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業(yè)的蓬勃發(fā)展，新的應用場景不斷出現(xiàn)，給了不同技術施展的舞臺，而鈉離子電池在低溫性能、快充以及環(huán)境的適應性等方面擁有獨特的優(yōu)勢，與鋰離子電池相互兼容互補所以多元化的技術路線也是我們這個產業(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，鈉的化學性質，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，對材料的結構穩(wěn)定性和動力學提出了更高的要求。

據(jù)悉，對鈉離子的研究最早可以追溯到19世紀。近二十年，伴隨著鋰離子電池的應用和推廣，對鈉離子電池的研究也迅猛的增加，行業(yè)內對鈉離子電池的正負極材料進行了許多的探索。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)達到了160mAh／g，與現(xiàn)有的鋰離子電池正極材料相當。

（源自發(fā)布會截圖）

“寧德時代構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行了模擬計算和設計仿真，在前人的研究的基礎上，我們創(chuàng)新性地對材料的體相結構進行電荷重排，對材料表面進行重新的設計，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)新的材料具備了產業(yè)化的條件，”黃起森博士表示，“在負極材料方面，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、具有獨特孔隙結構的硬碳材料，這種硬碳材料克容量可達350mAh／g以上，還具備優(yōu)異的循環(huán)性能，整體性能指標與現(xiàn)有的石墨相當。在電解液方面，我們還開發(fā)了適配這樣的正極負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備相兼容?！?/p>

基于以上的些技術創(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：

·電芯單體能量密度已經(jīng)達到了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標的安全要求。

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)高功率應用場景。黃起森博士表示，“當然，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行混搭 串聯(lián) 并聯(lián) 集成，通過BMS的精準算法進行不同電池體系的均衡控制，這樣可以實現(xiàn)取長補短，既彌補了鈉離子電池在現(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?！边@樣的鋰－鈉電池系統(tǒng)就能適配更多應用場景。

（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，圍繞產業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，圍繞創(chuàng)新鏈布局產業(yè)鏈，寧德時代已經(jīng)開始進行鈉離子電池的產業(yè)化布局，計劃于2023年形成基本產業(yè)鏈。

鈉離子電池到底有什么優(yōu)勢？

短短十分鐘的發(fā)布會結束的非?？?，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)過電解質嵌入負極，放電時則相反。鈉離子電池的概念早在上世紀70年代就已經(jīng)被提出，但兩者的理化性質存在差異，正負極材料、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，負極可采用鋁箔作為集流體，可以進一步降低成本8％左右，降低重量10％左右；（4）由于鈉離子電池無過放電特性，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，從結構上來看，鈉元素的原子質量是鋰元素的3．3倍，導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路線，產業(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。

（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的公司，如負極材料企業(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

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)絡上引起了熱議，一方面是因為寧德時代在電池領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)內人士看來，鈉離子電池或將成為鋰離子電池的重要補充。同鋰離子電池相比，鈉離子電池同樣存在作為大規(guī)模儲能的器件的機會。

根據(jù)光大證券預計，2025年國內鈉離子電池潛在應用場景的需求量為123 GWh，以磷酸鐵鋰電池價格計量，對應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級別汽車領域均有較好的應用前景。預計2025年國內儲能需求48GWh，兩輪車需求41GWh，A00級別汽車需求34GWh。當前這三個場景主要應用磷酸鐵鋰電池，若鈉離子電池行業(yè)產業(yè)化順利推進，當產能達到GWh級別時，設備折舊費用攤薄，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級別汽車等領域對磷酸鐵鋰電池實現(xiàn)替代。

當然，目前鈉離子電池仍處于商業(yè)化探索和改進中，工程化設備、供應鏈配套等仍不完善，產品性能、成本控制及適配應用場景等有待進一步檢驗。按照寧德時代的說法，計劃于2023年形成基本產業(yè)鏈，如此看來也還要近兩年時間才有結果。