15分鐘充電80％！寧德時(shí)代鈉離子電池來(lái)了！

時(shí)間：2021-08-19 15:35:20

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[導(dǎo)讀]上一趟鋰離子電池的車(chē)，沒(méi)搭上的不要慌！這次寧德時(shí)代帶來(lái)的黑科技“鈉離子電池”，究竟隱藏了什么樣的“鈉”里密碼？7月29日15：30寧德時(shí)代帶來(lái)的鈉離子電池發(fā)布會(huì)上正式發(fā)布了第一代鈉離子電池。據(jù)寧德時(shí)代創(chuàng)始人董事長(zhǎng)曾毓群博士介紹，碳中和推動(dòng)了新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，新的應(yīng)用場(chǎng)景不斷出...

上一趟鋰離子電池的車(chē)，沒(méi)搭上的不要慌！這次寧德時(shí)代帶來(lái)的黑科技“鈉離子電池”，究竟隱藏了什么樣的“鈉”里密碼？

7月29日15：30寧德時(shí)代帶來(lái)的鈉離子電池發(fā)布會(huì)上正式發(fā)布了第一代鈉離子電池。據(jù)寧德時(shí)代創(chuàng)始人董事長(zhǎng)曾毓群博士介紹，碳中和推動(dòng)了新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，新的應(yīng)用場(chǎng)景不斷出現(xiàn)，給了不同技術(shù)施展的舞臺(tái)，而鈉離子電池在低溫性能、快充以及環(huán)境的適應(yīng)性等方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，與鋰離子電池相互兼容互補(bǔ)所以多元化的技術(shù)路線也是我們這個(gè)產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展的重要保障，如今寧德時(shí)代年輕的研究團(tuán)隊(duì)正式推出第一代鈉離子電池。（源自發(fā)布會(huì)截圖）

據(jù)寧德時(shí)代研究院副院長(zhǎng) 黃起森博士介紹，鈉的化學(xué)性質(zhì)，電池工作原理都和鋰非常相似，它在元素周期表里屬于同一主族，電池工作原理都是搖椅式。鈉的地殼元素含量排名第六，這就意味著它的資源非常的豐富，那與小巧的鋰離子一對(duì)比，鈉離子它就是一個(gè)大胖子。這就意味著在電池的運(yùn)行過(guò)程中，鈉離子在材料中的嵌入和脫出，對(duì)材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)提出了更高的要求。據(jù)悉，對(duì)鈉離子的研究最早可以追溯到19世紀(jì)。近二十年，伴隨著鋰離子電池的應(yīng)用和推廣，對(duì)鈉離子電池的研究也迅猛的增加，行業(yè)內(nèi)對(duì)鈉離子電池的正負(fù)極材料進(jìn)行了許多的探索。納在正極材料方面，目前具有潛在商業(yè)化價(jià)值的有普魯士白和層狀氧化物兩類(lèi)材料，那它們的克容量已經(jīng)達(dá)到了160mAh/g，與現(xiàn)有的鋰離子電池正極材料相當(dāng)。（源自發(fā)布會(huì)截圖）“寧德時(shí)代構(gòu)建了高通量材料集成計(jì)算平臺(tái)，能夠在原子級(jí)別上對(duì)材料進(jìn)行了模擬計(jì)算和設(shè)計(jì)仿真，在前人的研究的基礎(chǔ)上，我們創(chuàng)新性地對(duì)材料的體相結(jié)構(gòu)進(jìn)行電荷重排，對(duì)材料表面進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)，解決了材料在循環(huán)過(guò)程中容量快速衰減這一世界性的難題，使創(chuàng)新的材料具備了產(chǎn)業(yè)化的條件，”黃起森博士表示，“在負(fù)極材料方面，由于鈉離子無(wú)法像鋰離子一樣在石墨層間自由的穿梭，寧德時(shí)代開(kāi)發(fā)了能夠讓大量的鈉離子存儲(chǔ)和快速通行、具有獨(dú)特孔隙結(jié)構(gòu)的硬碳材料，這種硬碳材料克容量可達(dá)350mAh/g以上，還具備優(yōu)異的循環(huán)性能，整體性能指標(biāo)與現(xiàn)有的石墨相當(dāng)。在電解液方面，我們還開(kāi)發(fā)了適配這樣的正極負(fù)極材料的新型獨(dú)特電解液體系，在制造工藝方面可以與目前的鋰離子電池制造工藝和設(shè)備相兼容?！?/span>基于以上的些技術(shù)創(chuàng)新和突破，寧德時(shí)代開(kāi)發(fā)的第一代鈉離子電池有以下這些主要的性能指標(biāo)：

