寧德時(shí)代搞了個(gè)鈉電池，感覺(jué)電動(dòng)車的價(jià)還要降。
前幾天，寧德時(shí)代搞了個(gè)《鈉離子電池發(fā)布會(huì)》，發(fā)布會(huì)總共就 10 分鐘。
除去創(chuàng)始人兼香港首富曾毓群的五分鐘開(kāi)頭介紹以外，說(shuō)鈉離子電池本身也就 5 分鐘。
但就這 5 分鐘的干貨，讓寧德時(shí)代在動(dòng)力電池領(lǐng)域里扔了一顆重磅炸彈。
你平時(shí)在市面上看到的所有能充電的設(shè)備，幾乎裝的都是鋰離子電池。
而作為鋰離子電池的孿生兄弟，鈉離子電池就顯得低調(diào)很多。
這對(duì)孿生兄弟都是在 1980 年左右進(jìn)入大眾的視野，并且它兩的工作原理和儲(chǔ)能機(jī)理都很相似。
在元素周期表里，鈉元素和鋰元素也處于同一族中，還位置相鄰。
但為什么鈉離子電池卻總被大家忽視呢？
歸根結(jié)底一點(diǎn)，在電池領(lǐng)域里，鈉元素的自身素質(zhì)還不過(guò)關(guān)。
我們都知道電池的工作原理，起作用大的幾個(gè)關(guān)鍵大哥分別是正極、負(fù)極、電解液，離子在正負(fù)極之間的移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)電池的充放電。
鈉元素離子半徑比鋰元素大不少，這使得 " 鈉胖子 " 在電池里跑的賊慢。
而且現(xiàn)有的電池負(fù)極材料幾乎都是石墨，鈉離子自身過(guò)胖沒(méi)辦法穿過(guò)石墨。
反觀金屬鋰呢，它的理論比容量大概是金屬鈉的三倍還要多，并且鋰元素的相對(duì)原子質(zhì)量比鈉也要小很多。
光是這三點(diǎn)，就直接導(dǎo)致鈉離子電池的單體能量密度會(huì)明顯低于鋰離子電池。
看了前幾天發(fā)的比亞迪那篇文章你應(yīng)該就知道，能量密度直接決定了一輛車的續(xù)航。
但是 " 鈉胖子 " 就一無(wú)是處嗎？
也不是，首先鈉的儲(chǔ)備量相當(dāng)豐富，其次它對(duì)溫度不敏感，不像鋰離子電池那樣一點(diǎn)熱一點(diǎn)冷都受不了。
老實(shí)說(shuō)，單憑溫度和儲(chǔ)量豐富這兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，鈉離子還是值得搶救一波。
所以，寧德時(shí)代換了個(gè)角度去開(kāi)發(fā)鈉離子電池，既然讓你瘦不下去，那我就把電池正負(fù)極的門給你開(kāi)大一點(diǎn)，這樣鈉離子就可以住在里面（ 儲(chǔ)能 ）并且在正負(fù)極之間自由穿行了（ 充放電 ）。
現(xiàn)有的研究中，鈉離子電池正極一般是用普魯士白和層狀氧化物兩類材料，它們導(dǎo)電率好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，說(shuō)白了就是能讓鈉離子輕松住進(jìn)去再走出來(lái)。
但他們也有不足，那就是在循環(huán)過(guò)程中電池容量會(huì)快速衰減，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在充放電的過(guò)程中正極材料很容易受損。
而寧德時(shí)代在這兩類材料的基礎(chǔ)上，對(duì)材料表面進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，讓新型材料變得更耐用。
負(fù)極呢，寧德時(shí)代選擇了具備獨(dú)特空隙結(jié)構(gòu)的硬碳材料，同樣可以讓大量的鈉離子快速通過(guò)和存儲(chǔ)。
又與之相應(yīng)的開(kāi)發(fā)了和這種正負(fù)極材料相適配的電解液，并且生產(chǎn)鋰離子電池的生產(chǎn)線也可以用來(lái)生產(chǎn)鈉離子電池，這成本也算就打下來(lái)了。
這樣，為鈉離子專門建立的 " 電池房 " 就已經(jīng)準(zhǔn)備好了，" 鈉胖子 " 這波表現(xiàn)又如何呢？
首先在電芯單體能量密度方面，寧德時(shí)代的鈉離子電池的能量密度已經(jīng)達(dá)到了 160 Wh/kg，是目前所有鈉離子電池中的最高水平，略低于當(dāng)前的磷酸鐵鋰電池（ 150-210Wh/kg ）。
