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汽势Auto-First丨刘冀然

引领汽车动力电池行业进入崭新时代的，不是石墨烯，而可能是拥有“玻璃心”的新型钠基电池。

据外媒报道，2019年诺贝尔化学奖得主之一——98岁的John Goodenough（后文称为“足够好”）领导的团队，已在今年3月公开透露钠基玻璃电池研制成型的消息，并于近期提交了这项以玻璃为关键组件的新型电池专利申请。论文显示，新型钠基玻璃电池将具有大续航、高安全、低成本、长寿命、耐温差、快充电等近乎完美的属性。

钠电时代

“足够好”老先生因引领动力电池行业进入锂电时代而获得2019年的诺贝尔奖，锂电技术的发展与普及也确实创造了不少商业奇迹，比如在1991年助力索尼率先实现锂电池的商业化量产，成功取代传统镍镉蓄电池，再比如锂电彻底成就了电动汽车行业的飞速发展。（具体可参考此前汽势文章《汽势焦点丨为什么说汽车促成了三位老爷子荣获诺贝尔奖》）

然而，当新能源汽车行业仍在三元锂和磷酸铁锂双重技术路径间博弈之时，“锂电之父”却正在酝酿着一场革命——“推翻”锂电池，引领动力电池进入全新的钠电时代。

实际上，论文中所描绘的那些近乎完美的属性，均由电极材料钠带来。

大续航，钠基电池的储能可达当前锂电池的3倍，考虑到当前锂电汽车的续航水平已经攀升至500-800公里，钠电汽车的续航过千易如反掌。

高安全，相比锂电池，新型钠基电池既不产生挥发也不易燃，一直困扰锂离子电池的锂枝晶生长造成短路的问题也得到彻底解决，而在某些层面，不短路就意味着不易自燃。

低成本，考虑到全球锂矿资源分布不均且资源有限，而钠则可通过海水氯碱电解提取，潜在资源量巨大，且氯碱工业发达，钠的成本自然远远低于锂。根据风险投资咨询公司Dosima Research的电池专家David Snydacke的预测：“钠的价格确实比锂更便宜，在不使用锂的情况下，成本可以降低5%到10%。”而这样的预估仍是在其他硬碳材料昂贵的前提下提出的，玻璃载体的出现将再次大幅降低电芯的造价。

长寿命，研发小组德克萨斯大学奥斯汀分校研究员Maria Helena Braga表示，早期测试中，新型电池的充放电周期高达“数千次”，远超过现有锂电池平均2000个充放电循环的水准，按照目前的行业发展情况推测，车载钠基电池的有效寿命将极有可能超过10年。

耐温差，根据专利申请材料显示，新型钠基电池可以承受的温度范围更广，在零下20℃到60℃之间，而这样的温差区间或许也意味着，冬季开电动车去东北不再是“脑残”的行为。

快充电，新专利以掺杂钠或锂等碱金属的玻璃作为电解质，虽然工作原理与锂电池类似，但钠基电池可接受的充能强度指标远高于锂电池，论文中的验证测试结果表示，适配于新能源汽车的动力电池组可将充能时长从“以小时计算”压缩至“以分钟计算”。此前其他研究小组也曾验证，用时两分钟即可为高容量的钠基电池组充电50%。

续航1000公里不是梦，与电车自燃告别，车价更便宜，10年不用换电池，充电速度堪比加油——解决掉了纯电动汽车的所有烦恼，钠电时代的临近确实令人充满期待。

用“玻璃心”解决难题

钠电既然这么完美，为何如今叱咤风云的却是锂电池呢？

犹如爱迪生在1879年至1906年的27年间试用了6000多种纤维材料后，方才找到了能导电发光且经久耐用的钨丝作为灯丝材质，钠基电池则一直在为合适的负极和电解质载体而发愁——由于钠离子体积远远大于锂离子，传统电池负极材料均无法在其原子间的缝隙中存储钠离子，所以钠基电池一直“怀才不遇”，仅存留于“科幻”范畴。

正是由于钠基电池存在众多优点，科学家们开发钠基电池的试验一直没有中断过——斯坦福大学研究员Michael Toney一直在尝试使用硬碳（石墨）负极解决问题，普渡大学的研究人员则制造了钠粉版本的电池组，伯明翰大学冶金与材料系的安德鲁·莫里斯博士则在反复验证使用磷作为钠电阳极载体的可能性。

如今，“足够好”老爷子先人一步，通过“玻璃心”解决了钠基电池电解质载体的世纪难题，它的全称为“含有水溶剂化玻璃/非晶态固体电解质的可充电电池”。而相比于石墨的昂贵、钠粉制造的难度，以及磷元素的低燃点熔点，制备成本极低且不易燃烧的玻璃，显然是更为可靠的电解质载体选择。

动力电池行业剧变前夜

更重要的是，钠基玻璃电池的商业化应用速度也许比想象中更快。

“足够好”老先生已经明确表示：“我不需要钱，不想做生意，只想单纯地解决问题。”所以，钠基玻璃电池的专利申请成功后，极有可能成为公开的技术，跳过讨价还价、市场垄断等阻碍，只待经过进一步技术验证便可进入商业化实践阶段。届时，拥有“玻璃心”的钠基电池电动车极有可能与锂电汽车平起平坐，甚至在数年内取代锂电汽车成为市场主流。如若进展顺利，钠电技术留给锂电企业转舵的时间已经不多了。

实际上，为解决电动汽车的续航、安全等问题，近年来锂电技术研发也正处于飞速发展的状态。

在三元锂技术路径中，NCM811电池仍在找寻能量密度与安全性的平衡点，坚持NCA的特斯拉则尝试将电芯的胶辊设计升级为“无凸片电极电芯”以提升安全性，并申请造价更低且寿命高达百万英里的低钴电极电芯设计专利。 而在磷酸铁锂技术路径中，以比亚迪“刀片电池”为代表，通过电芯形状变化、电池组结构优化等方式提升电池组的综合能量密度，并强调磷酸铁锂电池天然的高安全属性，试图为磷酸铁锂电池正名，力争装机量反超三元锂。

诚然，锂电汽车从早前的百余公里续航发展至如今的700、800公里时代只用了短短数年，困扰消费者的续航焦虑正在成为历史，新能源汽车行业发展之快确实令人咋舌，但借用长安汽车董事长张宝林那句“时代淘汰你，与你无关”，也许我们正处在动力电池行业剧变的前夜，只是大战之前静悄悄罢了。

钠电时代临近，锂电池产业链也许马上要经历一些前所未有的竞争压力与波折危机—— 对动力电池行业而言，那也许是一场“腥风血雨”，但对全球新能源汽车行业与消费者而言，这样的时代更迭只恨出现得太少、到来得太慢。

（图片来自网络）