去年7月,宁德时代发布了第一代钠离子电池。钠离子研究由国内主要电池制造商开发。到目前为止,中国有一些制造商研究钠离子电池。比亚迪今年还发布了第一代钠电池。福能科技已获得江铃集团钠离子试点,蜂巢能源也开放了第一代钠离子电池,能量密度为110wh/kg,亿纬锂能还发布了第一代大圆柱钠离子电池,能量密度为135wh/kg,循环次数也达到了2500次。目前钠电池的现状是各大厂家加大投入,开发钠离子电池,目前都处于小规模试生产阶段,还没有达到大规模生产阶段。以下是钠离子的发展历史。
钠离子电池发展史
为什么各大电池厂家都要布局钠离子电池?
1)锂电池原材料短缺
在资源储量方面,钠资源的地壳丰度是锂资源的423倍,并在全球均匀分布。它不像锂资源那样稀缺,也不需要依赖进口,这从源头上解决了原材料问题。这是一个关键问题。中国70%的锂资源需要进口,钠离子电池的发展有助于独立控制。
2)钠离子工艺与锂离子工艺基本接近
其制造技术和工艺基本相同,钠电池可以完美地承担锂电池的生产线,投入过多的改造成本可以转化为生产能力,直接生产,实现无缝连接。
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3)锂原材料价格大幅上涨,导致锂电池成本居高不下
(1)比如现在碳酸锂一吨接近60万吨,而一吨碳酸钠的价格只有3000吨,价格差别太大。
(2)铜、铁、锰等廉价金属可用于钠离子电池的正极材料,成本比锂离子电池的钴、镍便宜得多;
(3)铝箔可用于负极集流体,比锂离子电池铜箔便宜得多。
(4)硬碳或合金可用于钠离子电池的负极,而石墨一般用于动力锂离子电池,硬碳和合金的价格低于石墨。
比较钠离子电池和锂离子电池的性能
1)能量密度
目前钠离子电池的能量密度为:110-160WH/KG,锂离子电池约300WH/KG;
2)工作电压范围
钠离子电池:2.8V-3.5V,锂离子电池:3.0-4.2V,钠离子电池的工作电压范围低于锂离子电池,能量密度自然较低。
3)电压平台比较
软包叠片的钠离子放电曲线倍率不同
钠离子试验曲线的软包叠片,曲线非常明显,放电平台相对倾斜。
磷酸铁锂电池不同倍率的放电曲线
磷酸铁锂电池的放电曲线不同,放电平台非常稳定,这意味着负载电压变化小,可以提供稳定的功率。钠离子电池在这方面有很大的缺陷。
4)安全性能
在安全方面,钠离子电池充电速度快,安全性高,可放电到0V,无安全问题。锂离子电池的安全性能相对较差。同时,在低温充电时,锂离子电池容易形成锂枝金,导致安全性大大降低,钠离子电池不会出现这样的问题。
5)电池寿命
钠离子电池目前使用寿命约为2000-4000次,不同厂家的电池性能不同,而磷酸铁锂电池可达3000-10000次左右,磷酸铁锂电池优于钠离子电池。
6)产业链的成熟度
钠离子电池目前正处于研发和小规模生产阶段,生产过程和电池设计需要时间来改进,目前的价格不是很低,而锂离子电池的生产过程和技术正处于成熟阶段。
总结
目前不太可能在未来2-3年取代高端汽车领域的锂离子电池,但与铅酸电池(50-70WH/能量密度)相比,钠离子电池不太可能取代锂离子电池KG)在未来2-3年,能量密度大,安全性能高,高低温性能好,可应用于二轮电动汽车、旅游观光汽车等低端动力电池领域。

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