大家好,我是电动车公社的社长。
今天,社长想和大家聊一聊宁德时代。
作为股价刚刚破万亿的新能源龙头,电池一哥宁德时代已经不局限于锂离子电池了,而是要向全新的钠离子电池领域进军!
而且,曾毓群董事长还亲自露脸宣讲了一番,这就更让人有些浮想联翩了。
难道电池的能量密度还能继续突破吗?公里的电池什么时候来?钠离子电池出来了,说明电池技术又一次革命了?
反应最迅速的,还是资本市场:哎这一下,股价啪就涨起来了,很快啊!
而且更有意思的是,这场昨天下午的线上发布会,一共只有10分钟。在汽车圈里,这几乎可以说是最短的发布会了。
不过这也应了那句话,字越少事越大。钠离子电池,还真有可能成为未来新能源市场的一颗重磅炸弹。
那么,钠离子电池到底是什么来头?它又会给新能源行业和我们的生活,带来什么样的影响?
01.钠离子电池是什么?
深究起来,对钠离子电池的研究能追溯到19世纪。
但为什么过了一百多年,我们现在用的是锂离子电池,而不是钠离子电池、铁离子电池呢?这就要说到这几个元素的化学性质了。
本部分原理介绍较长,但我尽量用最通俗易懂的方式来跟大家讲明白。
我们知道,由于锂是电极电势最负的金属,活泼的它很容易释放出电子。而且锂的相对原子质量只有3,这也让锂电池拥有了重量轻、能量密度高的特点。因此锂电池最终击败了一大票竞争对手,成了电池界的“香饽饽”。
锂离子电池的工作原理,也正是通过锂离子在两侧的正负极之间“跑来跑去”,来实现电荷移动的。其中正极是锂的化合物,负极一般采用碳材料。
但我们随便翻一翻元素周期表就会发现,钠和锂属于同一主族元素。他们的元素性质接近,外层也都是1个电子,性格都很活泼,都适合当电荷的“搬运工”。
但相比之下,钠比锂的体积差不多要大1倍,钠的重量差不多也是锂的3倍,可以说是个小胖子了。这也就导致了钠离子电池从娘胎里出来,就带着不少的缺陷。
打个不太恰当的比喻,如果我们把正负极材料比作门缝,就会发现小巧的锂离子很容易就能钻来钻去,但钠离子这个小胖子就会“卡门”,强行穿过的话就会把门缝撑大。
久而久之,门框变形破裂,钠离子再也进不去了,电池的电量就会迅速衰减。
所以想要让钠离子像锂离子一样在正负极之间穿梭、还能有比较长的循环寿命的话,就必须用上更坚固的正负极材料,而且门缝还得做大一些。
另外由于钠离子又大又重,又多了一个缺陷:
不管是体积还是重量,钠离子电池的能量密度都不如锂离子电池。
目前,锂离子电池的能量密度最高能做到Wh/kg左右,但钠离子电池的能量密度似乎只能做到锂离子电池的一半。体积密度的差距似乎更大,注定没办法搭载在高端新能源车上。
另外,钠的电极电势是-2.71V,不如锂的金属活动性高。最近20年,科学家们都是在正负极的材料领域开展科学研究,努力让钠这个小胖子能够灵活地跑起来,还不能让它搞破坏。
宁德时代也是这么做的,但却用上了看起来很高大上的研究方法:“高通量材料计算平台和模拟仿真技术”。
虽然有点听不懂,但社长简单猜测一下,大概就是和阿尔法狗一样用穷举法列出所有钠的化合物,然后再通过原子级别的模拟计算和设计仿真找到可行的材料。
最后,再用现实中的实验进行反复验证,得出是否可行的结论。
宁德时代在发布会上也是这么说的。他们对材料的体相结构进行了电荷重排,对材料表面进行了重新设计,负极也用上了特殊的硬碳。
总之就是把门框加固了,再也不怕电池衰减啦!
只有在不会迅速衰减的前提条件下,钠离子电池才有了产业化的条件。
从数据上看,宁德时代公布的第一代钠离子电池循环寿命能够达到次,甚至比不少锂离子电池还要长。而电芯单体的能量密度,则是做到了Wh/kg。
按照宁德时代公布的系统集成效率超过80%来算,成组后的电池包能量密度将会超过Wh/kg,几乎追平了低端的磷酸铁锂电池。
而且新的钠离子电池还具备快充能力,在常温下充电15分钟,电量就可以达到80%。(虽然宁德时代并没说明到底是从0%开始充还是从30%开始充。)
但钠离子电池还有一个最突出的优势,就是在零下20°C的低温环境下仍然有90%以上的放电保持率,比锂离子电池的不到70%强了太多。
毕竟目前的电池一到冬天,一是它本身的放电容量就会少一些,二是给电池包加热也会消耗掉大量的电量。
但钠离子电池就不会出现这种现象,冬天的续航会更扎实。
大家可以简单理解为:宁德时代的钠离子电池,就是低温衰减少、充电更快的磷酸铁锂电池。
但要是只有这点优势的话,宁德时代至于大费周章地深入研究吗?锂离子电池还有大把订单没做完呢,好好赚钱它不香吗?
02.钠离子电池究竟好在哪?
其实,宁德时代并不是第一个推出钠离子电池的。
年,江苏常州就已经启用了世界上第一个钠离子电池储能电站。
这个储能电站由中科院物理研究所研究员胡勇胜带队研发、中科海钠进行生产,采用了30kW/kWh的钠离子电池进行储能,成功给中科院物理研究所的长三角物理研究中心供上了电。
这家拥有多项钠离子电池核心专利与技术的电池企业,还在年推出了中国首辆钠离子电池低速电动车,可以说是国内第一个“吃螃蟹的人”。
为什么选择钠离子电池作为储能电站呢?一是能够对外秀一下中科院的“硬实力”,二是因为钠离子电池实在是太安全了。
由于钠离子电池的内阻比锂离子电池更高,所以它就算在意外的情况下短路了,瞬间发热量也会比锂离子电池更少,升温不会那么快,也就不容易自燃。
从测试的角度来讲,它在针刺、挤压、过充、过放等多种安全测试项目中都能做到不起火、不爆炸,可以说是最安全的电池了。
另外从中科海钠的名字中我们也能略知一二,钠离子电池的原材料几乎可以说是唾手可得。“海”水中含有的大量氯化“钠”,只要通过电解排出氯气,就能获得钠了!
这海水里的氯化钠,四舍五入就是无穷多嘛。
反观隔壁的锂离子电池,尽管我们是全球第三大锂资源国,但由于锂离子电池的巨量需求占比全球50%,目前严重依赖进口,某种程度上甚至比石油还紧缺。
所以我们的企业也在不顾一切地在全球进行布局,尽可能地抢占更多的锂矿资源。
为了石油,他们可以杀很多人!为了锂,也是!
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