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鋰電池OUT了?快來圍觀寧德時代的鈉離子電池!

在過去的很長一段時間裡,市面上主流的蓄電池主要都以鉛酸蓄電池和鋰電池為主。但是,今年7月份電池市場即將迎來一個新的玩家,它就是來自寧德時代的“鈉離子電池”。

鋰電池OUT了?快來圍觀寧德時代的鈉離子電池!

鉛酸蓄電池

鉛酸電池是一種電極主要由鉛及其氧化物製成,電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態下,正極主要成分為二氧化鉛,負極主要成分為鉛;充電狀態下,正負極的主要成分均為硫酸鉛。

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鉛酸電池的優勢是成本(相對)低廉,安全性較高。但其電極的主要材料鉛存在毒性,生產時的廢棄物也會造成環境汙染,能量儲存密度很低,迴圈壽命普遍只有300次。

因此,鉛酸電池顯然無法用於智慧手機、膝上型電腦、高效能電動汽車這類對能量儲存密度和迴圈壽命要求更高的裝置,兩輪電動車和老頭樂是這類電池的主要客戶。

鋰離子電池

鋰電池主要由正極材料(如LiCoO2)、電解質(液)、隔離膜和負極材料(如石墨)構成,其工作原理就是鋰離子Li+反覆在電池正極和負極之間移動。在充電時,鋰離子Li+從正極遊離到負極,嵌入負極碳結構內的Li+越多,電池儲存的電量也就越多;在放電時,鋰離子Li+則會擺脫負極碳結構的束縛,重新從負極遊離回正極。

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鋰電池之間的差異主要體現在正極材料上,並衍生出了磷酸鐵鋰和三元鋰(Li(NiCoMn)O2)兩大分支,比亞迪主打的刀片電池就以磷酸鐵鋰為主,具備絕佳的安全性,只是能量密度遜於三元鋰。

而三元鋰的最大風險在於極端條件下的穩定性,電池包遇到擠壓變形、穿刺時極易爆燃,需要在過充保護(OVP)、過放保護(UVP)、過溫保護(OTP)、過流保護(OCP)等環節進行更多最佳化,才能最大限度降低安全風險。

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總而言之,鉛酸電池的優勢是安全成本低,但較小的能量密度使其難以搶佔高階戰場。鋰電池各方面指標都比較優秀,但鋰元素的主要產能都集中在南美,一旦被卡脖子將極為被動。

寧德時代即將展示的鈉離子電池,則有望解決卡脖子的隱患。

鈉離子電池

以鈉離子作為電荷載體的電池其實早在上世紀70年代就被提出,只是其體積和能量密度僅為鋰離子電池的50%左右,導致之後30年都處於研發停滯的狀態。

鋰電池OUT了?快來圍觀寧德時代的鈉離子電池!

由於鋰元素的相對稀缺性,其成本波動很大,碳酸鋰價格自去年低位漲幅已經超過80%以上,考慮到日後供應鏈安全的問題,尋找新的替代元素勢在必行。

於是,鈉離子電池便再次浮出了水面。

鋰電池OUT了?快來圍觀寧德時代的鈉離子電池!

鈉元素在地球上的儲量非常豐富,地殼當中含量達到2。4%。鈉離子電池和鋰電池的生產裝置以及工藝的相容性比較強,隨著生產規模的擴大,未來成本還能進一步降到0。2元/Wh甚至更低。鈉離子電池現在的能量密度測算區間約100Wh~150Wh,但隨著技術成熟未來有望做到200Wh,再疊加更高的安全性,未來可期。

總之,鈉離子電池短期內的著力點,是在儲能領域替代鋰電,在低速車(兩輪電動車和老頭樂等)方面有望完全替代鉛酸,快遞小哥不用頻繁換電池了。

不過,在智慧手機和膝上型電腦等領域,鈉離子電池暫時還是指望不上的,但隨著產業鏈規模和技術的迭代,也許會在未來的某一天,出現內建鈉離子電池的手機也說不定。