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小荷才露尖尖角,钠电何时竞风流

专栏:行业资讯发布时间:2022-04-11作者:

2019年,中科海钠推出全球首个100千瓦时钠离子电池储能电站;

2021年6月28日,全球首个1MWh钠离子电池储能系统在太原投入运营;

2021年7月29日,锂电巨头宁德时代强势发布第一代钠离子电池,计划于2023年形成基本产业链;

2021年12月,全球首条5GWh钠离子电池规?;坎呗浠О不崭费?,预计一期1GWh将于2022年正式投产……

在锂离子电池行业锂价爆涨、产能缺口焦虑不断加码时,小兄弟钠离子电池捷报频传,初露峥嵘,钠离子电池到底何时才能真正缓解储能燃眉之急?
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图片来源:搜狐新闻图片

一、钠离子电池简介

钠离子电池是一种二次电池,主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作。充电时,Na+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极;放电时,Na+从负极脱嵌,经过电解质嵌入正极。与锂离子电池工作原理相似,钠离子电池由正极材料、负极材料、电解液、隔膜等主要材料组成。
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图片来源:搜狐新闻图片

上世纪70年代,科技人员先后开始了锂离子电池、钠离子电池研究,由于锂离子电池研究率先取得了突破进展,并在上世纪90年代成功商用,导致人们把主要研究方向转向了锂离子电池,钠离子电池的研究一度处于缓慢和停滞状态。随着便携电子设备和新能源电动汽车的飞速发展,锂离子电池的生产制造规模迅速扩大,导致锂资源大量消耗和价格疯狂上涨。2010年后,为了缓解资源焦虑,部分科技人员又把注意力又转向了钠离子电池研究,并在之后的十多年间取得了突破性发展。

二、钠离子电池优缺点

目前,钠离子电池的主要缺点是能量密度相对较低、循环寿命不够长。但我们相信,随着新材料、新工艺的不断完善,钠离子电池的能量密度和循环寿命一定会得到显著提升。业界普遍认可钠离子电池将是继锂离子电池之后极具发展前景的电池,主要有以下几个方面的原因:

第一,钠资源丰富,分布广泛,成本低廉。

第二,钠离子电池可以在-40℃到80℃的温度区间正常工作,-20℃的环境下容量保持率接近 90%,高低温性能优于锂离子电池。

第三,安全性高。锂离子电池由于材料、生产工艺等原因易导致热失控,而钠离子电池在过充、过放、短路、针刺、挤压等情况下不起火,不爆炸。

第四,倍率性能好,快充具备优势。充电时间只需要15分钟左右就可以充电80%以上,目前量产的三元锂电池即使是在直流快充的加持下,将电量充至80%以上通常需要至少30分钟的时间。

第五,钠离子电池与锂离子电池工艺兼容,对于现有锂离子电池生产设备、产线可以实现快速切换,进而实现钠离子电池的快速布局。

第六,环境友好。

三、钠离子电池最新发展状况

2022年3月26日,中科海钠CEO唐堃博士在CCTV-10科教频道中表示,现在的钠离子电池处于5、6年前的磷酸铁锂电池所处的阶段?;叵?016年,当时高镍三元高歌猛进,是动力锂离子电池的不二选择,磷酸铁锂电池因能量密度低完全被三元电池压制。由此,我们可以推断,钠离子电池具有光明的应用前景,但离真正的产业化规模生产和应用还有很长一段路要走。原因如下:

第一,能量密度有待进一步提高。最新资料显示,宁德时代公布的钠离子电池单体能量密度达到160wh/kg,已是目前的最高能量密度,这和锂离子电池能量密度还有较大差距。

第二,循环寿命有待提高。目前,钠离子电池的循环寿命在2000次以下,实验室测试可以做到5000次,科技人员的目标是把循环寿命提升到10000次,这样可以大幅降低电池使用成本。

第三,形成健全的产业链还需要时间。尽管钠离子电池可以兼容使用锂离子电池生产设备,但从上游电池材料到下游应用市场还没有形成健全的产业链。

第四,国家产业政策支持还不够具体。尽管国家鼓励包括钠离子电池在内的新能源产业发展,但至今没有一个专门针对钠离子电池发展的政策出台,更没有像当初鼓励锂离子电池发展的补贴措施。这也在一定程度上表明,钠离子电池尽管呼声很高,势头很猛,但还没有到需要政府临门踢一脚的时候。
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四、钠离子电池的应用前景

基于钠离子电池在成本、能量密度、循环寿命及环保性等方面的特点,我们相信,在大规模产业化之后,钠离子电池具有很高的性价比。在未来相当长时间内,钠离子电池与锂离子电池优势互补,各自满足不同的细分市场需求。

在动力电池领域,钠离子电池主要用于电动工具、两轮电动车、低速电动车、电动船舶、公共汽车、工程车、物流车、农用车等对能量密度要求相对较低的市场。

在储能电池领域,钠离子电池主要应用于家庭储能、通信基站、数据中心、风力电站、光伏电站等对成本要求较高、而对体积要求相对较低的规模储能领域。

总之,在全球大规模储能产业快速发展的今天,作为最接近锂离子电池技术的钠离子电池将凭借其独特的优势在储能领域拥有广阔的用武之地。随着钠离子电池技术的不断进步和产业的逐步完善,钠离子电池的商业化进程会不断加速,高性价比的钠离子电池将在未来的3-5年内给我们提供更多惊喜的选择。

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