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锂电池龙头推出了钠电池 宁德时代怎么想的

2021-08-05 13:25:36 车东西

与其等着被时代淘汰,不如抢先引领时代。

在激烈的竞争中厮杀出来的企业都深谙这个道理,成功的企业如苹果、特斯拉等,但也有一些企业在这个过程中惨遭淘汰,如诺基亚、柯达等。

宁德时代能够成为全球动力电池领域的老大,自然也懂得这个道理,虽然靠锂电池杀出了一条血路,但锂材料过分依赖海外进口也仍是挂在企业头顶的达摩克利斯之剑。

正因为如此,宁德时代近期举办了一个颇为大胆的发布会,亮出了第一代钠离子电池。整个发布会非常简短,只有十分钟,但宁德时代传递出来的信息却很有分量,实力诠释了“人狠话不多”。

宁德时代着重发布的钠离子电池也绝不是卖弄概念的产品,同时具备了高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率的优点。

事实上,关于钠离子电池的研究很早就开始了,但是这么多年没有实质性进展也说明了技术难度之高,宁德时代克服了结构稳定性和动力学性能方面的难题,率先拿出了实质性产品。

看到这里,如果你只认为宁德时代只是推出了一款可以跟三元锂电池和磷酸铁锂电池媲美的新电池,那你就把这件事想简单了。宁德时代在推出钠离子电池的背后还有很多考量。

那么宁德时代重点发布的这款电池究竟有何优越的地方?宁德时代又为何能够成为第一个“吃螃蟹”的企业呢?在推出这款电池的背后,宁德时代是怎么思考的呢?

01 同样的结构,不一样的“内心”

早在今年5月份宁德时代的股东大会上,曾毓群就介绍将会在7月份发布第一代钠离子电池,但进入7月份后,宁德时代却迟迟没有动作,就在大家都以为这场发布会要跳票的时候,宁德时代却来了个突然出击。

7月29日,7月份的倒数第三天,这天也注定不一般,国内芯片创企地平线亮出了自己的旗舰芯片,让中国“芯”更进一步,而宁德时代也拿出了革命性产品钠离子电池。

顾名思义,钠离子电池就是一种以钠离子为电荷载体的电池,主要通过钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。简单来看,钠离子电池和锂离子电池之间主要的差别就是材料不同。

 ▲宁德时代研发的第一代钠离子电池

▲宁德时代研发的第一代钠离子电池

之所以说这是一款革命性的产品,是因为在很多方面,钠离子电池都展示出了其优越性。

在能量密度方面,钠离子电池的单体能量密度可以达到160Wh/kg,虽然跟磷酸铁锂电池存在一定的差距,但差距并不大;在充电方面,这种电池在常温下仅需要15分钟就能充电至80%以上;热稳定性方面,这款电池的热稳定性远超国家强标的安全要求;而在系统集成效率方面,更是可以达到80%以上。

此外,这款电池在低温下的性能非常强悍,可以在-20°C低温的环境下保持90%以上的放电保持率,这一数据远超大多数的电池。

▲钠离子电池性能情况

▲钠离子电池性能情况

如果做一个数据分析图的话,会发现钠离子电池的各项性能非常均衡,没有明显的短板,堪称“六边形战士”。

作为一种新型的电池,钠离子电池的生产问题却并不复杂,宁德时代研究院副院长黄起森博士在发布会上介绍,在制造工艺方面,钠离子电池可以实现与锂离子电池生产设备、工艺的完美兼容,产线可以快速切换。一句话概括就是,锂电池的生产线完全可以直接拿来用,随时都可以投入生产。

虽然产线问题不大, 但是动力电池毕竟是一个产业链比较长的行业,如果想要快速量产钠离子电池还需要加快建设产业链。

为此宁德时代已经启动了相应的产业化布局,预计将会在2023年形成基本的产业链。同时宁德时代也欢迎相关研究机构、上游材料供应商和下游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。

 ▲宁德时代预计在2023年形成钠离子电池产业链

▲宁德时代预计在2023年形成钠离子电池产业链

看到这里你可能会问,既然钠离子电池不用另建产线,技术也与锂电池相似,为啥其他企业现在都没做出动作呢?

事实是,其他企业也在搞,但是没搞出来。从19世纪开始就有企业开始研发钠离子电池了,近二十年更是成为了很多企业的重点研发方向,遗憾的是,此前并没有突出的产品出现。

世上并没有完美无缺的技术,有优点就相应的存在缺点,钠离子电池也是如此。与锂离子相比,钠离子就是一个大胖子,这也导致钠离子电池在材料结构稳定性和动力学性能方面的要求都更严格,而这一点更是长久以来的难点。

02 为什么宁德时代会成为第一个“吃螃蟹”的企业?

