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                小荷才露尖尖角,鈉電何時競風流

                專欄:行業資訊發布時間:2022-04-11作者:

                2019年,中科海鈉推出全球首個100千瓦時鈉離子電池儲能電站;

                2021年6月28日,全球首個1MWh鈉離子電池儲能系統在太原投入運營;

                2021年7月29日,鋰電巨頭寧德時代強勢發布第一代鈉離子電池,計劃于2023年形成基本產業鏈;

                2021年12月,全球首條5GWh鈉離子電池規?;慨a線落戶安徽阜陽,預計一期1GWh將于2022年正式投產……

                在鋰離子電池行業鋰價爆漲、產能缺口焦慮不斷加碼時,小兄弟鈉離子電池捷報頻傳,初露崢嶸,鈉離子電池到底何時才能真正緩解儲能燃眉之急?
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                圖片來源:搜狐新聞圖片

                一、鈉離子電池簡介

                鈉離子電池是一種二次電池,主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作。充電時,Na+從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極;放電時,Na+從負極脫嵌,經過電解質嵌入正極。與鋰離子電池工作原理相似,鈉離子電池由正極材料、負極材料、電解液、隔膜等主要材料組成。
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                圖片來源:搜狐新聞圖片

                上世紀70年代,科技人員先后開始了鋰離子電池、鈉離子電池研究,由于鋰離子電池研究率先取得了突破進展,并在上世紀90年代成功商用,導致人們把主要研究方向轉向了鋰離子電池,鈉離子電池的研究一度處于緩慢和停滯狀態。隨著便攜電子設備和新能源電動汽車的飛速發展,鋰離子電池的生產制造規模迅速擴大,導致鋰資源大量消耗和價格瘋狂上漲。2010年后,為了緩解資源焦慮,部分科技人員又把注意力又轉向了鈉離子電池研究,并在之后的十多年間取得了突破性發展。

                二、鈉離子電池優缺點

                目前,鈉離子電池的主要缺點是能量密度相對較低、循環壽命不夠長。但我們相信,隨著新材料、新工藝的不斷完善,鈉離子電池的能量密度和循環壽命一定會得到顯著提升。業界普遍認可鈉離子電池將是繼鋰離子電池之后極具發展前景的電池,主要有以下幾個方面的原因:

                第一,鈉資源豐富,分布廣泛,成本低廉。

                第二,鈉離子電池可以在-40℃到80℃的溫度區間正常工作,-20℃的環境下容量保持率接近 90%,高低溫性能優于鋰離子電池。

                第三,安全性高。鋰離子電池由于材料、生產工藝等原因易導致熱失控,而鈉離子電池在過充、過放、短路、針刺、擠壓等情況下不起火,不爆炸。

                第四,倍率性能好,快充具備優勢。充電時間只需要15分鐘左右就可以充電80%以上,目前量產的三元鋰電池即使是在直流快充的加持下,將電量充至80%以上通常需要至少30分鐘的時間。

                第五,鈉離子電池與鋰離子電池工藝兼容,對于現有鋰離子電池生產設備、產線可以實現快速切換,進而實現鈉離子電池的快速布局。

                第六,環境友好。

                三、鈉離子電池最新發展狀況

                2022年3月26日,中科海鈉CEO唐堃博士在CCTV-10科教頻道中表示,現在的鈉離子電池處于5、6年前的磷酸鐵鋰電池所處的階段?;叵?016年,當時高鎳三元高歌猛進,是動力鋰離子電池的不二選擇,磷酸鐵鋰電池因能量密度低完全被三元電池壓制。由此,我們可以推斷,鈉離子電池具有光明的應用前景,但離真正的產業化規模生產和應用還有很長一段路要走。原因如下:

                第一,能量密度有待進一步提高。最新資料顯示,寧德時代公布的鈉離子電池單體能量密度達到160wh/kg,已是目前的最高能量密度,這和鋰離子電池能量密度還有較大差距。

                第二,循環壽命有待提高。目前,鈉離子電池的循環壽命在2000次以下,實驗室測試可以做到5000次,科技人員的目標是把循環壽命提升到10000次,這樣可以大幅降低電池使用成本。

                第三,形成健全的產業鏈還需要時間。盡管鈉離子電池可以兼容使用鋰離子電池生產設備,但從上游電池材料到下游應用市場還沒有形成健全的產業鏈。

                第四,國家產業政策支持還不夠具體。盡管國家鼓勵包括鈉離子電池在內的新能源產業發展,但至今沒有一個專門針對鈉離子電池發展的政策出臺,更沒有像當初鼓勵鋰離子電池發展的補貼措施。這也在一定程度上表明,鈉離子電池盡管呼聲很高,勢頭很猛,但還沒有到需要政府臨門踢一腳的時候。
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                歐美克Topsizer Plus激光粒度分析儀

                四、鈉離子電池的應用前景

                基于鈉離子電池在成本、能量密度、循環壽命及環保性等方面的特點,我們相信,在大規模產業化之后,鈉離子電池具有很高的性價比。在未來相當長時間內,鈉離子電池與鋰離子電池優勢互補,各自滿足不同的細分市場需求。

                在動力電池領域,鈉離子電池主要用于電動工具、兩輪電動車、低速電動車、電動船舶、公共汽車、工程車、物流車、農用車等對能量密度要求相對較低的市場。

                在儲能電池領域,鈉離子電池主要應用于家庭儲能、通信基站、數據中心、風力電站、光伏電站等對成本要求較高、而對體積要求相對較低的規模儲能領域。

                總之,在全球大規模儲能產業快速發展的今天,作為最接近鋰離子電池技術的鈉離子電池將憑借其獨特的優勢在儲能領域擁有廣闊的用武之地。隨著鈉離子電池技術的不斷進步和產業的逐步完善,鈉離子電池的商業化進程會不斷加速,高性價比的鈉離子電池將在未來的3-5年內給我們提供更多驚喜的選擇。

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