電芯單體能量密度已經(jīng)達(dá)到了160Wh/kg，這是目前全球最高水平；
在常溫下充電15分鐘，電量就可以達(dá)到80％，具備了快充能力；
那不僅如此，在零下20°C低溫的環(huán)境下，仍然有90％以上的放電保持率；
在系統(tǒng)集成效率方面，可以達(dá)到80％以上；
優(yōu)異的熱穩(wěn)定，已經(jīng)超越了國(guó)家動(dòng)力電池強(qiáng)標(biāo)的安全要求。

總體來(lái)看，第一代鈉離子電池的能量密度略低于目前的磷酸鐵鋰電池，但是，在低溫性能和快充方面，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，特別是在高寒地區(qū)高功率應(yīng)用場(chǎng)景。黃起森博士表示，“當(dāng)然，我們的創(chuàng)新不止于此，在電池系統(tǒng)集成方面，我們還開(kāi)發(fā)了AB電池解決方案，與鋰離子電池的集成混合共用。我們可以將鈉離子電池與鋰離子電池同時(shí)集成到同一個(gè)電池系統(tǒng)里，將兩種電池按一定的比例和排列進(jìn)行混搭串聯(lián) 并聯(lián) 集成，通過(guò)BMS的精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制，這樣可以實(shí)現(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短，既彌補(bǔ)了鈉離子電池在現(xiàn)階段的能量密度短板，也發(fā)揮出了它高功率、低溫性能的優(yōu)勢(shì)?！边@樣的鋰－鈉電池系統(tǒng)就能適配更多應(yīng)用場(chǎng)景。（源自發(fā)布會(huì)截圖）

發(fā)布會(huì)上還提到，下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh/kg，進(jìn)入TWh時(shí)代，如同30年前的鋰離子電池，鈉離子電池將開(kāi)辟出一條新的商業(yè)化電池路線，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈，寧德時(shí)代已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化布局，計(jì)劃于2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。

鈉離子電池到底有什么優(yōu)勢(shì)？

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短短十分鐘的發(fā)布會(huì)結(jié)束的非?？欤谶@里小編也給大家普及一下。鈉離子電池是一種二次電池（充電電池），主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作，與鋰離子電池工作原理相似，在充放電過(guò)程中，Na＋在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫出，充電時(shí)，Na＋從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，放電時(shí)則相反。鈉離子電池的概念早在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)被提出，但兩者的理化性質(zhì)存在差異，正負(fù)極材料、集流體和電解液也不同。資料來(lái)源：中科院物理所，光大證券研究所
鈉離子電池最大優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在整體成本上：（1）鈉鹽原材料儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元正極材料，原料成本降低一半；（2）由于鈉鹽特性，允許使用低濃度電解液（同樣濃度電解液，鈉鹽電導(dǎo)率高于鋰電解液20％左右）降低成本；(3）鈉離子不與鋁形成合金，負(fù)極可采用鋁箔作為集流體，可以進(jìn)一步降低成本8％左右，降低重量10％左右；(3)?由于鈉離子電池?zé)o過(guò)放電特性，允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg，可與磷酸鐵鋰電池相媲美，但是其成本優(yōu)勢(shì)明顯，有望在大規(guī)模儲(chǔ)能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。但鈉離子電池也存在劣勢(shì)，從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，鈉元素的原子質(zhì)量是鋰元素的3.3倍，導(dǎo)致鈉離子電池能量密度僅為鋰離子電池50％左右。循環(huán)壽命方面，鈉離子電池當(dāng)前循環(huán)次數(shù)最高約為1500次，顯著低于磷酸鐵鋰電池的6000次與三元電池的3000次。根據(jù)中信證券測(cè)算，當(dāng)前鈉離子電池電芯單體能量密度僅為120Wh/kg，明顯低于磷酸鐵鋰電池的180Wh/kg和三元電池的240Wh/kg。鈉離子電池作為一種新的電池技術(shù)路線，產(chǎn)業(yè)鏈包括上游資源企業(yè)、中游的電池材料及電芯企業(yè)，具體有：（1）布局鈉離子電池技術(shù)的公司，如寧德時(shí)代、鵬輝能源、＊ST猛獅、圣陽(yáng)股份、中國(guó)長(zhǎng)城、欣旺達(dá)。（2）持股或投資鈉離子電池企業(yè)的公司，如華陽(yáng)股份、浙江醫(yī)藥、新筑股份。（3）布局鈉離子電池材料技術(shù)的公司，如負(fù)極材料企業(yè)翔豐華；正極材料企業(yè)容百科技；鋁箔企業(yè)鼎勝新材、南山鋁業(yè)、明泰鋁業(yè)、萬(wàn)順新材。（4）鈉資源公司，如中鹽化工、南風(fēng)化工、百合花等資料來(lái)源：carbontech，光大證券研究所