行文至此,上面这个问题已经成为了绕不开的一个问题。

那么,宁德时代靠的是什么呢?靠的正是超过5000名科研人才不断的研究。

动力电池行业发展到现在,已经进入到了一个瓶颈区,材料上的突破非常困难,所以很多电池企业开始在物理结构方面下功夫。但宁德时代方面不这么认为,直接扬言道:“我们认为,电化学的世界,就像能量魔方,未知远远大于已知,我们乐此不疲地探索着其中的奥秘。”

而钠离子电池的推出则是对这句话最好的佐证。宁德时代从正负极材料、计算平台甚至系统方面都找到了一条合适的路径。

正极材料上,宁德时代采用了可容量比较高的普鲁士白材料,并且还对材料体相结构进行了电荷重排,解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减的核心难题。

 ▲宁德时代针对钠离子电池正极材料做了改进

▲宁德时代针对钠离子电池正极材料做了改进

在负极材料上,宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料,具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性。

▲宁德时代针对钠离子电池负极材料做了改进

▲宁德时代针对钠离子电池负极材料做了改进

在解决了材料的问题之后,还需要思考如何才能充分发挥材料的性能。宁德时代方面构建了一个高通量材料集成计算平台,在原子级别对材料进行模拟计算和设计仿真。

凭借着对原理的深刻理解,借助先进的算法和强大的算力,宁德时代开发出了更适合钠离子电池的各类材料,有信心将下一代钠离子电池能量密度提升到200Wh/kg以上。

但在现阶段,钠离子电池的能量密度短板也导致了其并不能很好的成为车载动力电池。在这方面宁德时代的解决方法非常有想象力,开发出了AB电池系统解决方案。

简单来说,就是将锂离子电池和钠离子电池按一定的比例进行混搭,放到同一个电池系统里面,形成一个“夹心电池”,然后通过BMS的精准算法进行不同电池体系的均衡控制。这样做的好处既解决了现阶段钠离子电池能量密度的短板,又能发挥出其高功率、低温性能好的优势。

 ▲宁德时代将推出AB电池

▲宁德时代将推出AB电池

通过这些措施,宁德时代基本上将钠离子电池的难题逐个击破,产业化的前景变得非常明朗。虽然现阶段钠离子电池未必比三元锂电池和磷酸铁锂电池更优秀,但是新的技术路线也能够让整个动力电池行业变得更加多元化,能够推动能源革命早日完成。

03 未雨绸缪,宁德时代坚持技术革新

宁德时代目前已经是公认的动力电池领域的老大了,高性能的锂离子电池也是宁德时代的标签之一,那么拿出钠离子电池是不是宁德时代要对自己进行革命?

其实这并不冲突,做一个比喻,锂离子电池就好比一个人的左手,钠离子电池则好比右手,短时间来看,好像是左右手在互相抢夺,但就像金庸在《射雕英雄传》中写的那样,周伯通在左右手互搏中找到了平衡,直接悟出左右互搏术这样的绝学。宁德时代也正在领悟自己的绝学。

但更重要的是,宁德时代这么做也是未雨绸缪,在为将来做打算。就在宁德时代发布钠离子电池时,华为也发布了最新的旗舰手机P50系列,但由于射频芯片被卡了脖子,身为5G技术领头羊的华为,却只能在最新旗舰手机上采用4G技术。

动力电池行业也有类似的隐患,无论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池,本质上都离不开锂材料的支撑。但公开资料显示,全球近91%的锂矿储量主要分布在智利、阿根廷、美国、津巴布韦、葡萄牙、澳大利亚、中国、加拿大和巴西等9个国家。

我国的锂资源储量为150万吨,占全球总资源储量的7.12%,仅看数据的话,我国锂资源储量并不少,但现实是,我国的锂资源非常依赖进口,进口量几乎达到90%以上,而今年以来锂材料还在不断的涨价。

从这点来看,锂资源终究面临着卡脖子的风险,一旦海外企业因为外部元素停止向国内供货,那么国内的锂矿供应将会出现大问题,甚至会直接影响到国内的动力电池行业。

在这种情况下,宁德时代开发钠离子电池就更有必要了,地球上储量最多的是海水,而海水中含有大量的氯化钠,这也就意味着钠材料的含量非常充足。

只有一直具备居安思危的意识,一家企业才有可能获得长久的发展。

不过,除了对自身技术的完善,以及对未来的深刻思考,宁德时代在此时发布钠离子电池也踩上了政策的风口。

7月15日,国家发改委、能源局联合发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》指出:新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备,将在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用。要加快飞轮储能、钠离子电池等技术开展规模化试验。

这是国家首次在政府文件中对钠离子电池做出指示,并且明确点出了钠离子电池在储能领域的应用前景。

而从产品上来看,钠离子电池也确实符合储能的要求,现阶段储能主要是采用的磷酸铁锂电池,钠离子电池除了能量密度略低于磷酸铁锂电池,其他方面如安全性、系统集成效率、低温性能、快充性能、使用寿命等都超越了磷酸铁锂电池。

在技术驱动的行业里,一项技术不可能永远占据优势,企业保持居安思危的意识,不断的创新才能获得长久的发展,在保证技术领先的前提下,市场和机遇也会不期而遇,苹果、特斯拉都是这方面的佼佼者,而现在,这一阵营中又加入了宁德时代这样的实力玩家。




责任编辑: 李颖

标签: 宁德时代 钠电池

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