當(dāng)然寧德時(shí)代還在持續(xù)不斷的創(chuàng)新中，下一代鈉離子電池能量密度將突破 200Wh/kg。
其次由于鈉離子電池的內(nèi)阻小，常溫充電 15 分鐘，鈉離子電池的電量就可以達(dá)到 80%。鋰離子電池想快充就別想了，溫度一高就不行了，像極了某果的 MagSafe。
由于鈉離子本身對(duì)溫度不敏感的特性，在零下 20°C 低溫的環(huán)境下，仍然有 90% 以上的放電保持率，也不會(huì)像鋰離子電池那樣動(dòng)不動(dòng)就自燃爆炸。
你以為這就結(jié)束了嗎？NO，這才講完5分鐘干貨里的 3 分鐘。
寧德時(shí)代這次還來(lái)了波雙線操作，弄了個(gè) AB 電池解決方案，啥意思呢？
就是一個(gè)電池包里，即有鋰離子電池模組也有鈉離子電池模組，將兩種電池按一定的比例和排列進(jìn)行混搭，串聯(lián)、并聯(lián)集成，通過(guò) BMS（ 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng) ）的精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
彌補(bǔ)了鈉離子電池現(xiàn)階段能量密度低的短板，但發(fā)揮出了它快充、低溫等性能。
這波 " 兄弟齊心，其利斷金 " 的道理算是被寧德時(shí)代玩明白了
看完這些，有的小伙伴可能會(huì)問(wèn)：
我三元鋰電池的能量密度基本在 150-350Wh/kg ，比鈉離子電池高的不是一星半點(diǎn)。
而且現(xiàn)在三元鋰電池用著挺好，何必費(fèi)這么大勁換個(gè)更弱雞的呢？
這話你可能只說(shuō)對(duì)了一半。
因?yàn)殇囋啬壳耙呀?jīng)開(kāi)始全球缺貨了，不只是中國(guó)，據(jù)美國(guó)銀行全球研究部的一份報(bào)告，鋰離子電池最早將在 2025 年斷供。
鋰元素的儲(chǔ)量本來(lái)就不多，地殼中鋰元素豐度僅有 0.002%，根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 2018 年的最新報(bào)告顯示，全球鋰資源儲(chǔ)量約 5300 萬(wàn) t，其中阿根廷 18.5%，玻利維亞 17.0%，智利15.8%，中國(guó) 13.2%，美國(guó) 12.8%，澳大利亞 9.4%。
看上去是不是感覺(jué)還行，我們鋰資源儲(chǔ)量排名第四呢。
然而這些鋰資源，大都分布在四川西部、西藏鹽湖、青海柴達(dá)木盆地，而且鎂鋰資源都是混在一起，分離難度大，開(kāi)采難度大，運(yùn)輸難度大，所以僅有極少的鋰資源是自己開(kāi)采。
我們 80% 的鋰資源供應(yīng)依賴進(jìn)口，是全球鋰資源第一進(jìn)口國(guó)。
所以尋找鋰離子電池的替代或備選儲(chǔ)能技術(shù)，這事耽擱不了。
并且除了鋰資源，和鋰離子電池息息相關(guān)的鈷礦、鎳礦資源也多集中在海外，并且被頭部礦業(yè)集團(tuán)壟斷，原材料的價(jià)格也一直在漲。
為了緩解 " 電池荒 " ，許多動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)都在擴(kuò)產(chǎn)，寧德時(shí)代目前也在擴(kuò)大產(chǎn)能，短則 2-3 年，長(zhǎng)則 3-5 年。
除了鋰資源匱乏以外，必須著手研發(fā)鈉離子電池的另外一個(gè)原因，就是鋰離子電池的研發(fā)目前有點(diǎn)難產(chǎn)。
比如特斯拉的 46800 電池（電芯本體直徑 46mm，高 80mm），相較于目前在用的 18650 和21700 變得更胖更大。
說(shuō) 46800 大家估計(jì)沒(méi)印象，但是你們還記得去年 9 月特斯拉搞的電池日嗎？
46800 就是電池日上的那個(gè)新款新型電池，它采用了無(wú)極耳設(shè)計(jì)，它通過(guò)在 " 無(wú)極耳 " 電極的一端涂覆導(dǎo)電材料，使它直接與殼體或者專門設(shè)計(jì)的蓋板進(jìn)行連接，電流直接在電極集流體、蓋板、殼體之間傳導(dǎo)。
