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                    颠覆锂电池KB体育官网登录KB体育官网登录,钠电池做得到吗?
                    2021-05-27

                    新能源车火热KB体育官网登录,锂电池需求蹭蹭上涨。但如今,钠离子电池又将横空出世,吸引了市场的目光KB体育官网登录。

                    5月21日上周五KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录,宁德时代董事长曾毓群在股东大会上透露KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录,将于今年7月份左右发布技术已经成熟的钠电池KB体育官网登录,由于系新推出,钠电池可能比锂电池贵KB体育官网登录KB体育官网登录。

                    钠电池是什么KB体育官网登录?与锂电池有什么差别?未来的应用路线如何KB体育官网登录?这都是投资者十分关注的问题。

                    什么是钠电池KB体育官网登录?

                    钠电池其实并非是一种全新的电池技术路线,最早于20世纪70年代被首次提出,只是目前仍处于产业化初期。

                    钠电池与锂电池具有相似工作原理:依靠钠离子在正极与负极之间可逆地迁移实现充放电,正极和负极均由允许钠离子可逆地插入和脱出的插入型材料构成KB体育官网登录。

                    但就核心定位而言,钠电池主打性价比KB体育官网登录KB体育官网登录。

                    正极方面KB体育官网登录,和锂离子电池正极不同KB体育官网登录KB体育官网登录,钠离子电池的高价态过渡金属选择多为铜、铁、镍KB体育官网登录KB体育官网登录、锰等,也有锂掺杂手段使用KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录。

                    充放截止电压多在2.5-4.2V范围KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录,比容量在70-130mAh/g之间(相对高比容量体系的电压稍低)KB体育官网登录KB体育官网登录。前瞻性的研究还包括引入晶格氧KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录、类似富锂正极的“富钠”正极材料(首次比容量超过200mAh/g)构建等。

                    负极方面KB体育官网登录KB体育官网登录,和在锂离子电池中的行为不同,石墨在含有碳酸酯电解液的钠离子电池中的可逆比容量却不足50mAh/g,不足以作为质优价廉的负极材料KB体育官网登录KB体育官网登录。

                    相比之下各类无定型碳材料的可逆比容量在200-400mAh/gKB体育官网登录,甚至还有进一步的提升空间KB体育官网登录。

                    与锂电池相比KB体育官网登录,钠电池有何优势KB体育官网登录?

                    中国科学院物理研究所KB体育官网登录、中科海钠科技有限责任公司的容晓晖KB体育官网登录、陆雅翔KB体育官网登录、胡勇胜等几位研究员KB体育官网登录,曾在储能领域核心期刊《储能科学与技术》上发表题为《钠离子电池:从基础研究到工程化探索》的文章KB体育官网登录。

                    文中称,相比于锂电池KB体育官网登录KB体育官网登录,钠电池的优势如下:

                    ①钠资源储量丰富,分布均匀,成本低廉KB体育官网登录KB体育官网登录;②钠离子电池与锂离子电池的工作原理相似KB体育官网登录,与锂离子电池的生产设备大多可兼容;③由于铝和钠在低电位不会发生合金化反应KB体育官网登录,钠离子电池正极和负极的集流体都可使用廉价的铝箔;④在固态电池中,可设计双极性电极, 在同一张铝箔两侧分别涂布正极和负极材料,将这样的极片周期堆叠KB体育官网登录KB体育官网登录,在一个单体电池中实现更高电压,并可节约其他非活性材料以提高体积能量密度KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录;⑤钠离子的溶剂化能比锂离子更低,即具有更好的界面离子扩散能力KB体育官网登录KB体育官网登录;⑥钠离子的斯托克斯直径比锂离子的小,相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率,或者更低浓度电解液可以达到同样离子电导率;⑦根据目前初步的高低温测试结果,钠离子电池高低温性能更优异KB体育官网登录KB体育官网登录;⑧在所有安全项目测试中,均未发现起火现象KB体育官网登录,安全性能更好KB体育官网登录。

                    研究者还比较了铅酸KB体育官网登录KB体育官网登录、铁锂和钠离子电池的综合性能KB体育官网登录KB体育官网登录。根据其分析KB体育官网登录,钠离子电池的能量密度KB体育官网登录KB体育官网登录、循环寿命相比于铁锂稍差KB体育官网登录,但是成本具备一定优势(约1/3),低温容量保持率更高KB体育官网登录,耐过放能力强KB体育官网登录。

                    和铅酸电池相比KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录,则除考虑回收的成本无优势外,其他方面的技术指标实现全面大幅超越。

                    钠电池KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录,短处在哪儿KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录?

