寧德時代推出鈉離子電池,能量密度160Whkg,15分鐘可充80%

【EV視界報道】多年來車用電池材料採用的是稀有且相對昂貴的鋰,無論是電池廠商,還是汽車廠商都在尋求電池技術的突破。

7月29日,寧德時代舉行鈉離子電池釋出會,其第一代鈉離子電池的電芯單體能量密度達到160Wh/kg,為目前全球最高水平。

分析人士稱,這相比目前三元鋰電池240Wh/kg、磷酸鐵鋰200Wh/kg的能量密度水平還相差較遠,且成本等細節問題在僅幾分鐘的釋出會上絲毫未提。

寧德時代推出鈉離子電池,能量密度160Whkg,15分鐘可充80%

寧德時代董事長曾毓群稱,鈉離子電池在低溫效能、快充以及環境的適應性等方面擁有獨特的優勢,與鋰離子電池相互相容互補。

第一代鈉離子電池在常溫下充電15分鐘,電量可達80%。在零下20°C的低溫環境下,仍然有90%以上的放電保持率,同時在系統整合效率方面,也可以達到80%以上。憑藉優異的熱穩定性,已經超越了國家動力電池強標的安全要求。

寧德時代推出鈉離子電池,能量密度160Whkg,15分鐘可充80%

寧德時代推出鈉離子電池,能量密度160Whkg,15分鐘可充80%

總體來看,第一代鈉離子電池的能量密度略低於目前的磷酸鐵鋰電池,但在低溫效能和快充方面,具有明顯優勢,特別是在高寒地區和高功率應用場景。

在材料體系上,寧德時代第一代鈉離子電池的正極材料是普魯士白、層狀氧化物、體相結構進行電荷重排,還有一些表面改性,負極材料是改性後的硬碳,比容量350mah/g,電解液是新型電解液,製造工藝裝置可以跟鋰離子電池產線相容。

在電池系統整合方面,寧德時代還開發了AB電池解決方案,與鋰離子電池的整合混合共用,可以將鈉離子電池與鋰離子電池同時整合到同一個電池系統裡,將兩種電池按一定比例和排列進行混搭、串聯、並聯、整合。

寧德時代推出鈉離子電池,能量密度160Whkg,15分鐘可充80%

寧德時代已經開始進行鈉離子電池的產業化佈局,計劃於2023年形成基本產業鏈,第二代鈉離子電池的能量密度會突破200Wh/kg。

從政策層面看,7月23日,發改委、能源局在新型儲能發展指導意見中提出,要加快鈉離子電池等技術開展規模化試驗示範。

此前,寧德時代在年度股東大會上表示,鈉離子電池專案透過成立的21C實驗室進行前瞻性技術攻關,目前正推進包括全固態、鋰空、無重金屬電池、鈉離子等在內的新型技術佈局。

鈉離子電池的研究起始於上世紀70年代,但與鋰電池相比進展相對緩慢,2010年前後學術界開始重視鈉離子電池的研發,2015年第一代鈉離子電池開始邁入商業化程序,眼下仍處於產業化初期。

鈉離子電池不需要稀缺資源,製作陰極無需稀有的鋰鹽,只要普通鹽便足夠。高效能陽極可以使用褐煤、木材和其他生物質製成。在生產過程中也不需要鈷或類似的稀有金屬。鈉離子化合物價格穩定且低廉,約250元/噸,為電池級碳酸鋰價格的1/50左右。根據中科海納資料,鈉離子電池BOM成本較鋰電池低30%左右,電化學效能相對穩定,更具安全性。

鋰和鈉這兩種金屬有非常相似的化學特性。與較為稀有的鋰相比,鈉具有原材料豐富、容易獲得、安全性高、價格低廉等優勢,鈉離子電池工藝技術等也與鋰離子電池相近,可以借鑑使用。因此,鈉離子電池被視為極具潛力的下一代電化學儲能技術。

開源證券研究所新能源團隊指出,鈉離子電池的迴圈壽命大約是鋰離子電池的65%左右,能量密度比鋰電池低20%。較低的迴圈次數和能量密度決定了鈉離子電池無法應用於電動汽車和手機電池等領域。與鋰電池相比,鈉離子電池的優勢在於更低的成本,以及更高的安全性。

還有觀點認為,綜合鈉離子電池的性狀等,看好鈉離子電池在儲能方面的應用,這一技術有望在能量密度較低要求的儲能、工程機械、通訊基站、兩輪車等場景實現商業化,對鋰離子電池、鉛酸電池等成熟的儲能技術形成一定的補充。

在應用前景方面,廣發證券預計,2025年國內鈉離子電池潛在應用場景需求量為123GWh,若以磷酸鐵鋰價格計算,對應將有約537億元的市場空間。

雖然鈉離子電池得到市場和眾多機構認可,但目前仍難言取代鋰電池地位。鈉離子電池依然有缺點,比如能量密度較低,迴圈壽命較短,目前還難以滿足動力電池的續航里程要求,相較鋰離子電池競爭力較弱。鈉離子電池當前迴圈次數最高約1500次,顯著低於磷酸鐵鋰電池的6000次與三元電池的3000次,未來有望進一步提升,產業鏈仍不完善,產品效能、成本控制及適配應用場景等有待進一步檢驗。

除寧德時代之外,國內已佈局鈉離子電池的企業還有欣旺達,已儲備鈉離子電池專利;中科海納全球首套1MWh鈉離子電池儲能系統已正式投運;華陽股份已參股中科海納,計劃分別投資8000和6000萬元用於建設2000噸鈉離子電池正極及負極材料專案;格林美已經組建專門團隊進行鈉離子電池關鍵技術的研發工作;鵬輝能源在鈉離子電池研發方面現有多種技術在試產到量產的過程當中。

寧德時代推出鈉離子電池,能量密度160Whkg,15分鐘可充80%

總而言之,寧德時代的入局將會促進鈉離子電池的產業化程序,有望成為鋰離子電池以外的重要技術補充,若未來鋰資源出現供應緊張局面,可作為實現大規模應用的選擇。

曾毓群表示,有人在議論,電池的化學體系已經很難創新了,只能在物理結構上做些改進。我們認為電化學的世界就像能量魔方,未知遠遠大於已知。我們樂此不疲地探索其中的奧秘,利用了高通量計算平臺,對原理的深刻理解,以及先進的演算法和強大的算力,尋找各種材料基因的結合點。開發各具優勢的化學材料和體系,以滿足多元和複雜的電池市場應用場景。

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