上一趟鋰離子電池的車，沒搭上的不要慌！這次寧德時代帶來的黑科技“鈉離子電池”，究竟隱藏了什么樣的“鈉”里密碼 ？7月29日15：30寧德時代帶來的鈉離子電池發(fā)布會上正式發(fā)布了第一代鈉離子電池。

據(jù)寧德時代創(chuàng)始人 董事長 曾毓群博士介紹，碳中和推動了新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，新的應(yīng)用場景不斷出現(xiàn)，給了不同技術(shù)施展的舞臺，而鈉離子電池在低溫性能、快充以及環(huán)境的適應(yīng)性等方面擁有獨特的優(yōu)勢，與鋰離子電池相互兼容互補(bǔ)所以多元化的技術(shù)路線也是我們這個產(chǎn)業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展的重要保障，如今寧德時代年輕的研究團(tuán)隊正式推出第一代鈉離子電池。

（源自發(fā)布會截圖）

據(jù)寧德時代研究院 副院長 黃起森博士介紹，鈉的化學(xué)性質(zhì)，電池工作原理都和鋰非常相似，它在元素周期表里屬于同一主族，電池工作原理都是搖椅式。鈉的地殼元素含量排名第六，這就意味著它的資源非常的豐富，那與小巧的鋰離子一對比，鈉離子它就是一個大胖子。這就意味著在電池的運行過程中，鈉離子在材料中的嵌入和脫出，對材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動力學(xué)提出了更高的要求。

據(jù)悉，對鈉離子的研究最早可以追溯到19世紀(jì)。近二十年，伴隨著鋰離子電池的應(yīng)用和推廣，對鈉離子電池的研究也迅猛的增加，行業(yè)內(nèi)對鈉離子電池的正負(fù)極材料進(jìn)行了許多的探索。納在正極材料方面，目前具有潛在商業(yè)化價值的有普魯士白和層狀氧化物兩類材料，那它們的克容量已經(jīng)達(dá)到了160mAh／g，與現(xiàn)有的鋰離子電池正極材料相當(dāng)。

（源自發(fā)布會截圖）

“寧德時代構(gòu)建了高通量材料集成計算平臺，能夠在原子級別上對材料進(jìn)行了模擬計算和設(shè)計仿真，在前人的研究的基礎(chǔ)上，我們創(chuàng)新性地對材料的體相結(jié)構(gòu)進(jìn)行電荷重排，對材料表面進(jìn)行重新的設(shè)計，解決了材料在循環(huán)過程中容量快速衰減這一世界性的難題，使創(chuàng)新的材料具備了產(chǎn)業(yè)化的條件，”黃起森博士表示，“在負(fù)極材料方面，由于鈉離子無法像鋰離子一樣在石墨層間自由的穿梭，寧德時代開發(fā)了能夠讓大量的鈉離子存儲和快速通行、具有獨特孔隙結(jié)構(gòu)的硬碳材料，這種硬碳材料克容量可達(dá)350mAh／g以上，還具備優(yōu)異的循環(huán)性能，整體性能指標(biāo)與現(xiàn)有的石墨相當(dāng)。在電解液方面，我們還開發(fā)了適配這樣的正極負(fù)極材料的新型獨特電解液體系，在制造工藝方面可以與目前的鋰離子電池制造工藝和設(shè)備相兼容。”

基于以上的些技術(shù)創(chuàng)新和突破，寧德時代開發(fā)的第一代鈉離子電池有以下這些主要的性能指標(biāo)：

·電芯單體能量密度已經(jīng)達(dá)到了160Wh／kg，這是目前全球最高水平；

·在常溫下充電15分鐘，電量就可以達(dá)到80％，具備了快充能力；

·那不僅如此，在零下20°C低溫的環(huán)境下，仍然有90％以上的放電保持率；

·在系統(tǒng)集成效率方面，可以達(dá)到80％以上；

·優(yōu)異的熱穩(wěn)定，已經(jīng)超越了國家動力電池強(qiáng)標(biāo)的安全要求。

總體來看，第一代鈉離子電池的能量密度略低于目前的磷酸鐵鋰電池，但是，在低溫性能和快充方面，具有明顯的優(yōu)勢，特別是在高寒地區(qū)高功率應(yīng)用場景。黃起森博士表示，“當(dāng)然，我們的創(chuàng)新不止于此，在電池系統(tǒng)集成方面，我們還開發(fā)了AB電池解決方案，與鋰離子電池的集成混合共用。我們可以將鈉離子電池與鋰離子電池同時集成到同一個電池系統(tǒng)里，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BMS的精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制，這樣可以實現(xiàn)取長補(bǔ)短，既彌補(bǔ)了鈉離子電池在現(xiàn)階段的能量密度短板，也發(fā)揮出了它高功率、低溫性能的優(yōu)勢。”這樣的鋰－鈉電池系統(tǒng)就能適配更多應(yīng)用場景。

（源自發(fā)布會截圖）

發(fā)布會上還提到，下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh／kg，進(jìn)入TWh時代，如同30年前的鋰離子電池，鈉離子電池將開辟出一條新的商業(yè)化電池路線，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈，寧德時代已經(jīng)開始進(jìn)行鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化布局，計劃于2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。