說(shuō)白了，就是可以減小電池內(nèi)阻，能快充，更穩(wěn)定，不怕熱。
46800 的負(fù)極材料用了硅，因?yàn)楣鑳?chǔ)量豐富價(jià)格便宜，正極是無(wú)鈷高鎳材料，并且采取和刀片電池異曲同工之妙的無(wú)模組化設(shè)計(jì)。
還采用了新的干法電極工藝，能最大的簡(jiǎn)化制造流程，每 Gwh 產(chǎn)能投資降低 75%，一條組裝線能做到 20Gwh，單線產(chǎn)出提升 7 倍，到了實(shí)現(xiàn) 2022 年 100Gwh 和 2030 年 3Twh 的產(chǎn)能。
然而夢(mèng)想總是美好的，馬斯克在最近的采訪中說(shuō)到，這款電池目前只有 90% 的工藝進(jìn)展順利，并且僅能小規(guī)模有限的生產(chǎn)。
鑒于這哥們之前說(shuō)過(guò) " 產(chǎn)能爬升期難以保證質(zhì)量 " 的話，我還是希望他完全搞好再量產(chǎn)吧。
所以，無(wú)論是從企業(yè)自身或者能源戰(zhàn)略的角度出發(fā)，發(fā)展鈉離子電池都是至關(guān)重要的一步。
在國(guó)內(nèi)，除了寧德時(shí)代，中科院物理研究所旗下的中科海鈉也早在 2017 年就投入到了鈉離子電池的研發(fā)當(dāng)中，覆蓋電極材料、電解液、電池制造、成組測(cè)試、測(cè)試線建設(shè)和運(yùn)行等整個(gè)鈉離子電池開(kāi)發(fā)與應(yīng)用周期。
而且在今年的 6 月 28 日，中科海納搞的全球首套 1MWh 鈉離子電池光儲(chǔ)充智能微網(wǎng)系統(tǒng)在山西太原綜改區(qū)正式投入運(yùn)行，可以為5G基站、大型數(shù)據(jù)中心、市政用電等做好堅(jiān)實(shí)的儲(chǔ)備。
除了中國(guó)，全球從事鈉離子電池工程化的公司有 20 多家，包括松下、豐田、LG等巨頭公司。
所以說(shuō)，世界能源的格局已經(jīng)在關(guān)鍵技術(shù)的引導(dǎo)之下發(fā)生變化，掌握鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)，也就掌握了在能源技術(shù)領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán)。
中國(guó)在新能源汽車領(lǐng)域一直是一個(gè)領(lǐng)跑者的角色，就像參加公路自行車競(jìng)賽的一個(gè)團(tuán)體，沖在第一位的領(lǐng)航員永遠(yuǎn)是最累的，不僅自身技術(shù)要過(guò)硬，也要時(shí)刻準(zhǔn)備帶領(lǐng)隊(duì)友們破風(fēng)前行。
相較于其它國(guó)家，我們有眾志成城辦大事的能力，也有責(zé)任去推進(jìn)鈉離子電池技術(shù)的快速進(jìn)步與創(chuàng)新，同時(shí)引領(lǐng)世界各國(guó)突破動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展的瓶頸和難題。
或許這就是 “ 能力越大，責(zé)任越大 ”的大國(guó)風(fēng)范。
撰文：雅鑫 編輯：面線 封面：萱萱
圖片、參考資料來(lái)源：
儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)—鈉離子電池：從基礎(chǔ)研究到工程化探索
分子科學(xué)學(xué)報(bào)—鈉離子電池工作原理及關(guān)鍵電極材料研究進(jìn)展
中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)—?jiǎng)⑿氯A：什么是動(dòng)力電池
寧德時(shí)代—鈉離子電池發(fā)布會(huì)
中國(guó)科學(xué)院—中科院物理所科學(xué)家研發(fā)鈉離子電池實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用
Google圖片：三元鋰電池；Tesla46800；中科院物理研究所鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)