7月29日,宁德时代新能源科技股份有限公司成功举行了首场线上发布会,董事长曾毓群博士发布了宁德时代的第一代钠离子电池,同时,创新的锂钠混搭电池包也在发布会上首次亮相。
作为宁德时代创新技术产业化的又一里程碑式成果,钠离子电池将为能源清洁化和交通电动化提供全新解决方案,推动“碳中和”目标早日实现。
突破钠离子电池技术瓶颈
随着“碳中和”成为全球共识,新能源产业已进入到多层次、多类型、多元化发展阶段,愈发细分的市场对电池提出了差异化的需求;同时,世界范围内对于电池基础材料的研发速度正在加快,这为钠离子电池的产业化打开了双向窗口。
钠离子电池有着与锂离子电池相似的工作原理,主要通过钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。
然而,相较锂离子,钠离子体积较大,在材料结构稳定性和动力学性能方面要求更严苛,这也成为钠离子电池迟迟难以商用的瓶颈。
宁德时代多年来深耕钠离子化学体系材料的研发:在正极材料方面,宁德时代采用了克容量较高的普鲁士白材料,创新性地对材料体相结构进行电荷重排,解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减这一核心难题。
在负极材料方面,宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料,其具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性。
基于材料体系的一系列突破,宁德时代研发的第一代钠离子电池具备高能量密度、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等优势。
其电芯单体能量密度高达160Wh/kg;常温下充电15分钟,电量可达80%以上;在-20°C低温环境中,也拥有90%以上的放电保持率;系统集成效率可达80%以上;热稳定性远超国家强标的安全要求。
第一代钠离子电池既可应用于各种交通电动化场景,尤其在高寒地区具有突出优势,又可灵活适配储能领域全场景的应用需求。
钠离子电池的优劣性
类比锂电池,钠离子电池具备以下优势:
1)资源丰富,钠离子电池主要电荷载体的钠离子地壳丰度约2.36%,远高于锂离子的0.002%;
2)成本更低,钠离子电池(NaCuFeMnO/软碳体系)的正极材料成本,仅为锂离子电池(磷酸铁锂/石墨体系)正极材料成本的40%;
3)更加安全,钠离子电池有相对稳定的电化学性能。
类比锂电池,钠离子电池的劣势:
1)能量密度较低,当前钠离子电池电芯单体能量密度仅为120Wh/kg,明显低于磷酸铁锂电池180Wh/kg和三元的240Wh/kg;
2)循环寿命较短,钠离子电池当前循环次数最高约1500次,显著低于磷酸铁锂电池的6000次与三元的3000次;
3)产业链仍不完善,由于工程化设备、供应链配套等暂未形成,当前生产成本反而高于锂电。
市场空间广泛亦可应用在储能领域
在宁德时代正式推出钠离子电池前,产业内已经围绕着钠离子电池进行了多重的研究和讨论,多家A股公司也对钠离子电池产业链进行了提前布局。
光大证券分析称,钠离子电池目前仍处于产业化初期,在电池的能量密度上存在短板,但长期来看,预计到2025年,国内钠离子电池潜在应用场景的需求量为123GWh,对应537亿元左右的市场空间。
宁德时代透露道,围绕着钠离子电池公司还在进行持续创新,下一代钠离子电池能量密度将突破200Wh/kg。同时,公司还将就钠离子电池将开辟出一条新的商业化电池路线。
据透露,目前,宁德时代已经开始进行钠离子电池的产业化布局,计划于2023年形成基本产业链。
不过,值得特别关注的是,有相关分析显示,优于钠离子电池的特殊性能,其更适合应用于储能、电动两轮车与A00级小型电动车领域,目前还无法实现对锂电池的完全替代。
近期,国家发展改革委、国家能源局近日发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出,要加快钠离子电池等技术开展规模化试验示范。业内人士普遍认为,这是推动钠离子电池产业化加快发展的重要信号。
巨大的资源、成本优势,使得其有望在储能、电动两轮车与A00级别汽车领域具有广阔应用前景。但低能量密度,又导致其与新能源车长续航需求匹配度低。
中信证券认为,钠离子电池凭借成本优势,有望在能量密度较低要求的储能、工程机械、通信基站、两轮车等场景实现商业化,对锂离子电池、铅酸电池等成熟的储能技术形成一定补充。证券时报,紫金财经,富途港股