我們已有磷酸鐵鋰、三元材料、錳酸鋰等電池，還需要鈉離子電池嗎?前不久，由中科海鈉與華陽(yáng)集團(tuán)共同建設(shè)的全球首套1MWh鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在山西太原正式投入運(yùn)營(yíng)。7月29日，寧德時(shí)代宣布鈉離子電池上市。鋰電池之后，鈉電池一出場(chǎng)就受到大家的高度關(guān)注，隨著電池界巨頭寧德時(shí)代的入局，鈉電池或?qū)⑾破鹦赂叱薄?/p>

寧德時(shí)代入局鈉電池

7月29日，寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司(簡(jiǎn)稱“寧德時(shí)代”)舉行了首場(chǎng)線上發(fā)布會(huì)，董事長(zhǎng)曾毓群博士發(fā)布了寧德時(shí)代的第一代鈉離子電池，與人們的預(yù)期有所不同的是，寧德時(shí)代的鈉離子電池與鋰電池混搭，創(chuàng)新的鋰鈉混搭電池包也在發(fā)布會(huì)上首次亮相。

曾毓群說(shuō)：“新的應(yīng)用場(chǎng)景不斷出現(xiàn)，給了不同技術(shù)展示的舞臺(tái)。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)，多元化的技術(shù)路線也是產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展的重要保障。”

寧德時(shí)代采用了普魯士白材料，創(chuàng)新性地對(duì)材料體相結(jié)構(gòu)進(jìn)行電荷重排，解決了普魯士白在循環(huán)過(guò)程中容量快速衰減這一核心難題;在負(fù)極材料方面，寧德時(shí)代開發(fā)了具有獨(dú)特孔隙結(jié)構(gòu)的硬碳材料，其具有克容量高、易脫嵌、優(yōu)循環(huán)的特性。

寧德時(shí)代研究院副院長(zhǎng)黃起森博士介紹了第一代鈉電池的性能，其具備高能量密度、高倍率充電、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的低溫性能與高集成效率等優(yōu)勢(shì)。其電芯單體能量密度高達(dá)160Wh/kg;常溫下充電15分鐘，電量可達(dá)80%以上;在-20°C低溫環(huán)境中，也擁有90%以上的放電保持率;系統(tǒng)集成效率可達(dá)80%以上;熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)超國(guó)家強(qiáng)標(biāo)的安全要求。“下一代鈉離子電池能量密度研發(fā)目標(biāo)是200Wh/kg以上。” 黃起森說(shuō)。

據(jù)悉，鈉離子電池能量密度相對(duì)低，產(chǎn)品性能相對(duì)不高。但寧德時(shí)代把鈉離子電池與鋰離子電池按一定比例進(jìn)行混搭，集成到同一個(gè)電池系統(tǒng)里，通過(guò)BMS精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制。AB電池系統(tǒng)解決方案既彌補(bǔ)了鈉離子電池在現(xiàn)階段的能量密度短板，也發(fā)揮出了高功率、低溫性能佳的優(yōu)勢(shì)。這套創(chuàng)新系統(tǒng)可拓展更多應(yīng)用場(chǎng)景。

鈉電池有自己的優(yōu)勢(shì)

此前，中科海鈉已推出鈉電池，鈉離子電池的能量密度不及鋰電池，為何一出場(chǎng)就受到行業(yè)的高度關(guān)注呢?中科院物理所研究員、中科海鈉科技責(zé)任有限公司董事長(zhǎng)胡勇勝告訴記者，鈉離子電池的安全性、經(jīng)濟(jì)性、工作溫度、循環(huán)周期等多項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于鋰離子電池，更重要的是鈉離子電池不含貴金屬，破解了稀缺資源卡脖子難題。

我國(guó)石油對(duì)外依存度長(zhǎng)期高于警戒線，存在能源安全隱患，全國(guó)政協(xié)委員，中國(guó)石化集團(tuán)有限公司總經(jīng)理、黨組副書記，中國(guó)工程院院士馬永生在“兩會(huì)”期間曾表示，2020年石油、天然氣對(duì)外依存度分別攀升到73%和43%。

