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钠电池能否代锂电池

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刚才说了那么多钠电池的优点,听到这儿估计很多人都会觉得钠电池既然这么好,制造起来也没什么难度,取代锂电池岂不是指日可待?还有人可能会问,既然钠离子电池比锂离子电池成本低,优势大,为什么一开始量产的不是钠离子的电池呢?

在2015年,业界“大牛”周豪慎教授说过这么一句话:“在锂储量用完前,钠离子电池没有机会。这是从性能、性价比综合考量后得出来的结论。”道理很简单,虽然在元素周期表上,钠与锂处于同一主族,具有相似的性质。但是,石墨储锂机制的率先发现,让锂离子电池在技术上突破更快,钠电池自然就慢慢淡出了主流视野。

2015年,国内没有任何一家专门研发钠电池的公司,国际上此类公司也如凤毛麟角。关键是,锂离子电池那时候的成本并不高,手机,笔记本电脑用的不都是锂离子电池嘛。谁能想到几年后,价格会暴涨10几倍呢?

实际上,事情也并没有那么简单。钠电池目前最大的缺陷在于能量密度很低,有数据表明,钠离子电池的单体能量密度为100-150wh/kg,比《锂离子电池行业规范条件》里的180wh/kg的下限还少,这意味着相同续航的两款电池,钠电池要比锂电池更大更重。

目前特斯拉Model3使用的三元锂电池能量密度为260Wh/kg,特斯拉第三代4680电池能量密度可以达到330Wh/kg。钠离子电池的能量密度连它的一半都不到,能量密度高低,决定了同样重量,同样体积下,谁的电池包可以续航更长。如何提高钠离子电池的能量密度,这是摆在众多企业面前的一大难题。

其次,钠离子电池目前可选择的正极材料有三种,层状氧化物、聚阴离子与普鲁士蓝类材料。各家企业在选择上也有分歧,比如宁德时代第一代钠电池就是采用了普鲁士蓝类材料,这种材料成本低、合成简单、可设计性强、理论克容量和倍率性能高,缺点是除水困难、循环寿命低、实际倍率性能差、体积能量密度低、电压极化大、有热失控风险。

最致命的问题是生产加工过程中,如果处理不当极易形成结晶水,而这个问题目前很难解决。据说,宁德时代已经暂缓了普鲁士蓝类材料的钠离子电池的研发,现在在用层状氧化物与聚阴离子材料努力达成量产。而层状氧化物晶体结构类似于三元正极材料,其优点为能量密度高、循环性能优异、倍率性能好,缺点为空气中稳定性差、浆料容易果冻、克容量发挥不稳定。聚阴离子材料则是公认的循环寿命高、理论工作电压高、热稳定性好,缺点为能量密度低、原材料成本高。

如果能量密度问题不能有突破性进步,钠电池一定不会搭载在中高端的车型上,毕竟续航长和密度高是成正比的。如果钠电池真的要量产,也大概率只会出现在比亚迪海鸥这类的微型、小型轿车上,来分担一下锂电池带来的高昂成本而已。说白了它就是锂电池的配角,也不可能代替锂电池的位置,起码在未来的很长一段时间内是不可能完全取代锂电池的。

更何况目前钠电池在处在研发阶段,后续真正的成本和实际使用体验怎么样也都是个未知数。更重要的是,目前碳酸锂虽然非常贵,但它的行情是在波动的,一旦看到钠离子电池有突破性进展,必然是会大幅降价,钠电池将失去任何优势。那咱们国内企业还是否继续研发钠离子电池呢?继续投入研发,又找不到解决问题的方法。停止研发,不仅前期投资打水漂,又得回到从前看矿老板脸色的日子。所以钠电池能不能取代锂电池,这其实是一场国家与国家之间的博弈。

总结来讲,钠离子电池是个研发的方向,很多企业都在豪赌这条赛道。但是三元锂电池和磷酸铁锂电池肯定在很长一段时间内,仍然是绝对的主流电池。反过来看,钠离子电池的研发进度,也决定了锂电池上游供货方的强势程度。如果钠离子电池一直无法取代锂电池,那么上游供货商仍然有资本涨价,甚至会越涨越凶,毕竟钠离子一代取代锂电池,那么他们有货也卖不出去了,不如最后再赚一波快钱。

如果钠离子电池这条路被确认走不通,那么锂离子和磷酸铁锂电池的上游供应商,就得重新权衡价格了。毕竟唇亡齿寒,下游投资那么多研发钠离子失败,再让人家采购成本提高,哪里有压迫哪里有反抗。但是锂离子与钠离子打架,反而把旁边的铅酸电池干翻了。毕竟钠离子电池就算暂时无法取代锂离子电池,但是对于铅酸电池而言,完全是降维打击。

 

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