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钠离子电池15分钟充电80%,这是要重塑电动车了?

2021年08月27日 19:24:02
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来源:懂车

作者:全周;转载请带以上信息视为自动授权

随着德国、英国、法国相继确定燃油车禁售时间表,燃油车向电动汽车的转变已成定局,而以锂离子电池为代表的充电电池路线,也被中、美、欧洲等大多数国家和地区所选择。

电动汽车中,动力电池是最核心的部件,几乎占到了整车成本的30% ~50% ,因此也催生了像宁德时代(CATL)这样,成立不到十年,市值就超过1.2万亿人民币的锂电池巨头。

7月29日,宁德时代发布了首款钠离子电池,单体能量密度达到了160wh/kg;15分钟就能充满80%电量;在零下20℃的低温下,还有90%的放电保持率。很多自媒体直呼:宁德时代这是要重塑电动车!

事实果真如此吗?恐怕并不是,钠离子电池更像是一个筹码,宁德时代对上游锂原料供应商的议价筹码。钠离子电池自身也无法撼动三元锂电池在高端电动车中的地位。

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目前主流的动力电池

目前主流的动力电池中,多使用以锂离子作为电解质的锂离子电池。锂离子电池又可以按正极材料分为三元锂电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池。

以镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)或镍钴铝酸锂(Li(NiCoAl)O2),这三种元素作为正级的三元锂电池。其能量密度大,低温性能衰减相对较弱,但成本高,因此多被使用在特斯拉Model S、蔚来ES8这样的高端电动车上。

而像五菱宏光MINI EV、哪吒U等低端车型,则多使用磷酸铁锂电池,其优势是成本低。因为能量密度低,除了低端电动车,还被用在了一些对电池组体积要求不高的商用车上。

当然,磷酸铁锂电池的化学性质相对不活泼,有着更高的安全性,因此像特斯拉Model 3小鹏P7都有磷酸铁锂电池版本的车型。

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钠离子电池更可能与磷酸铁锂电池竞争

从宁德时代公布的关键参数来看,钠离子电池并不能动摇三元锂电池在动力电池中的霸主地位,反倒是关键参数更加接近磷酸铁锂电池。

在能量密度方面,宁德时代第一代钠离子电池的单体能量密度为160Wh/kg,与主流磷酸铁锂电池的180Wh/kg相差不大。而在三元锂电池方面,量产条件下已经可以做到300Wh/kg,钠离子电池与其有着明显的差距。

钠离子电池不仅是能量密度与磷酸铁锂电池接近,在优势参数方面也非常相似。

首先是最重要的成本,由于钠离子在地球中的储量比锂更高,钠离子电池的0.37元/Wh的原材料成本,比磷酸铁锂电池的0.47元/Wh,低了20%。基于钠离子的性质,可以使用更便宜的正极材料,更低浓度的电解溶液,还能使用铝作为正负极集流体,既能降低成本,又能降低电池的重量。

另外还有安全性,众所周知,磷酸铁锂电池的安全性要高于三元锂电池,但钠离子电池的安全更优异这两者。由于钠盐电解液的稳定性更高,这次宁德时代发布的钠离子电池,热稳定性超过了国家标准,理论上可以做到不起火,不爆炸。并且钠离子电池不存在记忆效应,还可以放空电量运输,也间接提高了安全性。

在与磷酸铁锂电池相似的优势外,钠离子电池的充电效率也非常优秀,15分钟就能充满80%的电量。

另外在低温下性能衰减方面,钠离子电池不仅远远低于磷酸铁锂电池,比三元锂电池还要更强。在零下20℃的低温下可以,磷酸铁锂电池的放电保持率为60%,三元锂电池要优秀一些,为70%左右,而宁德时代的钠离子电池可以做到90%,基本可以无视低温带来的性能损耗。因此宁德时代提出了一种钠离子电池与磷酸铁锂电池混用的方案,再通过高效的电池管理,提高电池组的综合抗低温衰减性。

总结来看,钠离子电池的成本更低、充电效率更高、抗低温衰减更强,但能量密度不如三元锂电池,与磷酸铁锂电池相当。因此我们可以得出结论,钠离子并不能颠覆当前的纯电汽车,只是磷酸铁锂电池的补充或替代品。

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储能项目与两轮自行车也是应用场景

在2020年,我国22亿千瓦的发电装机总量中,风电装机的占比达到了12.8%,但像风电这样的可再生能源,只能间歇性发电。因此我国在大力建设储能电站,将用电低谷时发出的电量储存起来,高峰时再有计划地放出。

在各种储能电站方案中,电池储能一直是主流方案之一。前面我们提到,钠离子电池不存在记忆效应,可以完全放空电量,这在电池储能中是一个非常巨大的优势。不过与磷酸铁锂电池相当,3000次的循环放电次数,就比较一般了,还需要更多技术突破。

另外钠离子电池在能量密度方面拳打铅酸蓄电池,安全性方面脚踢锂电池,特别适用于两轮电动车。随着电动自行车行业对安全性的重视,逐渐规范化,钠离子电池在两轮车上的应用同样想象力十足。

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发布会的意义

那么我们现在不难看出,宁德时代的这场发布会有两个意义,首先这是一个次技术的邀约,一项成熟的技术离不开上下游产业链的配合,宁德时代希望通过这次发布会,让上游材料供应商和下游电池应用端参与进来,完善钠离子电池产业链。

其次,中国并不是锂资源大国,目前锂原材料的涨价非常严重。宁德时代此前在股东大会上表示,已经无法承受上游材料供应商的涨价,考虑向下游转移成本。因此宁德时代也希望通过钠离子电池的应用,对锂原料供应商形成威慑,成为一个议价筹码。

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结语

钠离子电池并不能颠覆现有的电动车,应用场景更偏向两轮电动车、低端电动汽车、储能电站。另外一个意义是,中国的钠储量不稀缺,钠离子电池有着更高的能源安全性。

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