鈉離子電池會(huì )取代鋰離子電池嗎?

鋰電池上游原材料價(jià)格上漲，鈉離子電池替代需求擴大，目前，包括寧德時(shí)代、中科海鈉在內多家公司已經(jīng)提出2022-2023年實(shí)現中試、產(chǎn)能落地的目標，從儲能到動(dòng)力，鈉離子電池需求擴大，產(chǎn)業(yè)鏈加速布局;近期鈉甚至有投資者放話(huà)鈉離子電池未來(lái)定能取代今時(shí)今日的鋰離子電池成為新能源電池的主流，那鈉離子電池是否真的會(huì )鈉離子電池會(huì )取代鋰離子電池呢，下面我們來(lái)一起看看吧!

一、鈉離子電池為什么這么少見(jiàn)?

鈉離子電池其實(shí)在電池界其實(shí)不是新技術(shù)，在上個(gè)世紀七十年代就已經(jīng)提出，諸多科研機構開(kāi)始了對鈉離子電池的研究工作，其工作原理與鋰離子電池類(lèi)似，利用鈉離子在正負極之間嵌脫過(guò)程實(shí)現充放電過(guò)程，但研究成果并不理想，主要原因就是因為鈉離子本身體積較大，所以在充放電過(guò)程中的運動(dòng)會(huì )耗費更多的能量，為了增加能量密度就又必須同一時(shí)間內增加更多的鈉離子密度，對于正負極材料結構是極大的挑戰，因此現在很少看到鈉離子電池。

二、為什么要重新推出鈉離子電池?

1、安全性和高低溫性能優(yōu)異

眾所周知，鋰離子電池內阻較低，因此高溫工作狀態(tài)下容易發(fā)熱升溫影響電池效率，在低溫情況下會(huì )損失大量能量。與鋰離子電池相反，鈉離子電池內阻較高，瞬時(shí)發(fā)熱量較低，甚至鈉三元熱箱絕熱測試400℃才釋放氧氣，比鋰三元高出快200℃。此外，鈉離子電池能夠在-40℃到80℃的溫度區間內工作，高低溫表現優(yōu)于鋰離子電池。

2、超高的充放電倍率

鈉離子電池結構是開(kāi)放式的3D結構，且鈉離子在電解液中的溶劑化程度低，具備更高的離子導電率和正負極界面處更高的遷移效率，因此在同樣的溫度條件下，充放電倍率要比鋰離子更高，且在低溫環(huán)境下鈉離子同樣可以保持高倍率充放電，能夠適應響應型儲能和規模供電。

3、成本因素

成本因素，近年來(lái)受下游新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的大幅增長(cháng)以及外圍因素影響，鋰離子電池原材料的價(jià)格也呈現高速增長(cháng)的狀態(tài)。以碳酸鋰為例，價(jià)格已從年初的27.5萬(wàn)元/噸上漲至今日的46.9萬(wàn)元/噸，同時(shí)鋰資源的全球儲量有限，鋰元素在地殼中的含量?jì)H為0.0065%，當前全球都在瘋狂高價(jià)爭奪鋰礦資源。預計未來(lái)全球鋰資源供應緊張將長(cháng)期持續，高鋰價(jià)將是未來(lái)行業(yè)常態(tài)。與此相反的是鈉資源儲量豐富，地殼豐度為2.64%，是鋰資源的440倍，且鈉資源分布廣泛、提煉簡(jiǎn)單。寧德時(shí)代推出第一代鈉離子電池，更多的也是希望鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化能幫助其在面對上游鋰礦時(shí)有更多的話(huà)語(yǔ)權。

三、鈉離子電池會(huì )取代鋰離子電池嗎?

