独家 | 为什么钠离子电池才代表着未来
独家 | 为什么钠离子电池才代表着未来
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图1：美妙的钠离子电池
从美国能源部的统计，锂离子电池在2011到2021年之间，价格大约下降了73%。但是，从2017年到2021年，价格仅下降了28%。而大面积的生产制造，锂的价格从2021年至今几乎上涨了2倍。
图2：2011到2021年电动车锂离子电池包价格（来源：美国能源部）
如果， 需要一种电池来替代锂离子电池。从现在来看，各方面都预示着，钠离子电池是一个可行的替代者。它储量丰富，便宜，并且和锂有相似的化学性质。
钠离子电池中， 正极材料可以是聚阴离子材料，层状氧化物材料和普鲁士蓝材料，电解包含钠盐，而负极不是采用锂离子电池的常用负极石墨，而是使用“硬碳”。硬碳轻而坚硬，和许多电解质兼容， 使钠离子电池有可能拥有更广泛的安全工作温度。
图3：钠有丰富的来源
当我们的眼光关注于去年7月份，宁德时代推出的钠离子电池时，宁德时代当时的第一代钠离子电池能量密度是160Wh/kg，并且能够在15分钟内充电从0%到80%。尽管快充能力给我们留下深刻印象，但是能量密度较低，这是钠比锂重的固有弱点造成的。由于钠的重量增加，钠离子电池的能量密度通常会低于锂离子电池的能量密度。
而特斯拉最近要隆重推出的4680电池，采用三元材料，能量密度可以达到285Wh/kg左右。而采用磷酸铁锂材料的锂离子电池，可以达到180Wh/kg左右。如果从这些数据进行比较，人们可能会对钠离子电池怀疑。
但是，如果我们放眼全球。世界上第一家钠离子电池公司是成立于2011年的英国法拉第公司（Faradion）。宁德时代在去年的钠离子电池水平，比法拉第公司落后了整整一年。而最新从法拉第公司传出的消息，他们的首个全尺寸钠离子电池将达到200Wh/kg的能量密度。这使得钠离子电池完全可以和磷酸铁锂电池相媲美甚而可以取代。
从7月份我国电动车数据来看，磷酸铁锂电池装车量已经达到6成，对三元电池的优势进一步扩大。这也为钠离子电池在乘用车的前景开辟了广阔的空间。
钠离子电池如何改变电动车格局
1）成本
我国提出的双碳目标，其重要意义是可持续发展。而钠离子电池对电动车市场的真正影响就是它的可持续性。成本方面，法拉第公司估计钠离子电池可以很轻松的比锂离子电池便宜24-32%。考虑到锂材料在锂离子电池中的成本占到30-40%。这一成本估算还是非常合理的。
2）循环性能
钠离子电池的耐用性一直受到各方批评。这是因为在循环过程中，钠离子的脱嵌和入嵌容易损坏晶体结构。这一问题现在报道可以解决。 美国能源部太平洋西北国家实验室（ the US Department of Energy’s Pacific Northwest National Laboratory，PNNL）通过调整电解质的化学反应有效的提高了循环性能。据报道，采用这种方法，在300多个循环后，容量还可以保持在90%以上。更为直观的说，这意味着，汽车在12-15万公里的运行中，电池只会下降10%。
3）回收
钠离子电池可以放电到0伏，而锂离子电池会保持30%的电量。这使得在回收中，锂离子电池有一定的危险。并且钠离子电池没有钴和石墨等材料，对环境的危害较小。
“康桥电池能源”公众号认为，如果钠离子电池可以达到200Wh/kg的能量密度，并且新的电解质系统可以显著提高循环性能，那么，它们是很有可能在电动车中占据一定的份额，打破锂离子电池的垄断局面！
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