宁德时代:“钠”么骄傲

  • 发表于: 2021/07/29 17:55:33 来源:车云网

宁德时代已启动钠离子电池产业化布局,2023年将形成基本产业链。

宁德时代董事长曾毓群曾在今年5月份的年度股东大会上抛下一枚炸弹——将在7月前后发布钠离子电池。

消息一出,业界翘首以盼,在行业死磕锂离子电池的时候,“动力电池一哥”究竟能把上个世纪70年代就已经出现的钠离子电池搞出什么新花样?

7月29日下午,宁德时代举行了首场线上发布会,正式揭开了第一代钠离子电池的神秘面纱。其单体电芯能量密度达到160Wh/kg,略低于磷酸铁锂电池,但在低温性能和快充方面具有明显优势。同时,锂钠混搭电池包也在发布会上首次亮相。宁德时代透露,目前已启动钠离子电池产业化布局,2023年将形成基本产业链,这也就意味着宁德时代的钠离子电池离真正的商业化还有一段距离。

钠离子电池最大短板在能量密度

在车载动力电池领域,目前主流的技术路线是锂离子电池。钠离子电池与锂离子电池的工作原理和结构类似,差别在于电荷载体,钠离子电池主要依靠钠离子作为电荷载体在正极和负极之间移动来实现充放电功能。

与锂离子电池相比,钠离子电池优势在于可以让电池摆脱对锂资源的依赖。因为锂在地壳中含量极低,仅占0.002%,而且70%都分布在南美等地区,我国锂资源70%都需要进口,因此锂也成为我国动力电池产业发展的一大掣肘。

而数据显示,全球钠在地壳中储量占比高达2.36%,是锂储量占比的1180倍,而且从海洋和陆地中均能比较容易获取,所以钠离子电池的原材料具有含量丰富、开采难度低等优势,可以很大程度上解决动力电池原材料的卡脖子问题。

其次,钠离子电池在安全性方面也有一定优势,其电化学性能相对稳定,在面对挤压、穿刺等场景时,安全性能表现优于锂离子电池。

虽然钠离子电池存在不少优势,但它也有自己的短板,最大的短板就是能量密度。钠离子电池的能量密度与磷酸铁锂和三元锂电池存在一定差距,这也就决定了其无法满足电动汽车的续航要求。此外,钠离子电池的循环性能也比不上磷酸铁锂电池。

基于钠离子电池的这些特点,业界普遍认为,钠离子电池目前仅能在两轮车等对能量密度要求低的产品和储能领域应用。

宁德时代2023年形成钠离子电池产业链

随着“碳中和”成为全球共识,新能源产业已进入到多层次、多类型、多元化发展阶段,愈发细分的市场对电池提出了差异化的需求;同时,世界范围内对于电池基础材料的研发速度正在加快,这为钠离子电池的产业化打开了双向窗口。

多年来,宁德深耕钠离子化学体系材料的研发:在正极材料方面,宁德时代采用了克容量较高的普鲁士白材料,对材料体相结构进行电荷重排,解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减这一核心难题。

在负极材料方面,宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料,其具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性。在电解液方面,宁德时代开发了适配这样的正极负极材料的新型独特电解液体系。

基于材料体系的一系列突破,宁德时代方面介绍,其第一代钠离子电池电芯单体能量密度已经达到了160Wh/kg,是目前全球最高水平;在常温下充电15分钟电量就可以达到80%,具备了快充能力。在零下20°C低温的环境下,仍然有90%以上的放电保持率。同时在系统集成效率方面,也可以达到80%以上。热稳定性远超国家强标的安全要求。

在具体应用场景方面,宁德时代方面表示,第一代钠离子电池既可应用于各种交通电动化场景,尤其在高寒地区具有突出优势,又可灵活适配储能领域全场景的应用需求。

值得注意的是,宁德时代还在此次发布会上发布了AB电池解决方案,可以实现钠离子电池与锂离子电池的集成混合共用。

具体来说,就是将钠离子电池与锂离子电池同时集成到同一个电池系统里,将两种电池按一定的比例和排列进行混搭,串联、并联集成通过BMS的精准算法进行不同电池体系的均衡控制,这样可以实现取长补短,既弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板,也发挥出了它高功率、低温性能的优势,这样的锂-钠电池系统,就能适配更多应用场景。

此外,据宁德时代研究院副院长黄起森介绍,在制造工艺方面,钠离子电池可以实现与锂离子电池生产设备、工艺的完美兼容,产线可进行快速切换,完成产能快速布局。目前,宁德时代已启动钠离子电池产业化布局,2023年将形成基本产业链。

动力电池一哥的背后考量

在新能源产业大爆发的背景下,作为电动汽车心脏的动力电池深受追捧,产品供不应求,甚至出现了“电池荒”的现象。

宁德时代作为最大受益者之一,也迎来了自己的高光时刻,不仅市值顺利突破万亿大关,最新市值已超1.3万亿,而且也成功将其创始人曾毓群送上了香港首富的宝座,其身家已经超越马云、马化腾,跻身中国第二大富豪。

为什么稳坐锂电一哥宝座的宁德时代还要费大力气研发钠离子电池?

首先,宁德时代要证明,电化学的世界仍有巨大的创新和突破空间,而钠离子电池就是其中之一。曾毓群在此次发布会上表示,有人认为电池的化学体系已很难创新,只能在物理结构上做些改进。“但我们认为,电化学的世界,就像能量魔方,未知远远大于已知。”

宁德时代通过超过5000名研发人员的团队,利用高通量计算平台和模拟仿真技术,对原理的深刻理解以及先进的算法和强大的算力,寻找各种材料基因的结合点,开发各具优势的化学材料和体系,以满足多元和复杂的电池市场应用场景。

其次就是上文中提到的原材料问题,钠离子电池可以极大程度地解决被原材料的卡脖子问题。一旦原材料的问题得到彻底解决,企业的命脉才能完全掌握在自己手中。

还有一点值得关注的是,宁德时代的定位已经发生了转变。宁德时代以前的定位是全球领先的锂离子电池研发制造公司,专注于新能源汽车动力系统、储能系统的研发、生产和销售,致力于为全球新能源应用提供一流解决方案。

而如今,宁德时代已经将自己定位为全球领先的新能源创新科技公司,致力于为全球新能源应用提供一流解决方案和服务。

为此,宁德时代确定了三大战略方向:一是,以可再生能源发电和储能,替代固定式化石能源;二是,以动力电池助力电动车发展,替代移动式化石能源;三是以电动化+智能化的集成应用创新,加快各领域的新能源替代进程。

车云小结

宁德时代此次发布的第一代钠离子电池在能量密度取得了较大的进步,但仍有很大的提升空间。宁德时代也表示,其下一代钠离子能量密度的研发目标是200Wh/kg以上。好在宁德时代推出了锂钠混搭的电池系统解决方案,在一定程度上可以发挥钠离子电池的优点,弥补它的短板。

在产业化和商业化上,宁德时代刚刚才启动布局,2023年才能形成基本产业链。而且在成本上,曾毓群自己也曾表示,因为目前的供应链规模还很小,不够成熟,钠离子电池可能比锂离子电池贵一些。因此,短期内,钠离子电池可能还无法替代锂电池形成大规模应用。但宁德时代已经形成了先发优势,未来能否创造钠离子电池的黄金时代,值得外界期待。


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