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钠离子动力电池正式登场!

发布时间: 2024-08-24 22:57:29 作者:华体会手机

  日前中国化学与物理电源行业协会宣布,10月8日~11月7日期间,全网征求关于《钠离子电池通用规范》的意见。该通用规范一般适用于汽车动力电池、储能等领域,若进展顺利,预计11月左右就将发布并实施。

  国内宁德时代、比亚迪、华阳股份、传艺科技、维科技术等电池企业,早已入场钠离子电池市场,其中宁德时代更是连续取得技术突破。

  然而,目前市面上的电动车基本是锂电池,少部分高端车型正在新尝试半固态电池、固态电池,我们是不是真的需要钠离子电池?

  当前电动车常用的电池主要有两种,即磷酸铁锂电池与三元锂电池,这两种电池的主要差别在于,磷酸铁锂电池成本更低、安全性相对高一些,但单位体积内的包含的能量太低,除了比亚迪,其他车企基本只有中低端车型才会搭载磷酸铁锂电池。

  三元锂电池的优点是单位体积内的包含的能量较高,缺点则在于危险性和成本略高,比磷酸铁锂电池更容易爆燃。

  然而三元锂电池理论单位体积内的包含的能量最高不会超过500Wh/kg,特斯拉推出的21700电池单位体积内的包含的能量可达300Wh/kg,已是当前动力电池的极限水平。按照百公里耗电15度计算,续航1000公里的汽车,电池重量就要高达500kg以上。

  电动车充能速度远不如燃油车,哪怕充电桩数量等同于加油枪,也更加容易造成拥堵排队,因而车主都会存在续航焦虑。国内主流电动车的续航,通常在450公里~650公里,没有办法解决车主的续航焦虑情况。

  因此,不少车企与电池企业一直在开发固态电池。固态电池的单位体积内的包含的能量的下限,几乎能说是三元锂电池的单位体积内的包含的能量上限。随便在搜索一下有关报道就能够正常的看到,恩力动力和软银公司联合开发的固态电池,单位体积内的包含的能量相对其他同种类型的产品已经算得上是比较低的了,都能达到300Wh/kg,而NASA开发的固态电池,单位体积内的包含的能量则达到了惊人的500Wh/kg。

  看似一切都很美好,除了成本略高,但我们可能忽略了一个问题,无论是磷酸铁锂电池、三元锂电池,还是固态电池,不能离开锂元素。

  美国地质调查局(USGS)数据显示,地球上锂矿资源大约只有9800万吨(2022年数据)。虽说已探明资源中, 有一半掌握在中国企业手中,但我们一定要承认,这点锂矿资源根本不够全世界汽车行业实现电动化转型。正因如此,特斯拉才会自建锂矿精炼工厂,提高锂矿资源的利用率。

  钠元素含量位列第六,是锂元素的400多倍。含量丰富且易开采,钠离子电池成本自然远低于锂电池。出于成本、环保等角度考虑,钠离子电池都是中低端车型实现低成本、高续航的最佳选择。

  除了成本低,钠离子电池还有两项优势,那就是安全性更高、低温状态下表现更出色。哪怕是北方严寒地区,也不用担心冬季气温太低,电动车续航锐减。

  钠离子电池看上去似乎是实现低成本、高续航的希望,但钠离子电池还要解决一个问题,那就是单位体积内的包含的能量太低了!

  今年5月的第十五届深圳国际电池技术展览会上,拓邦股份发布了一款钠离子电池,能量密度仅为120Wh/kg,预计2025年能提高到160Wh/kg,连磷酸铁锂电池都不如。

  7月举办的第二届钠离子电池产业链与标准发展论坛公布多个方面数据显示,17家钠离子电池企业参加评测的产品平均单位体积内的包含的能量仅104.1Wh/kg,这个成绩可以说惨不忍睹,暂时根本不适合电动车。

  全球装机量最高的动力电池企业宁德时代,投入重金研发钠离子电池,已于2021年发布了第一代钠离子电池,单位体积内的包含的能量为160Wh/kg。上海车展上,樱桃、奇瑞等车企纷纷宣布,今年第四季度将推出搭载宁德时代钠离子电池的汽车,宁德时代的第二代钠离子电池单位体积内的包含的能量能够达到200Wh/kg。

  可是,实现1000公里续航,解决车主续航焦虑,200Wh/kg明显不够。同样按照百公里能耗15度计算,1000公里续航的钠离子电池包,重量高达750kg。普通的B级车重量也就2000kg左右,若是中大型SUV,大约在2500kg左右,电池的占比太高了。

  不仅如此,电池还需要占用大量空间。宁德时代第二代钠离子电池单位体积内的包含的能量按照体积计算,大约在350Wh/L,100公里续航电池就需要大约0.43m空间。

  现在一些新能源汽车采用天幕设计,就是因为底部电池占用了太多空间,若采用传统天窗设计,那么头部空间很可能过于拥挤。电池的自重同样会影响续航,重量太高的车,就需要更大容量的电池,才可以做到相同的续航,占用太多空间,又会降低乘坐舒适度。

  钠离子电池的当务之急,依然是提高单位体积内的包含的能量,预计达到300Wh/kg,才有机会在普通车型上实现1000公里超长续航。

  就目前的情况去看,钠离子电池有机会逐步取代磷酸铁锂电池,未来实现与三元锂电池、固态电池三足鼎立的局面。

  钠离子电池商用后,磷酸铁锂电池的地位难免会很尴尬,原因主要在于该电池的低成本、高安全性优势,钠离子电池全都有,而且表现更好。

  中国工程院院士陈立泉表示,钠离子电池规模化商用后,成本会比磷酸铁锂电池低20%以上。

  小通认为,未来国内汽车行业动力电池的分布很可能出现钠离子电池、三元锂电池、固态电池三足鼎立的情况。其中钠离子电池取代磷酸铁锂电池现有的地位,主要使用在于15万元以内的车型,三元锂电池主要使用在于15万元~35万元的中高端车型,固态电池则应用于35万元以上的高端车型。

  需要注意的是,限于空间和重量的影响,钠离子电池电动车不太可能有1000公里续航的版本,预计续航普遍在400公里~600公里。

  三元锂电池也许会出现少量续航1000公里的车型,但普遍续航预计会在550公里~800公里。固态电池电动车的续航大概率会在700公里以上,有很大的可能性出现不少1000公里续航的车型。

  当然,这些预测均为国产车,合资车与国产车的策略不同,没那么在意性价比,因而有极大几率会出现一些与国产车完全不同的结果。

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