發(fā)展電動(dòng)汽車可以把我國(guó)交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)ζ裼偷男枨筠D(zhuǎn)換為對(duì)電力的需求，在一定程度上降低我國(guó)能源安全風(fēng)險(xiǎn)。然而，我國(guó)不是鋰資源大國(guó)，生產(chǎn)動(dòng)力電池的鋰資源需要大量進(jìn)口。胡勇勝說(shuō)：“隨著新能源汽車產(chǎn)銷量增長(zhǎng)，我國(guó)有可能從石油卡脖子轉(zhuǎn)變?yōu)殇囐Y源卡脖子。”地球上的鈉鹽非常豐富，約占2.75%，發(fā)展鈉離子電池不存在資源卡脖子的難題。

在現(xiàn)實(shí)生活中，安全極為重要。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2011-2021年間，全球共發(fā)生32起儲(chǔ)能電站起火爆炸事故，其中，日本1起、美國(guó)2起、比利時(shí)1起、中國(guó)3起、韓國(guó)24起。這些起火爆炸的儲(chǔ)能電站全部使用鋰電池。

胡勇勝告訴記者：“鈉離子電池已通過(guò)中汽中心的檢測(cè)，針刺時(shí)不冒煙、不起火、不爆炸，經(jīng)受短路、過(guò)充、過(guò)放、擠壓等實(shí)驗(yàn)，鈉離子電池也不起火燃燒。”

鋰電池驕貴，不能過(guò)充，也不能過(guò)放。鈉離子電池相對(duì)好一些，它不能過(guò)充，但可以過(guò)放，即把電池中的電量全部放完，這有利于BMS調(diào)整電池的一致性。據(jù)介紹，鋰電池使用一段時(shí)間之后，各個(gè)電芯充放電情況不同，導(dǎo)致出現(xiàn)各電芯容量不同的狀態(tài)，需要通過(guò)BMS進(jìn)行調(diào)控才能確保一致性。如果鈉離子電池中的電芯出現(xiàn)容量差，可以把整個(gè)電池包的電量放完，讓所有的電芯歸零后處于同一水平，BMS一致性的調(diào)控變得相對(duì)簡(jiǎn)單。鈉離子電池可以過(guò)放的特性，在電池運(yùn)輸上特別有用，不帶電運(yùn)輸極大地降低發(fā)生事故的概率。

電動(dòng)汽車的用戶在冬天普遍抱怨充不進(jìn)電，比如磷酸鐵鋰電池低于0 ℃就會(huì)出現(xiàn)容量縮減的現(xiàn)象，三元鋰電池的工作溫度稍好于磷酸鐵鋰，但在北方也難抵擋寒冷的考驗(yàn)。而鈉離子電池的工作溫度為-30℃～55℃，這保證了鈉電池在大多數(shù)北方地區(qū)都可以使用。

經(jīng)濟(jì)性對(duì)用戶的選擇起著重要作用，近年來(lái)，鋰資源的價(jià)格持續(xù)高漲，在很大程度上抵消了技術(shù)進(jìn)步與規(guī)?；瘞?lái)的鋰電池成本下降，根據(jù) wind數(shù)據(jù)，與 2021 年 1 月 1 日價(jià)格相比，2021 年 7 月 20 日碳酸鋰價(jià)格上漲 66%，氫氧化鋰價(jià)格上漲 96%。三元材料鋰電池含有鈷和鎳，成本更高，而鈉電池不含有貴金屬，極片也可以使用更便宜的鋁代替銅，鈉電池的經(jīng)濟(jì)性明顯好于鋰電池。光大證券的研究認(rèn)為，按照等容量軟包電池成本分析，鈉離子電池BOM 理論成本比鋰離子電池低 30%。

眾多企業(yè)涉足或?qū)⑾破鹦赂叱?/strong>