“钠”能许宁德时代一个什么样的将来？

终南雅士

文 | 乔伊
自汽车开启电动化发展历程以来，如今的汽车行业的变革真可谓“三天不学习，信息对不齐”。
这不，刚学会了磷酸铁锂、三元锂毕竟是什么，刀片电池和固态电池就马上颠覆你的认知。但这些新质料新技能还没有遍及，乃至都没有大规模上市应用，就又有新技能登场了。

不久前，宁德期间又来扩展了一下我们的知识面，推出了钠离子电池。毫无疑问，动力电池业界“爹地”一脱手，旧有的电池行业格局肯定又要重新改写了。
那么，钠离子电池毕竟是个什么东西？又有什么过人之处？它承载着宁德期间怎样的战略？
钠离子性能毕竟怎样？
从十九世纪开始，就已经有企业开始研发钠离子电池及其相干的技能。而在上世纪七十年代，这项研究又到达了一个高潮，但不论是采用二硫化钼和二硫化钛作为电极质料，钠离子电池的性能都没能比锂离子电池更好，这样的效果受限于钠离子自身的质料特性。因为它相较于锂离子而言更大、更重，同时在发电的过程中，钠离子电池对质料的布局稳固性要求也更高。
因而，人们选择了先研究更容易实现的技能。因此，钠离子电池只管起步很早，但直到将近十年前，它的技能才得以突破。

按照宁德期间此前发布的第一代钠离子电池的性能来看，它可以实现160Wh/kg的单体能量密度，电池系统的集成服从也可以到达80%以上。同时，这款电池还拥有非常高的快充性能，充电15分钟即可增补80%的电量。我们知道，现在主流的电池快充性能，基本必要30-40分钟，才可以到达雷同的充电效果。
固然，这些还不是全部，宁德期间给这款钠离子电池的总结是：具有高能量密度、高倍率充电、优秀的热稳固性，良好的低温性能与高集成服从。
因此，除了我们上面提到的那些电池特性外，钠离子电池还可以拥有3000次以上的循环寿命，以及在零下20°的环境下，保持90%以上的放电保持率的强大低温性能。
可以想见，假如钠离子电池技能一旦投入使用，将有效办理人们对电池充电服从的焦急、对寒冷地域使用时续航暴跌的焦急，以及电池热管理（也就是引发自燃）的焦急。
钠离子电池能取代三元锂电池吗？
看到这里，相信你的脑海中也蹦出了和我一样的题目，既然优势这么显着，它是否会对三元锂电池的职位产生肯定的威胁？
众所周知，现在主要采用镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂电池等质料的三元锂电池最大的优势是能量密度更高，续航里程更远。因此，我们看到那些续航到达500公里以上的纯电动车型，基本采用的都是三元锂电池。

但三元锂电池也有相对弱势的地方，比如循环充放电的次数与磷酸铁锂电池相比就是一大弱势。同时，由于镍钴铝的高温布局不稳固，会影响高温安全性，且pH值过高易使单体电池胀气，从而可能产生自燃的风险要比整体性质更为稳固的磷酸铁锂电池更高。
别的，其低温性能也是一个亟需降服的缺点。三元锂电池在冬季低温0-5度的气温下，电量将降落到夏日的90%左右。而在更寒冷的地域，其电池的低温性能降落更为显着。因此，很多汽车厂商会偏重提出车辆颠末严格的低温测试，目的也正是希望可以大概打消用户对其低温性能的疑虑。
看起来，钠离子电池在安全性和低温性能，以致充放电服从和循环充电次数上，要比三元锂电池（三元锂电池的充放电次数国家要求是到达1000次以上，入口产品的极限次数可能到达3000次）更具优势。

但实在，钠离子电池与三元锂电池相比也有自身比力难以降服的缺点。
比如，之前我们就已经说过钠离子电池的体积相较锂离子电池更大，这使得钠离子电池要到达与三元锂电池相似的续航就必要更大车身体积来排布更多电池。固然，这就必要其在质料稳固性和动力学性能上有更严格的要求。
固然，更大的体积与更低的能量密度还带来了一个更现实的题目——续航。而这正是纯电动车现在用户焦急最为会合的地方。
这也意味着在突破这个瓶颈之前，钠离子电池并不能取代三元锂电池的现有职位。
磷酸铁锂电池职位难保
既然钠离子电池在没有很大的技能突破前并不能取代三元锂电池的职位，那么如今的另一个主流电池类型磷酸铁锂，显然受到的威胁更大一些。
相较于钠离子电池相对更为均衡的多项技能指标而言，磷酸铁锂电池的优缺点则更为显着。毕竟上，从能量密度来看，磷酸铁锂电池并不如三元锂电池，因此在续航上其劣势就非常显着。但其优点在于电池性质的稳固，因此其在极度条件下（比如严重碰撞事故）电池也不会发生爆炸，车辆的安全可以得到更有效保障。