                    华金证券在研报中指出KB体育官网登录,钠电池的四大主要问题在于:

                    1KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录、钠离子的离子半径大于锂离子,导致钠离子无法嵌入石墨材料KB体育官网登录。钠离子电池需要采用硬碳或其他负极材料KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录,能量密度低于石墨材料。2KB体育官网登录、更大的尺寸使钠离子KB体育官网登录KB体育官网登录,很难嵌入发生化学反应所在的电极晶体结构中KB体育官网登录KB体育官网登录,导致钠离子的移动速率就比较慢,影响钠离子电池充KB体育官网登录、放电速率KB体育官网登录KB体育官网登录。3KB体育官网登录、钠离子嵌出电极的晶体结构也较难KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录,导致电池可逆性差KB体育官网登录KB体育官网登录,能量密度利用率低KB体育官网登录,多次充放电后的能量密度下降速度快KB体育官网登录。4KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录、主流的钠离子电池正极材料NaMnO4KB体育官网登录、Na3V2(PO4)3KB体育官网登录KB体育官网登录、Na2Fe2(SO4)3等KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录,理论能量密度不及三元锂KB体育官网登录KB体育官网登录,实际能量密度较磷酸铁锂低KB体育官网登录。

                    中信建投也在研报中表示KB体育官网登录KB体育官网登录,电池系统方面,磷酸铁锂单体容量相比于钠离子电池有数量级的领先优势KB体育官网登录,这使得钠离子电池在成组方面可能存在劣势;钠离子电池相对较高的内阻意味着电池的温度管控难度可能较高KB体育官网登录KB体育官网登录,能量循环效率也较差KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录。

                    未来什么路线KB体育官网登录?

                    分析师普遍认为KB体育官网登录KB体育官网登录,钠电池暂无替代锂电池成为动力领域主流技术的可能性KB体育官网登录,更多的是一种技术储备和补充KB体育官网登录。

                    光大证券测算称KB体育官网登录KB体育官网登录,中国锂盐生产超过60%的锂原料需要进口KB体育官网登录KB体育官网登录,对外依存度较高。而钠元素相对锂元素而言并不稀缺KB体育官网登录,因此开发钠离子电池可作为未来有效的技术储备和补充KB体育官网登录KB体育官网登录。

                    中信建投推测认为,如进展顺利KB体育官网登录,钠离子电池有望大幅度取代铅酸电池KB体育官网登录,甚至部分替代锂离子电池KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录。

                    如用于上汽通用五菱的五菱宏光MINI EV(工况续航120/170kmKB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录,电池系统能量密度100Wh/kgKB体育官网登录KB体育官网登录,起售价2.98万元)KB体育官网登录KB体育官网登录,或可实现综合性能持平、成本降低1000-1500元的效果KB体育官网登录;如用于5G基站备用电源,其弱点几乎完全被规避,而且优势得以发挥KB体育官网登录。

                    上述券商估计,钠离子电池有潜力用于储能电站KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录、备用电源、电动自行车KB体育官网登录KB体育官网登录、低速乃至稍高性能指标电动车KB体育官网登录KB体育官网登录KB体育官网登录。

                    中泰证券同样认为KB体育官网登录,钠电池未来应用场景或主要集中于储能KB体育官网登录、低速新能源车及小动力领域KB体育官网登录KB体育官网登录,锂离子电池仍是新能源汽车电池主流技术路线KB体育官网登录。

                    假设在2025年储能需求达到90gwhKB体育官网登录,钠离子电池在渗透率达到30%-80%,则碳酸锂需求量约减少1.70-4.54万吨,而碳酸锂届时的总需求量将达到100万吨以上KB体育官网登录,钠离子电池的应用不改碳酸锂中长期高景气周期。

                    华金证券也称,钠离子电池技术是锂离子电池的有效补充KB体育官网登录KB体育官网登录,但考虑到其理论能量密度低于三元锂电池KB体育官网登录,该短板或将导致钠离子电池永远无法在高端车型上实现大规模的应用。钠离子电池有望在储能市场和低端动力电池市场对锂离子电池实现部分替代KB体育官网登录KB体育官网登录。



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