正负极|“钠”拔头筹，宁德时代拿下科技创新主动权_电池|主动权|宁德|黄起森|应用

“金属钠漂浮在水面上，不规则地四处游动，很快熔成闪亮的小球，同时发出嘶嘶的响声。 ”提起钠离子，你会不会想起初中化学实验课上的这一幕。
老师会告诉你，钠离子是盐的组成元素之一，它影响着人体新陈代谢，维持水分分布与酸碱平衡。
如今，钠离子又被赋予解决人类能源焦虑的的“使命”——7月29日，宁德时代正式发布了第一代钠离子电池，将其视为能源清洁化和交通电动化的全新解决方案，为推动“碳中和”目标的实现迈出了全新的一步。

文章图片

随着“钠离子”风暴的席卷而来，这会是“碳中和”风口下的一大创举，就此改变动力电池产业格局？还是说，这仅仅是一个迷人耳目的噱头？
一切都要从头说起。
电池届的“六边形”战士来了？
打开元素周期表，你会发现“锂”和“钠”紧挨着同列分布，这意味着它们具有相似的化学特性，属同一主族，最外层电子数相同，可以说是一对“兄弟” 。

文章图片

1870年，法国作家儒勒·凡尔纳所著的知名科幻小说《海底两万里》中，钠电池就已经作为一个概念由凡尔纳首次提出。
在新能源汽车动力电池中，以锂电池为主的二次电池既是主流也是标配。既然锂元素可以通过在正负极之间嵌入、脱出实现电荷转移从而产生能量，那么钠元素同样也可以。
这点很早就有人想到过，只是钠离子体积较大，钠离子半径比锂离子大70% ，在材料结构稳定性和动力学性能方面要求更严苛，这也成为钠离子电池迟迟难以商用的瓶颈。
此次宁德时代发布的第一代钠离子电池，宣告通过锂钠混搭电池包的结构创新方式，将其应用在新能源汽车上，打破了业内此前对钠离子电池不适合应用在电动汽车上的认知。
【正负极|“钠”拔头筹，宁德时代拿下科技创新主动权】根据宁德时代发布的数据，第一代钠离子电池电芯单体能量密度可达160Wh/kg；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；热稳定性远超国家强标的安全要求。
事实上，宁德时代能够让钠离子电池突破大规模商业化应用的瓶颈，存在各种创新。
据宁德时代研究院副院长黄起森介绍，在正极材料方面，宁德时代目前选择具有潜在商业化价值的有普鲁士白和层状氧化物两类材料。它们的克容量已经达到了160mAh/g ，与现有的锂离子电池正极材料相当。
而且，宁德时代对这一材料的体相结构进行电荷重排，对材料表面进行重新设计，解决了材料在循环过程中容量快速衰减这一世界性的难题，让创新材料具备了产业化的条件。
在负极材料方面，由于钠离子无法像锂离子一样在石墨层间自由的穿梭，宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料，这种硬碳材料克容量可达350mAh/g以上，还具备优异的循环性能。使整体性能指标与现有的石墨相当。
在电解液方面，宁德时代还开发了适配这样的正极负极材料的新型独特电解液体系。
电池系统集成方面也在创新。宁德时代开发了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，通过BMS的精准算法进行均衡控制。
在黄起森看来，这样一来可以实现取长补短，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。
比如磷酸铁锂电池害怕低温，低于零下5℃时充电效率低，不适用于我国北方场景；而三元锂电池虽不惧低温，但在高温下稳定性不足。所以在内部短路、电池外壳损坏的情况下，很容易引发燃烧和爆炸事故。
按照宁德时代在发布会上的说法，第一代钠离子电池基于材料体系等一系列突破，已经具备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率等优势。
这俨然就是电池届的马龙（中国男子乒乓球选手）——“六边形”战士。
多元化技术路线攻克“卡脖子”难题
但外界还是难免好奇，宁德时代作为全球锂电池制造巨头，为什么要将目光转向钠离子电池？
其实仔细观察，宁德时代此举与国家政策的指导方向一致。
7月23日，国家发展改革委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，其中既提到，将推动锂离子电池等相对成熟的新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用。值得注意的是，其还表示将开展钠离子电池技术的规模化应用示范。
在全球的能源焦虑之中，锂电池作为未来的“白色石油” ，其应用不仅在动力电池领域，对国家来说是一种战略资源。
据SNE Research预测，截止至2023年，全球电动汽车对动力电池的需求达406GWh ，而动力电池供应预计为335 GWh ，动力电池缺口约为18% 。预测到2025年，缺口将进一步扩大到40%左右。
而这其中，锂离子电池原料的短缺，便是缺口不断扩大的“卡脖子”风险。
地壳中，锂的储量为0.0065% ，且分布极不均匀。中国也有锂矿，但仅占全球储量不足6% ，由于需求量太大，目前有约80%锂资源需要依赖进口。
NCM（镍钴锰）和NCA（镍钴铝）作为目前主流的锂离子电池正极材料，国内对镍、钴两种元素的需求，也与锂矿类似。
中国镍矿进口依赖程度超过80% ，主要从印尼、菲律宾进口。而钴矿资源分布同样不均，约一半集中在刚果（金）。
锂电池制造原料的稀缺，以及本身分布的不均，都让寻找多元化技术方案成为必走之路。近10年来，钠离子电池技术的进步，让宁德时代打开另一个更为丰富的储能空间，用多元化技术路线攻克那些卡脖子的资源难题，从而保障国家能源安全。
“氯化钠炒不起来，（因为）盐很多” 。宁德时代董事长曾毓群这样表示。确实，我们的地表钠含量达到2.75% ，而且含钠的化学物容易开采品位高，更重要的是分布极为广泛。

