宁德时代发布钠离子电池巩固“电池霸主”地位

天天AUTO:7月29日,宁德时代董事长曾毓群在线上发布了宁德时代的第一代钠离子电池和锂钠混搭电池包,第一代钠离子电池电芯相比较前代电池有以下突出领先优势:单体能量密度高达160Wh/kg,达到目前全球钠离子电池的最高水平;常温下充电15分钟,电量可达到80%以上;在零下20°C低温环境中,拥有90%以上的放电保持率;同时,在系统集成效率方面也可以达到80%以上,热稳定性远超国家强标的安全要求(www.hqyd.net)。

宁德时代发力钠离子电池

宁德时代研究院副院长黄起森在发布会上介绍,和目前市场上磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂等电池相比较,钠离子电池有着与锂离子电池相似的工作原理,主要通过钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。然而,相较锂离子,钠离子体积较大,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。在正极材料方面,宁德时代的第一代钠离子电池采用了克容量较高的普鲁士白材料,创新性地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这一核心难题;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。基于材料体系的一系列突破,宁德时代研发的第一代钠离子电池具备高能量密度、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。在系统创新方面,宁德时代的第一代钠离子电池在电池系统集成方面另辟蹊径,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,通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。AB电池系统解决方案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、低温性能好的优势。以此系统结构创新为基础,可为锂钠电池系统拓展更多应用场景。在制造工艺方面,宁德时代的第一代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。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。

钠离子电池具有众多优势

目前,我国正大力发展以电动汽车为主的新能源汽车,把我国交通运输领域对汽柴油的需求转换为对电力的需求,在一定程度上降低我国能源安全风险。锂在地壳中含量极低,仅占0.002%,而且70%都分布在南美等地区,我国生产动力电池锂资源70%都需要进口,因此锂也成为我国动力电池产业发展的一大掣肘。钠离子电池的安全性、经济性、工作温度、循环周期等多项指标都优于锂离子电池。更重要的是,随着新能源汽车产销量增长,我国有可能从石油被卡脖子转变为锂资源被卡脖子。与锂离子电池相比,钠离子电池优势在于可以让电池摆脱对锂资源的依赖。数据显示,钠的地壳元素含量排名第六,钠离子电池不含贵金属,地球上的钠盐非常丰富,钠在地壳中储量占比高达2.36%,是锂储量占比的1180倍,而且从海洋和陆地中均能比较容易获取,所以钠离子电池的原材料具有含量丰富、开采难度低等优势,可以很大程度上解决动力电池原材料的卡脖子问题。相比锂离子电池的成本也会有所降低,不存在稀缺资源卡脖子难题。经济性对用户的选择起着重要作用,近年来,锂资源的价格持续高涨,在很大程度上抵消了技术进步与规模化带来的锂电池成本下降,根据 wind数据,与 2021 年 1 月 1 日价格相比,2021 年 7 月 20 日碳酸锂价格上涨 66%,氢氧化锂价格上涨 96%。三元材料锂电池含有钴和镍,成本更高,而钠电池不含有贵金属,极片也可以使用更便宜的铝代替铜,钠电池的经济性明显好于锂电池。专家研究认为,按照等容量软包电池成本分析,钠离子电池BOM 理论成本比锂离子电池低 30%。使用安全性方面,钠离子电池已通过中汽中心的检测,针刺时不冒烟、不起火、不爆炸,经受短路、过充、过放、挤压等实验,钠离子电池也不起火燃烧。锂电池骄贵,不能过充,也不能过放。钠离子电池相对好一些,它不能过充,但可以过放,即把电池中的电量全部放完,这有利于BMS调整电池的一致性。据介绍,锂电池使用一段时间之后,各个电芯充放电情况不同,导致出现各电芯容量不同的状态,需要通过BMS进行调控才能确保一致性。如果钠离子电池中的电芯出现容量差,可以把整个电池包的电量放完,让所有的电芯归零后处于同一水平,BMS一致性的调控变得相对简单。钠离子电池可以过放的特性,在电池运输上特别有用,不带电运输极大地降低发生事故的概率。电动汽车的用户在冬天普遍抱怨充不进电,比如磷酸铁锂电池低于0 ℃就会出现容量缩减的现象,三元锂电池的工作温度稍好于磷酸铁锂,但在北方也难抵挡寒冷的考验。而钠离子电池的工作温度为-30℃~55℃,这保证了钠电池在大多数北方地区都可以使用。

宁德时代用先发创新巩固“电池霸主”地位

曾毓群介绍,创新是宁德时代的基因,目前公司有超过5000名研发人员。电化学的世界就像能量魔方,未知远大于已知。宁德时代在已知寻找各种材料,来满足多元和复杂的电池应用场景,积极探索钠离子电池技术在动力电池领域的应用。接下来,宁德时代将在三大战略发展方向上不懈努力:一是,以可再生能源发电和储能,替代固定式化石能源;二是,以动力电池助力电动车发展,替代移动式化石能源;三是以电动化+智能化的集成应用创新,加快各领域的新能源替代进程。作为三大发展方向的支撑,宁德时代形成了材料与化学体系、系统结构、极限制造、商业模式四大创新体系,形成从前沿基础研究,到产业化应用,再到大规模商业化的快速转化能力。宁德时代构建了高通量材料集成计算平台,在原子级别对材料进行模拟计算和设计仿真,凭借对原理的深刻理解,借助先进的算法和强大的算力,寻找各种材料基因的结合点,开发出更适合钠离子电池的各类材料,推动其进入产业化的快速通道,并不断迭代。根据规划,宁德时代下一代钠离子电池能量密度研发目标是200Wh/kg以上。

宁德时代以前的定位是全球领先的锂离子电池研发制造公司,专注于新能源汽车动力系统、储能系统的研发、生产和销售,致力于为全球新能源应用提供一流解决方案。如今,宁德时代已经将自己定位为全球领先的新能源创新科技公司,致力于为全球新能源应用提供一流解决方案和服务。从市场份额角度来看,宁德时代已经对国内外球动力电池竞争企业形成明显优势,从锂电池到钠电池,坐拥市场和资金优势的宁德时代这次似乎又将走在动力电池技术的最前列。

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