太好了!寒冷地区的新能源汽车的车主终于有救了!
近日,西安交通大学唐伟教授团队在钠离子电池领域取得了重大突破,成功研发出一种能够在-40℃极寒环境下保持80%以上续航能力的钠离子低温软包电池。
据悉,目前这项电池低温保持率在国内属于领先地位,团队正在和国内知名电池企业进行深度合作。不久的将来,该技术能更好地支撑我国极寒地区和极低温地区的动力电池应用。
钠电池的进击
钠离子并不什么稀有材料,早在20世纪70年代就已出现。但由于其能量密度较低,尤其是在乘用车领域,相同的单位体积内存放的电量要远远少于锂电池,这意味着钠电池比锂电池更大、更重,因此并不适合搭载在空间有限的电动汽车上。
那为何,又在近几年行业内频频提起钠离子电池呢?
首先,成本因素是其重新受到关注的重要原因。钠离子电池的平均成本比锂离子电池低约115元,总体产业链成本能够优化近1/3。全球最大的电动汽车电池制造商宁德时代曾透露,计划在2023年开始建立钠离子电池供应链。
由于钠离子电池与锂离子电池在生产工艺上高度相似,仅原料前驱体配方有所不同,因此可以利用现有的锂电池生产线进行生产,其他动力电池制造商同样也可以效仿宁德时代的做法。
其次,全球锂资源绝大部分集中在南美以及澳大利亚,中国本土的锂资源量仅占全球7%,近七成的碳酸锂依赖进口,供应风险较高。相比于紧缺的锂矿资源,全球钠资源储量更加丰富。我国钠资源储量也明显占优势,约为占据全球储量的22%。
更重要的是,钠电池相比磷酸铁锂来说,更不易燃烧,循环寿命也更长。钠的熔点比锂更高,在极端条件下更难熔化,减少了因内部短路而引起过热的可能性。目前钠离子电池已经通过了多项安全测试,包括针刺、挤压等极端条件下的测试,表现出不起火、不爆炸的特点。
实际上,目前钠离子电池在电动车领域也有所应用,当前,钠离子电池能量密度远低于三元锂电池,但与磷酸铁锂电池差距不大。
主流三元锂电池能量密度在200-300Wh/kg,主流磷酸铁锂电池能量密度在150-200Wh/kg,而钠离子电池的能量密度能够达到150Wh/kg左右,因此,钠电车型目前更适用于低速A00级车。
多家企业押宝
由于具备成本、安全性优势,行业内对钠离子电池的前景也较为看好,GGII曾预测2030年钠电池使用量将达30GWh以上。
近年来,钠离子电池的产业化进程正在加速,多家企业已经初步研发出相关电池产品。
宁德时代作为全球动力电池龙头企业,早在2021年就发布了第一代钠离子电池,单体能量密度达到160Wh/kg,具备15分钟快充能力,且在-20℃环境下放电保持率超过90%。2024年,宁德时代进一步透露正在研发第二代钠离子电池,能量密度有望突破200Wh/kg。此外,宁德时代在福鼎基地规划了25GWh的钠电池产能,2024年已达6.25GWh。
中科海钠是钠离子电池领域的技术领航者,由陈立泉院士和胡勇胜研究员领衔,拥有钠离子电池的核心专利技术。其钠离子电池能量密度可达160Wh/kg,循环寿命超过6000次。2023年,中科海钠与江淮汽车联合推出全球首款钠电车型——钠电版花仙子电动车,并计划在2024年批量交付。
不过,相较于锂离子电池这类成熟的产业,钠离子电池产业还在起步阶段,还面临着多方面的困难与挑战。
首先,锂离子电池生产规模尚未铺开,综合成本优势没有发挥出来;其次,钠离子电池仍面临着技术难题需要攻克。钠离子电池能量密度普遍在90-160Wh/kg之间,钠离子电池正极材料能量密度大概为130mAh/g,负极大概在320mAh/g,与锂离子电池的能量密度相比,依然有较大的差距。
在新能源前瞻接触的多位业内专家看来,如果无法突破能量密度的技术瓶颈,钠离子电池只能搭载在低速、续航里程200公里左右的低端车型以及一些两轮车上,难以涉足中高端车型市场,这限制了钠离子电池的未来发展。
正如中科院院士欧阳明高所言,钠离子电池或许难以成为市场的绝对主流,但其作为锂电池的有益补充,将在特定领域发挥不可替代的作用。随着技术的逐步突破和市场的进一步爆发,钠离子电池有望在未来能源体系中占据一席之地。