文章图片

宁德时代创始人兼董事长曾毓群博士
同时，钠每公斤的价格仅为2元，而锂则高达150元。据测算，钠离子电池的BOM成本比锂离子电池也可降低30%-40% 。
也有人提出，电池的化学体系已很难创新，只能在物理结构上做些改进。钠离子电池其实并非那么完美，相较于以上两类锂电池，能量密度还是略逊一筹。
比如，磷酸铁锂电池能达到180Wh/kg左右，而钠电池能量密度目前的技术普遍在90-140Wh/kg之间，仅优于铅酸电池。
然而，技术永远在发展。锂电池也是通过不断更新换代、技术日趋成熟才达到今日的能量密度。
要知道，第一代锂电池能量密度刚刚过百，而近十年来随着规模化商用，其能量密度提升了三倍，这才让人们有了关于“电气化”时代的展望。
宁德时代第一代钠离子电池单体能量密度达到了160Wh/kg ，接近磷酸铁锂的水准，与三元锂电池尚有差距。
但曾毓群表示， “电化学的世界，就像能量魔方，未知远远大于已知，我们乐此不疲地探索着其中的奥秘。 ”基于此，他提出下一代钠离子电池能量密度研发目标是200Wh/kg以上。同时他在发布会上介绍道， “我们有超过5000名的研发人员聚精会神地在搞科研。 ”
万亿市值之上还有万亿市场需求
而第一代纳离子电池作为年轻科学家们最新的研究成果，又是一次展示和试炼。
在发布会上，宁德时代研究院副院长黄起森介绍，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。

文章图片

宁德时代研究院副院长黄起森博士
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。
“奇妙的电化学世界为能量的使用带来了无限的可能，微观世界的探索和突破会推动宏观世界的发展和进步。 ”黄起森说道。
从宏观世界来看；2020年，全球新能源汽车销量达324万辆，多家分析机构认为，截至2025年，这个数字会增长到1600万辆。
随着全球多家车企在今年宣布禁售燃油车时间表， “电气化”时代带来的动力电池市场的爆发，已经无人质疑。
作为全球锂电池领域的巨头，创下万亿市值神话的宁德时代，动力电池业务仍是营收的基本盘。据宁德时代2020年年报显示，动力电池销售业务为宁德时代贡献了78.35%的营收。
但他们没有满足。 2020年末，宁德时代董事长曾毓群提出了三大战略方向，其中“以可再生能源和储能为核心的固定式化石能源替代”将宁德时代的定位从汽车供应商变成了能源公司。
放眼国际， LG算得上是宁德时代未来几年的一个对手。以LG化学为代表的日韩头部电池企业，都在多元化的技术路线上不断发力渴望突破。在未来，也许我们会看到一场“钠锂之争” ，竞争势必会催生科技更强势的前进，这对于消费者而言无疑是个利好，而宁德时代抢先一步发布钠离子电池，已经在这场世界级的能源技术大战中拔得头筹，获取了下一步竞争的有力武器。
这也正符合曾毓群的远大设想， “碳中和”催生了万亿瓦时级的电池需求，推动了新能源产业蓬勃发展，新的应用场景不断产生，给了不同技术施展的舞台。多元化的技术路线，也将助力产业长期稳定发展。
由此可见，此次宁德时代发布钠离子电池，预示着这也许这会是划时代的一步，对于勇敢的开拓者而言，一个小小的钠元素俨然成为一把钥匙，即将启动能源的魔方。
(本文来自澎湃新闻，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)

正负极|“钠”拔头筹，宁德时代拿下科技创新主动权

推荐阅读

微信自动收钱怎么解决

吃什么对乳房有好处？女人吃什么对乳房好？

6根筷子会动的原理

素食扁豆面包的做法（扁豆）

婷字的网名

2022年过年拜年微信祝福语

吃葛粉上火吗？葛粉的营养价值有哪些

资讯早播报冯梦龙村、御窑金砖博物馆……苏州相城4处网红打卡地都去过吗？

捷途x90雨刷怎么开关

pdf非标准水印格式怎么删除

封建思想包括哪些

狗中暑会死吗狗狗中暑能不能死亡

岳飞是被谁杀死的他为什么要杀害岳飞岳飞被杀的原因

海信电视怎样安装乐视

2013年星座运程十二星座2013年运程

一方再婚是否可以追回抚养权

什蔬三明治的做法（西葫芦）

酸雨主要是由什么造成的酸雨的简单介绍

吃鸡如何调出左右探头吃鸡左右探头怎么设置

为什么钓鱼不让用血饵血饵的原料有哪些