子電池的研發(fā)當中,覆蓋電極材料,電解液,電池制造,成組測試,測試線建設(shè)和運行等整個鈉離子電池開發(fā)與應(yīng)用周期。
而且在今年的 6 月 28 日,中科海納搞的全球首套 1MWh 鈉離子電池光儲充智能微網(wǎng)系統(tǒng)在山西太原綜改區(qū)正式投入運行,可以為5G基站,大型數(shù)據(jù)中心,市政用電等做好堅實的儲備。
除了中國,全球從事鈉離子電池工程化的公司有 20 多家,包括松下,豐田,LG等巨頭公司。
所以說,世界能源的格局已經(jīng)在關(guān)鍵技術(shù)的引導(dǎo)之下發(fā)生變化,掌握鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù),也就掌握了在能源技術(shù)領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán)。
中國在新能源汽車領(lǐng)域一直是一個領(lǐng)跑者的角色,就像參加公路自行車競賽的一個團體,沖在第一位的領(lǐng)航員永遠是最累的,不僅自身技術(shù)要過硬,也要時刻準備帶領(lǐng)隊友們破風(fēng)前行。
相較于其它國家,我們有眾志成城辦大事的能力,也有責任去推進鈉離子電池技術(shù)的快速進步與創(chuàng)新,同時引領(lǐng)世界各國突破動力電池行業(yè)發(fā)展的瓶頸和難題。
或許這就是 , 能力越大,責任越大 ,的大國風(fēng)范。
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