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钠离子电池之野望,天生我材必有用

之前提及盐湖提锂,发现当前碳酸锂价格已经逼近90000元/吨,相对而言盐湖提锂30000/吨的成本基本得以覆盖,但是,总体上锂电池受制于锂矿产和卤水的总量,锂,更为稀缺,更难获取,成本更高。而这几年,磷酸铁锂又卷土重来,替代了一部分三元锂电池的市场,实际上这里面关键点在于成本,磷酸铁锂能量密度比三元锂电池要低,但是磷酸铁锂的成本低,在高低温方面更加稳定,且重复充电次数更多。
 
按着这个思路,原来追求极致能量密度的锂电池探索思路转向,当前三元锂进入811电池之后基本停滞,如果进一步提高锂的浓度来提高能量密度,其会造成电池稳定性下降。之前比亚迪的刀片电池,并非从材料出发,而是从电池排布出发,节省空间,让磷酸铁锂占用空间更加合理。
 
如果磷酸铁锂可以东山再起,那么另一项钠离子电池,应该也可以。钠离子电池的能量密度在70到200Wh/kg,磷酸铁锂的能量密度在 150-210Wh/kg,和磷酸铁锂一样,其放电次数更佳,达到3000-6000次循环。而进一步的,相对于锂电池,钠离子电池对温差敏感性更低。诸如部分锂电池汽车冬季要耗电对电池进行加热这些问题会减轻很多。最重要的是,钠离子相对于锂离子来说更加易得,这简直就是随处可见的元素。当然也不是食盐氯化钠那么简单,但是诸如橄榄石型NaFePO4磷酸铁纳成本如果量产化必然是低于磷酸铁锂。
 
钠离子电池和当前的锂离子电池原理基本相同,放电变NA+,子电池正极材料主要有钠过渡金属氧化物(如 NaMnO2)、钠过渡金属磷酸盐(如 Na3V2(PO4)3)、钠过渡金属硫酸盐(如 Na2Fe2(SO4)3)、钠过渡金属普鲁士蓝类化合物(如Na2FeFe(CN)6)等几大类。高能量密度钠离子电池负极材料中,无定型碳材料(包括软碳、硬碳)是当前钠离子电池的主流,这和锂电池石墨有所区别。负极集流体以铝箔代替铜箔,成本也随之下降。当前钠离子电池普遍落地的能量密度在130-150Wh/kg之间,密度依然低于磷酸铁锂。当前磷酸铁锂开发较为充分。也许未来钠离子电池不会直接和锂电池在电动车领域进行竞争,但是对于低速车辆,电瓶车,以及未来无人驾驶领域将会有更加广泛的应用,介于其更好的稳定性,市场认为其未来市场需求应该会达到百亿规模。
 
当前钠离子电池还不能替代锂电池,但是很多企业作为备用电池方案进行技术探索。原理简单、成本低廉、稳定性高,解决了锂电池的一部分痛点。但无法解决续航能力。当然成本低廉本身,可能会让钠离子电池的车辆在换电方案上有更加突出的表现。当然,如今最大的问题还是降低成本,提升能量密度到极限水平。
 
本轮钠离子电池的关注,起源于宁德时代,但宁德时代只是将其作为备用选项。
 



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