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钠离子电池取代锂离子电池——材料革新是关键
发布时间:2021-09-16 16:53:25  浏览次数:

编者按:近期,关于钠离子电池取代锂离子电池的议题再业界引起广泛讨论。来自广东煤基碳材料研究院的有关专家表示,从资源的可持续性分析,钠离子电池取代锂离子电池乃大势所趋,但要想在短期内实现,材料的革新是其中的关键。

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化学电源的变革从来没有停止过。

作为动力电池的主力,锂离子电池虽然持续的时间并不是很长,但其资源的有限性是显而易见的事实,所以业界不断在探索其替代电源。迹象显示,钠离子电池有望成为取代锂离子电池的下一代电源。

 

资源比照

 

“中国锂电池之父”陈立泉院士曾明确表示,如果全世界的车都使用锂电池,全世界的电能都用锂电池储存,锂根本不够用。


陈院士的忧虑并不遥远,有机构预测到2027年全球就将出现“严重的锂供应短缺”,并导致减每年减少约300多万辆电动车生产。


而且随着地表质量好、开采容易的锂资源被开采殆尽,未来几年厂商们只能硬着头皮去开采难度更大的锂资源,比如去青藏高原上的盐湖里提取,势必造成开采成本提高。


钠就不一样了,钠资源储量丰富、分布广泛,在地壳含量为2.75%,是锂的400倍,储量焦虑起码几十年内看不到。

 

性价优势

 

此外,钠电池和锂电池相比,具有很多优势。


首先,钠离子电池成本更低,因为钠资源丰富,钠电池成本将比锂电池低30%以上;其次,性能更强、安全性更高,锂离子因为性能活泼对温度敏感,所以经常发生电池自燃、冬天续航暴跌等问题。钠离子性能更为稳定,对温度不敏感,所以抗寒冷和安全性上优于锂电池。


钠虽然又便宜、又安全,但有个致命缺点是能量密度低,导致续航不行,数据显示,钠离子电池电芯单体能量密度仅为120Wh/kg,远低于磷酸铁锂电池的180Wh/kg和三元电池的240Wh/kg。


华金证券在相关研报中表示,这是基于钠离子电池的三大优势,分别是自然界存在丰富的纳资源,约为锂元素的1000倍;钠离子电池产业化后成本较低;钠电池的负极可以用金属铝箔作为集流体,双铝集流体不存在过放电问题(更安全)。按照正极材料、负极材料、电解液、隔膜、集流体等成本预估,钠离子电池的成本比锂离子电池的成本减少30%~40%。


由于钠元素储备更加丰富,因此钠离子电池在成本上具备优势。中信证券指出,钠离子地壳丰度约为2.36%,远高于锂离子的0.002%;钠离子化合物价格稳定且低廉,约250元/吨,相比之下电池级碳酸锂价格由2021年初的5万元/吨涨至8.55万元/吨,波动很大。


宁德时代发布的第一代钠离子电池性能不差:电芯单体能量密度高达160Wh/kg,下一代估计能到200Wh/kg,与磷酸铁锂电池持平;常温下充电15分钟,电量可达80%以上;在-20°C低温环境中,拥有90%以上的放电保持率。

 

政策鼓励

 

工信部表示将支持钠离子电池成果转化,引导钠产业高质量发展。国家发展改革委、国家能源局近日发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出,要加快钠离子电池等技术开展规模化试验示范。业内人士普遍认为,这是推动钠离子电池产业化加快发展的重要信号。


国家发改委等部门表示,将采取一系列措施促进锂离子电池、钠离子电池等新型电池的健康有序发展。政策加码之下,钠离子电池这个崭新的赛道势必迎来不少资深玩家。

 

关键技术

 

来自广东煤基碳材料研究院的有关专家表示,从资源的可持续性分析,钠离子电池取代锂离子电池乃大势所趋,但要想在短期内实现,材料的革新是其中的关键。


宁德时代研究院副院长黄起森也表示,锂离子半径更小,可以自由通过石墨负极,而钠离子是个大胖子,这就意味着在电池的运行过程中,钠离子在材料中的嵌入和脱出对材料的结构稳定性和动力学提出了更高的要求,需要研究新的材料,符合电池的循环和整体指标。

文章整理自:央视财经 网易  大众报业 研讯社 前瞻网

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