宁德时代钠离子电池，并不是完美的“六边形战士”

查克 厚势汽车 今天

图片

图片

导语

电动汽车的电池技术，长期处于“能量密度、电池寿命和快充”三者之间的矛盾中，宁德时代钠离子电池的出现，或许将成为解决里程焦虑的中间件。


图片

目前，电池行业主要以锂离子电池为主，比如三元锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂、钛酸锂电池等。锂电池凭借能量高、寿命长等优点一直占据着新兴市场。

7月29日，宁德时代（300750，SZ）召开线上发布会，董事长曾毓群发布了宁德时代第一代钠离子电池。此次发布的钠离子电池单体能量密度达160Wh/kg；常温下充电15分钟，电量可达80%以上；在-20度低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率；系统集成效率可达80%以上，热稳定性远超国家强标的安全要求。

图片

01 钠离子电池中和锂离子电池的短板

图片

在奥运会赛场上，马龙有个外号——“六边形战士”，从力量、速度、技巧、发球、防守、经验六个方面，几乎占满了六维雷达图，找不到缺点。

而在电池圈，此次发布的钠离子电池并不像“六边形战士”那样完美。

尽管自 1970 年代初就开始研究钠离子电池，但随着其他电池技术的出现和商业化，它在研究界失宠。由于锂离子成功，以及同时对锂和其他原材料成本的担忧，钠离子电池研究在 90 年代后期重新兴起。

最初，通过利用高温钠硫和 Na/NiCl2 电池化学物质 ，钠电池被研究为固定储能装置。并且在过去十年中，它作为一种有效的储能化学物质缓慢而稳定地发展。

从单体能量密度角度看，钠离子电池难以与磷酸铁锂、三元锂电池匹敌。磷酸铁锂电池方面，国轩高科2021年发布的磷酸铁锂产品单体能量密度已达210Wh/kg；三元锂电池方面，各大厂商高镍三元锂电池单体能量密度则开始冲击300Wh/kg。

锂离子电池的短板在于低温性能以及材料的热稳定性。一般而言，在-10度至-20度的低温环境下，磷酸铁锂电池容量衰减在20%至40%，而三元锂电池衰减大概在15%-25%。因此，每当北方城市进入冬天之时，电动汽车的续航里程都将大幅缩水。

图片

与锂电相比，钠电池具有更快的充电速率和更长的循环寿命。例如，国外Natron Energy 声称基于普鲁士蓝阴极的电池可在 8 分钟内充电，循环寿命为 50,000 次循环，而国外的Tiamat Energy 已开发出可在 5 分钟内充电且循环寿命超过 5000 次的聚阴离子阴极。相关研究已证明了钠离子电池在充电速度和循环寿命的优势。

锂被称作“白色石油”，是稀有金属，价格非常昂贵。用钠离子代替锂离子后，电池中使用的阳极集电器也从铜箔换成铝箔，铝箔的价格也更便宜。这些成本的叠加，能让钠离子电池材料的成本降低 30%~40%。

曾毓群表示：“钠离子电池在低温性能、快充以及环境的适应性等方面拥有独特的优势，与锂离子电池相互兼容互补。而多元化的技术路线，也是产业长期稳定发展的重要保障。”

02 宁德时代如何实现钠离子电池的突破

从钠离子电池放电原理上看，电极材料是电池技术的关键，只有研制出适合于钠离子脱嵌的正负极材料，才能推进钠离子电池的商业化。

根据电机材料反应机理，可以分为插入、合金化和转化三类材料。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。

宁德时代的第一代钠离子电池在常温下充电15分钟，电量可达 80%以上；在 -20°C 低温环境中，也拥有 90% 以上的放电保持率；系统集成效率可达 80% 以上。

03 组合电池方案解决里程焦虑

宁德时代在电池系统集成方开发了 AB 电池系统解决方案，即钠离子电池与锂离子电池两种电池按一定比例进行混搭，集成到同一个电池系统里，改善钠离子电池在现阶段的能量密度短板的同时，发挥出了高功率、低温性能好的优势。

图片

通过 BMS 精准算法进行不同电池体系的均衡控制，让两种电池在自己适合的条件下发挥最大作用，取长补短。高能量密度的锂电池，保证了整车的续航；钠离子电池在低温时优越的性能，也能保证电动汽车在寒冬里正常行驶；未来，成熟量产后的钠离子电池，甚至还能拉低电池包的成本，进而让电动车降价。

宁德时代把下一代钠离子电池的能量密度目标定在了 200Wh/kg，如果能达到这个目标，就跟现在三元锂电池、磷酸铁锂电池差不多了。也许到那个时候，混搭使用中，钠离子电池的比例会逐渐增大，甚至全部用钠电池代替锂离子电池。

组合电池的使用，可以让电池充电速度更快，而且低温下里程不会有大范围缩减，循环寿命也得到了提升。这次，宁德时代真正把钠离子电池的使用场景拓展到动力电池上了。


END

图片

图片