商業(yè)化探索仍在推進(jìn)

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今年5月21日，在寧德時(shí)代年度股東大會(huì)上，董事長(zhǎng)曾毓群就曾透露出要在今年7月前后發(fā)布鈉電池。消息一經(jīng)發(fā)布就在網(wǎng)絡(luò)上引起了熱議，一方面是因?yàn)閷幍聲r(shí)代在電池領(lǐng)域一直有著舉足輕重的地位，現(xiàn)在市面上很多電動(dòng)車(chē)都是搭載的寧德時(shí)代的電池；另一方面，去年下半年開(kāi)始鋰離子電池原材料價(jià)格就在不斷走高，而電動(dòng)車(chē)40％的成本都是在電池方面，在不少業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，鈉離子電池或?qū)⒊蔀殇囯x子電池的重要補(bǔ)充。同鋰離子電池相比，鈉離子電池同樣存在作為大規(guī)模儲(chǔ)能的器件的機(jī)會(huì)。根據(jù)光大證券預(yù)計(jì)，2025年國(guó)內(nèi)鈉離子電池潛在應(yīng)用場(chǎng)景的需求量為123 GWh，以磷酸鐵鋰電池價(jià)格計(jì)量，對(duì)應(yīng)537億元左右的市場(chǎng)空間。鈉離子電池在儲(chǔ)能、電動(dòng)兩輪車(chē)與A00級(jí)別汽車(chē)領(lǐng)域均有較好的應(yīng)用前景。預(yù)計(jì)2025年國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能需求48GWh，兩輪車(chē)需求41GWh，A00級(jí)別汽車(chē)需求34GWh。當(dāng)前這三個(gè)場(chǎng)景主要應(yīng)用磷酸鐵鋰電池，若鈉離子電池行業(yè)產(chǎn)業(yè)化順利推進(jìn)，當(dāng)產(chǎn)能達(dá)到GWh級(jí)別時(shí)，設(shè)備折舊費(fèi)用攤薄，其材料成本低的優(yōu)勢(shì)將顯現(xiàn)出來(lái)，有望在儲(chǔ)能、電動(dòng)兩輪車(chē)、A00級(jí)別汽車(chē)等領(lǐng)域?qū)α姿徼F鋰電池實(shí)現(xiàn)替代。當(dāng)然，目前鈉離子電池仍處于商業(yè)化探索和改進(jìn)中，工程化設(shè)備、供應(yīng)鏈配套等仍不完善，產(chǎn)品性能、成本控制及適配應(yīng)用場(chǎng)景等有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。按照寧德時(shí)代的說(shuō)法，計(jì)劃于2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈，如此看來(lái)也還要近兩年時(shí)間才有結(jié)果。END

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