同时，其在使用特性上的长命命特性，在钠离子电池诞生前也算非常突出。磷酸铁锂电池的循环充放电次数可以到达2000次以上，使用寿命也可到达7-8年。因此，对于一些必要短时间高频使用的营运车辆（如纯电出租车）来说，安全、长命命、以及可以高效循环充放电的优点就非常突出。
固然，与优点相比，磷酸铁锂电池的缺点也非常显着，除了此前说到的续航题目外，其低温性能也是制约其继续发展的头号题目。在气温环境为0℃时，磷酸铁锂电池的容量保持率约为60～70％，而在-10℃时，就快速降至40～55％，而当气温到达-20℃时，可使用的电量仅为标定电量的20～40％。显然，磷酸铁锂电池并不是一个可以全天候使用的电池类型。
因此，假如我们将其与此前说到的钠离子电池的优缺点举行对照，就会发现钠离子电池在险些所有性能指标上都将可以覆盖磷酸铁锂电池的缺点，取代的趋势已经非常显着。
宁德期间的未雨绸缪
宁德期间推出钠离子电池仅仅是为了取代磷酸铁锂？从产品的迭代角度上来说，可能这是一个重要缘故原由。但更关键的是，宁德期间可能已经意识到，要从根本上办理三元锂电池原质料可能遇到的危急，必要做好两手预备。

2020年末，宁德期间投资了50亿美元在印尼创建了一家锂电池工厂，并与印尼国有矿业公司PT Aneka Tambang签署镍产品供应协议，协议规定，宁德期间要确保60%的镍在印尼被加工成电池，且第一批电池将在2024年完成生产。这一工厂的创建将有效地办理中国国内镍矿石产量稀少的题目，以为不论是镍钴锰酸锂，照旧镍钴铝酸锂电池，提供足够的制造原质料。
但这还不是全部，三元锂电池重要的隔膜组件，也同样依靠入口。隔膜是锂离子电池的关键组件之一，作为电池温度控制的重要质料，同样拥有很高的技能壁垒。现在，这些质料基本被日本厂商把持。
同时，只管中国是环球前五大锂矿石资源国之一，但锂在地球上的资源总量并不多，在地壳中的含量只有0.0065%。由于我国锂矿资源有限，现在入口依靠度约为70%。而在当前环球汽车工业纷纷转向电动的整体趋势下，锂矿石资源紧张相信只是一个时间题目。
因此，想要办理这些随时可能制约三元锂电池生产的不稳固因素，必要一个更为成熟的替代方案，而钠离子电池看起来就是一个不错的选择。
钠离子电池怎样提供办理方案？
相较于比力稀缺的锂矿石资源，钠作为地壳丰度排名第六位的元素，也就是说从原质料的获取难度上，钠离子电池相较三元锂电池拥有更为显着的优势。同时，在制造本钱上，现在钠离子电池的 BOM 本钱估计在 0.2-0.3 元/Wh，不到磷酸铁锂的 70%，乃至只有三元锂的一半，可以说是极占优势。
更重要的是，在制造工艺上，钠离子电池可以实现与锂离子电池生产装备、工艺的完善兼容，产线可举行快速切换，完成产能快速布局。也就是说无需再投产全新的工厂及生产线，一旦三元锂电池的原质料短缺，宁德期间就可迅速转产钠离子电池，包管市场电池的供应，并持续取得利润。
同时，只管钠离子电池在产品特性上有其领先性，但短板也同样存在。那么宁德期间要怎样均衡这一点呢？AB电池系统办理方案，可能是一个极具创意的好点子。

实在，这个AB办理方案也非常容易明白，就是将锂离子电池与钠离子电池举行混搭，然后通过BMS（Battery Management System）系统举行控制，使两种类型的电池到达均衡。以最终获取更具优势的续航本领，并带来更好的热控制及低温性能。
显然，钠离子电池的所有优缺点都已经被宁德期间盘算得清清晰楚，而一旦2023年该类型产品投产，将有可能彻底改变未来纯电动汽车的能源情势。关于这一点，着实很让人等待。
更让人等待的是，宁德期间已经公布了下一代钠离子电池能量密度将进步至200Wh/kg，可以说最大的短板也正在快速被补上。

显然，宁德期间已经明确的告诉了我们，动力电池的未来在“钠”“锂”。可能，现在唯一能感觉到危急的，就只有磷酸铁锂电池了吧。