近日，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群在公司股東大會(huì)上透露，將于今年7月份左右發(fā)布鈉電池。曾毓群表示，由于是新興的電池技術(shù)，鈉離子電池不是剛推出來(lái)就很便宜，因?yàn)槟壳暗墓?yīng)鏈規(guī)模還很小，不夠成熟，鈉離子電池可能比鋰離子電池貴一些。

目前，電動(dòng)車發(fā)展勢(shì)頭正旺，而三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池早已經(jīng)是人們熟知的技術(shù)路線，比亞迪也創(chuàng)新發(fā)布了刀片電池，但為什么寧德時(shí)代會(huì)突然發(fā)布鈉離子電池呢?其實(shí)答案早在今年1月就已經(jīng)露出端倪。

作為曾毓群博士生導(dǎo)師的陳立泉院士在第七屆中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇上表示：“全世界的電能都用鋰離子電池儲(chǔ)存根本不夠，所以我們一定要考慮新的電池，鈉離子電池是首選。全世界鋰的含量是相當(dāng)少的，只有0.0065%，鈉的含量2.75%，應(yīng)該說(shuō)鈉的含量相當(dāng)多。”

目前，由于新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚處在初期階段，鋰離子電池作為儲(chǔ)能材料的稀缺性尚未完全顯現(xiàn)，而鋰離子電池價(jià)格高昂只是鋰資源稀缺的一個(gè)側(cè)面。

據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2018年報(bào)告顯示，全球鋰資源儲(chǔ)量約5300萬(wàn)噸，其中阿根廷占18.5%、玻利維亞17.0%、智利15.8%、中國(guó)13.2%、美國(guó)12.8%、澳大利亞9.4%。作為全球第四大鋰儲(chǔ)量國(guó)，我國(guó)的鋰資源現(xiàn)狀并不樂(lè)觀，目前我國(guó)80%的鋰資源供應(yīng)依賴進(jìn)口，是全球鋰資源第一大進(jìn)口國(guó)。

鈉離子電池并不是新鮮事物，其發(fā)展研究可以追溯到上世紀(jì)70年代，目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有近二十家企業(yè)布局鈉離子電池產(chǎn)業(yè)，其中包括英國(guó)FARADION公司、美國(guó)Natron Energy公司、法國(guó)NAIADES計(jì)劃團(tuán)體、日本岸田化學(xué)、松下以及我國(guó)的中科海納等公司。其中歐洲和日本因?yàn)橘Y源匱乏更注重鈉離子電池的開發(fā)。

我國(guó)鈉離子研發(fā)雖然晚于其他國(guó)家，但目前在技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)上已經(jīng)初具規(guī)模。以寧德時(shí)代為主的電池巨頭公布鈉離子電池的研發(fā)進(jìn)程，也為鈉離子電池發(fā)展注入了新的動(dòng)力。

解析鈉離子電池

離子電池的工作原理是通過(guò)鈉離子在電極之間的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程。與鈉離子電池工作原理略有不同的是，鋰電池是通過(guò)鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)充放電，而鈉電池是由鈉離子在正負(fù)極之間的嵌入、脫出實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移。

以下為鈉離子電池的主要組成部分：

正極材料：層狀過(guò)渡金屬氧化物(NaxTMO2)、聚陰離子化合物、普魯士藍(lán)類似物(PBA，Na2M[Fe(CN)6]，其中 M = Fe, Co, Mn, Ni, Cu, 等等)是目前最具發(fā)展前景三類材料。

負(fù)極材料：軟碳、硬碳、過(guò)渡金屬氧化物等，考慮負(fù)極材料的成本、穩(wěn)定性、循環(huán)性能等指標(biāo)，目前商業(yè)化的鈉離子電池產(chǎn)品所使用的負(fù)極幾乎都是硬碳。

電解質(zhì)：鈉鹽+溶劑，除鈉鹽之外，溶劑與鋰離子電池差別不大。

隔膜：與鋰離子電池基本相同。

外形封裝：圓柱、軟包、方形，與鋰離子電池基本相同。

制備工藝：與鋰離子電池基本相同。

鋰&鈉電池的性能對(duì)比

1.能量密度

鋰離子電池能量密度優(yōu)于鈉離子電池。

由于鈉離子的離子半徑大于鋰離子，導(dǎo)致鈉離子無(wú)法嵌入石墨材料。所以鈉離子電池必須采用硬碳或其他負(fù)極材料，這導(dǎo)致鈉離子電池能量密度低于使用石墨材料的鋰離子電池。

據(jù)介紹，鈉電池的平均能量密度在90-150Wh/Kg，相比鋰電池的250Wh/Kg，能量密度偏小。按照鋰電池250Wh/Kg能量密度計(jì)算，則鋰電池的重量為400公斤，鈉電池以150Wh/Kg計(jì)算，重量會(huì)增加至約650公斤。因此，預(yù)計(jì)鈉離子電池的在儲(chǔ)能系統(tǒng)、短程電動(dòng)汽車、電力公司的備用電源等方面具有較大的替代潛力。

2.成本

鋰離子電池成本遠(yuǎn)高于鈉離子電池。

鈉離子電池少用或者幾乎不用稀有金屬。由于鋁和鈉在低電位不會(huì)發(fā)生合金化反應(yīng)，鈉離子電池正極和負(fù)極的集流體都可使用廉價(jià)的鋁箔。因此可以盡可能降低其他貴金屬的使用量。

3.資源儲(chǔ)備

鈉元素的儲(chǔ)量是鋰元素的1000倍。

鈉是地殼中第六豐富的元素(前六：氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉)，而且在地球上分布非常均勻，地球中的鈉含量占比約2.5%-3.0%，大約是鋰元素的1000倍。

4.安全性能

鈉離子電池安全性優(yōu)于鋰離子電池。

根據(jù)目前初步的高低溫測(cè)試結(jié)果，鈉離子電池高低溫性能更優(yōu)異。在所有安全項(xiàng)目測(cè)試中，均未發(fā)現(xiàn)起火現(xiàn)象，安全性能更好。

鈉離子電池現(xiàn)狀

目前，更多的行業(yè)聲音認(rèn)為鈉離子電池暫時(shí)無(wú)法完全替代鋰離子電池，鈉離子電池更多的是作為一種技術(shù)儲(chǔ)備。

由于鈉離子電池的能量密度方面有明顯的劣勢(shì)，因此在商用車方面無(wú)法完全取代鋰離子電池。不過(guò)鈉離子電池在循環(huán)壽命與磷酸鐵鋰電池相當(dāng)，在安全性方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此比較適合對(duì)能量密度要求不高，但是對(duì)成本比較敏感的應(yīng)用場(chǎng)景。

由此可見(jiàn)，鈉離子電池未來(lái)應(yīng)用場(chǎng)景或主要集中于儲(chǔ)能、低速新能源車及小動(dòng)力領(lǐng)域，鋰離子電池仍是新能源汽車電池主流技術(shù)路線。

目前鈉離子電池仍然處于產(chǎn)業(yè)化的早期階段，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，在新能源汽車方面都不可能取代鋰離子電池，兩者更多的是互補(bǔ)關(guān)系，各自滿足不同細(xì)分市場(chǎng)的應(yīng)用需求。

同時(shí)，在產(chǎn)業(yè)鏈的完善、產(chǎn)品系列的豐富、性能的成熟、標(biāo)準(zhǔn)的制定、市場(chǎng)的認(rèn)可等方面，鈉離子電池仍然有很長(zhǎng)的路要走。

(張學(xué)坤)