鈉離子電池到底有什么優(yōu)勢？

短短十分鐘的發(fā)布會結(jié)束的非常快，在這里小編也給大家普及一下。鈉離子電池是一種二次電池（充電電池），主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理相似，在充放電過程中，Na＋在兩個電極之間往返嵌入和脫出，充電時，Na＋從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，放電時則相反。鈉離子電池的概念早在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)被提出，但兩者的理化性質(zhì)存在差異，正負(fù)極材料、集流體和電解液也不同。

資料來源：中科院物理所，光大證券研究所

鈉離子電池最大優(yōu)勢體現(xiàn)在整體成本上：（1）鈉鹽原材料儲量豐富，價格低廉，采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元正極材料，原料成本降低一半；（2）由于鈉鹽特性，允許使用低濃度電解液（同樣濃度電解液，鈉鹽電導(dǎo)率高于鋰電解液20％左右）降低成本；（3）鈉離子不與鋁形成合金，負(fù)極可采用鋁箔作為集流體，可以進(jìn)一步降低成本8％左右，降低重量10％左右；（4）由于鈉離子電池?zé)o過放電特性，允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh／kg，可與磷酸鐵鋰電池相媲美，但是其成本優(yōu)勢明顯，有望在大規(guī)模儲能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。

但鈉離子電池也存在劣勢，從結(jié)構(gòu)上來看，鈉元素的原子質(zhì)量是鋰元素的3．3倍，導(dǎo)致鈉離子電池能量密度僅為鋰離子電池50％左右。循環(huán)壽命方面，鈉離子電池當(dāng)前循環(huán)次數(shù)最高約為1500次，顯著低于磷酸鐵鋰電池的6000次與三元電池的3000次。根據(jù)中信證券測算，當(dāng)前鈉離子電池電芯單體能量密度僅為120Wh／kg，明顯低于磷酸鐵鋰電池的180Wh／kg和三元電池的240Wh／kg。

鈉離子電池作為一種新的電池技術(shù)路線，產(chǎn)業(yè)鏈包括上游資源企業(yè)、中游的電池材料及電芯企業(yè)，具體有：

（1）布局鈉離子電池技術(shù)的公司，如寧德時代、鵬輝能源、＊ST猛獅、圣陽股份、中國長城、欣旺達(dá)。

（2）持股或投資鈉離子電池企業(yè)的公司，如華陽股份、浙江醫(yī)藥、新筑股份。

（3）布局鈉離子電池材料技術(shù)的公司，如負(fù)極材料企業(yè)翔豐華；正極材料企業(yè)容百科技；鋁箔企業(yè)鼎勝新材、南山鋁業(yè)、明泰鋁業(yè)、萬順新材。

（4）鈉資源公司，如中鹽化工、南風(fēng)化工、百合花等

資料來源：carbontech，光大證券研究所

商業(yè)化探索仍在推進(jìn)

今年5月21日，在寧德時代年度股東大會上，董事長曾毓群就曾透露出要在今年7月前后發(fā)布鈉電池。消息一經(jīng)發(fā)布就在網(wǎng)絡(luò)上引起了熱議，一方面是因為寧德時代在電池領(lǐng)域一直有著舉足輕重的地位，現(xiàn)在市面上很多電動車都是搭載的寧德時代的電池；另一方面，去年下半年開始鋰離子電池原材料價格就在不斷走高，而電動車40％的成本都是在電池方面，在不少業(yè)內(nèi)人士看來，鈉離子電池或?qū)⒊蔀殇囯x子電池的重要補(bǔ)充。同鋰離子電池相比，鈉離子電池同樣存在作為大規(guī)模儲能的器件的機(jī)會。

根據(jù)光大證券預(yù)計，2025年國內(nèi)鈉離子電池潛在應(yīng)用場景的需求量為123 GWh，以磷酸鐵鋰電池價格計量，對應(yīng)537億元左右的市場空間。鈉離子電池在儲能、電動兩輪車與A00級別汽車領(lǐng)域均有較好的應(yīng)用前景。預(yù)計2025年國內(nèi)儲能需求48GWh，兩輪車需求41GWh，A00級別汽車需求34GWh。當(dāng)前這三個場景主要應(yīng)用磷酸鐵鋰電池，若鈉離子電池行業(yè)產(chǎn)業(yè)化順利推進(jìn)，當(dāng)產(chǎn)能達(dá)到GWh級別時，設(shè)備折舊費用攤薄，其材料成本低的優(yōu)勢將顯現(xiàn)出來，有望在儲能、電動兩輪車、A00級別汽車等領(lǐng)域?qū)α姿徼F鋰電池實現(xiàn)替代。

當(dāng)然，目前鈉離子電池仍處于商業(yè)化探索和改進(jìn)中，工程化設(shè)備、供應(yīng)鏈配套等仍不完善，產(chǎn)品性能、成本控制及適配應(yīng)用場景等有待進(jìn)一步檢驗。按照寧德時代的說法，計劃于2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈，如此看來也還要近兩年時間才有結(jié)果。