在中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教看来,新能源汽车和新型储能同步发展的当下,储能和两轮电动车有望成为钠离子电池的主要应用场景,但短期内仍很难撼动锂离子电池在动力电池的市场地位。

钠离子电池

7月29日,宁德时代的钠离子电池发布会如约而至。宁德时代董事长曾毓群表示,“碳中和”催生了万亿瓦时级的电池需求,新的应用场景不断产生,给了不同技术施展的舞台,“多元化的技术路线是我们这个产业长期稳定发展的重要保障”。

特性鲜明的钠离子电池

据宁德时代介绍,其第一代钠离子电池的电芯单体能量密度已达到160瓦时/公斤,接近目前市场上磷酸铁锂电池的能量密度。在低温性能上,宁德时代的第一代钠离子电池常温下充电15分钟电量可达80%以上,在零下20°C的低温环境中也拥有90%以上的放电保持率,系统集成效率可达80%以上。同时,钠离子电池的热稳定性超过国家强制标准的安全要求。

发布会上,面对“电池的化学体系很难创新,只能在物理结构上改进”的观点,曾毓群表示,材料与化学体系的基础研究仍是关键,“我们认为电化学的世界就像能量魔方,未知远远大于已知”。他进一步表示,钠离子电池是宁德时代为满足多元化的电池应用场景做出的诸多努力和探索之一。

宁德时代此次发布的钠离子电池确有创新之处。

比如,正极材料方面,宁德时代采用了克容量较高的普鲁士白材料,对材料体相结构进行电荷重排,解决了循环过程中容量快速衰减的难题。又如宁德时代开发的AB电池系统,使得钠离子电池与锂离子电池可按一定比例集成在同一系统中,通过BMS算法均衡控制不同的电池体系。这一方案弥补了现阶段钠离子电池的能量密度短板,也发挥出高功率、低温性能好的优势,为拓展应用场景提供了便利性。

得益于这些创新,宁德时代表示,第一代钠离子电池在高寒地区具有优势,还可灵活适配储能领域的应用需求。“如同30年前的锂离子电池,钠离子电池将开辟出一条新的商业化电池路线。”宁德时代研究院副院长黄起森表示。另据宁德时代工作人员透露,第一代钠离子电池已开始与车企和储能客户进行商业化合作。

多线并行将成趋势

事实上,钠离子电池并非革新技术,早在上世纪70年代就被提出,经过多年研究目前仍处于产业化初期。从金属特性上看,钠与锂同属碱金属主族,物理性质相近;工作原理上,钠离子电池与锂离子电池相似,依靠金属离子在正极和负极之间的移动形成电流。不过,由于正极材料不同,钠离子电池和锂离子电池虽然构成相同,但在负极材料、电解液等方面有所区别,比如宁德时代的钠离子电池采用了硬碳材料而非石墨。

中信证券的研报认为,钠离子的地壳丰度约为2.36%,远高于锂离子的0.002%,资源储备丰富,并可采用海水制备钠盐,因此资源分布均匀。在此技术上,钠离子化合物可获取性强,因此价格稳定且低廉,约为250元/吨,仅为电池级碳酸锂价格的五十分之一。目前,电池级碳酸锂价格已由年初的5万元/吨涨至8.55万元/吨,而钠离子电池BOM(物料清单)成本较锂电池低30%左右,成本优势明显。

全球范围内储量丰富的钠,虽然让钠离子电池的成本和供给可控,但能量密度不高,且尚未形成产业链体系。“我们的钠电池已经成熟了,氯化钠炒不起来,盐很多。”曾毓群在今年的股东大会上表示,目前钠离子电池的供应链规模尚小,成本高于锂离子电池。

基于这样的考量,宁德时代在启动产业化布局的同时也发出了组建“朋友圈”的“邀请函”。

“我们欢迎相关的研究机构、上游的材料供应商和下游的电池应用端一起参与,共同加速钠离子电池产业链的完善和发展。”黄起森介绍,在制造工艺方面,钠离子电池可兼容锂离子电池的生产设备和工艺,产线可快速切换形成产能布局。目前,宁德时代将在2023年形成基本产业链。

在中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教看来,新能源汽车和新型储能同步发展的当下,储能和两轮电动车有望成为钠离子电池的主要应用场景,但短期内仍很难撼动锂离子电池在动力电池的市场地位。

目前,已有政策鼓励钠离子电池应用于新型储能。国家发展改革委、国家能源局日前发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》就提出,坚持储能技术多元化,加快钠离子电池等技术开展规模化试验示范。值得关注的是,已有钠离子电池产品投入实际运营。全球首套1MWh钠离子电池储能系统于6月底在山西太原正式投入运营,采用了中科海钠的钠离子电池。

欣旺达在互动平台上表示,公司拥有钠离子电池补钠的方法、钠离子电池及其制备方法等多项专利。爱玛科技也在近期的经销商大会上发布了钠离子电池,并表示未来将搭载在自己的电动两轮车上。

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