1、能量密度是硬傷

在同樣攜帶1個(gè)電荷的情況下，鈉離子的質(zhì)量是鋰離子的將近4倍，這就對能量密度有所影響;鈉離子半徑較大，其脫嵌過(guò)程又會(huì )造成較大的體積變化，對電池壽命又有一定的影響。要獲取高能量密度需要同一時(shí)間內釋放更多的鈉離子，這又會(huì )對電池質(zhì)量和電池正負極材料提出挑戰。目前寧德時(shí)代推出的第一代鈉離子電池理論能量密度為160Wh/kg，低于自家磷酸鐵鋰電池174Wh/kg的單體能量密度，更不及比亞迪第二代刀片電池180Wh/kg的能量密度，況且鈉離子電池實(shí)際應用能量密度肯定低于理論值。對于當下新能源電池需求最高的新能源汽車(chē)而言，高續航里程才是首要標準。

寧德時(shí)代為了解決鈉離子電池能量密度不足的問(wèn)題，創(chuàng )造性提出了AB電池的混搭使用方案，也就是在單個(gè)電池包中同時(shí)集成了鈉離子電池和鋰離子電池，然后通過(guò)BMS的精準算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制，這樣可以實(shí)現取長(cháng)補短，既彌補了鈉離子電池在現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?；蛟SAB電池方案是當下鈉離子電池發(fā)展的有效路徑之一，但同時(shí)也對BMS的精準算法和實(shí)際運行的穩定性提出了更高的要求，而且最終電池pack的能量密度天花板明顯，只能算是當下的一個(gè)過(guò)渡方案而非鈉離子電池的發(fā)展趨勢。

2、鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化道路漫漫

雖然我國在鈉離子電池的研究道路上一直處于世界前列，目前多家公司包括龍頭企業(yè)寧德時(shí)代都在研究并推出鈉離子電池，且鈉離子電池與鋰離子電池結構相似，看似能夠隨時(shí)切入鋰離子電池的生產(chǎn)線(xiàn)，但是實(shí)際上當前鈉離子電池目前仍然偏實(shí)驗階段，尚未建立起像鋰離子電池那樣成熟的上下游產(chǎn)業(yè)鏈條，要知道從礦產(chǎn)到動(dòng)力電池是一個(gè)很長(cháng)的產(chǎn)業(yè)鏈，需要上千家公司經(jīng)過(guò)近三十年的研發(fā)和努力才形成當前成熟而有效的供應體系。況且鈉離子電池對于當前鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節影響巨大，尤其是正極負極材料完全不同，生產(chǎn)工藝也不一致，無(wú)法直接嵌入當前的生產(chǎn)供應體系。當下的鈉離子電池所處階段大概類(lèi)似于十年前的鋰離子電池，但并沒(méi)有足夠多供應商形成快速有效的發(fā)展體系，因此粗略判斷鈉離子電池未來(lái)的發(fā)展路徑不會(huì )像鋰離子電池這樣快速。

3、與其說(shuō)那離子電池會(huì )不會(huì )替代鋰離子電池，不如說(shuō)鈉離子電池與鋰離子電池可以互補

鈉離子電池雖然能量密度較低且產(chǎn)業(yè)化道路漫長(cháng)，不適宜規模應用于中高端乘用車(chē)市場(chǎng)，但這無(wú)法抹殺其低成本、高低溫表現和高充放倍率等優(yōu)異性能，所以鈉離子電池在對于快充能力要求較高的儲能領(lǐng)域有著(zhù)強大的天然優(yōu)勢，而鋰離子電池則可以專(zhuān)注于高速車(chē)和高端乘用車(chē)領(lǐng)域，雙方優(yōu)勢互補，形成各自專(zhuān)注應用領(lǐng)域的合理競爭局面，共同瓜分新能源市場(chǎng)這塊大蛋糕。

另一方面鋰離子電池減少應用場(chǎng)景，更加聚焦新能源汽車(chē)領(lǐng)域，也更有利于下游電池廠(chǎng)商擁有更多的話(huà)語(yǔ)權和議價(jià)權，倒逼上游鋰礦等原材料價(jià)格的穩定與趨緩，新能源汽車(chē)的價(jià)格也有望下降，這才是惠及消費者的好事，也是電池行業(yè)推動(dòng)鈉離子電池發(fā)展的主要動(dòng)力。