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2021年12月08日 | 科普钠离子电池,2023年大幅降低电动车成本,三元锂替代品

2021-12-08 来源:选车侦探

随着新能源市场的进一步扩大,如何增加电池的容量、增加电动车的续航能力,以及降低电池的成本,都是时下最热的研发方向,今年7月底,一家大型电池供应商也推出了新概念电池--钠离子电池,计划未来作为三元锂的替代品,那么钠离子电池到底有何优势,为何说是“游戏规则改变者”,能量密度如何,下面我们就来详细分析。

钠离子电池有什么特别之处?


新的钠离子电池专预计量产时间为 2023 年,也就是未来的电池发展方向,钠离子电池由普鲁士白阴极和硬碳阳极组成,锂离子电池中使用的主要阳极石墨不能用于钠离子电池,因为它不能存储较多的钠离子。相反,由不可石墨化、非结晶和无定形碳结构组成的无序碳材料(称为“硬碳”)是目前首选的钠离子阳极。其能量密度达到 160 Wh/kg,接近磷酸铁锂。

与目前广泛使用的锂离子(Li-ion)电池相比,钠离子电池的缺点是具有较低的能量密度和循环寿命,但在较宽的工作温度范围内表现更好,此外更安全。钠离子电池具有与锂离子电池相似的工作原理,并且由于其不含锂的特性,预计至少比三元锂便宜20%。

然而,隔膜和电解液的成本可能很高,导致钠离子电池的成本更高,因此隔膜和电解液是钠离子电池的设计难点。相比三元锂,钠离子电池的低温性能更好,正常工作温度区间是-20度到60度,三元锂的合理工作温度区间是15-35度。钠离子电池在零下20°C 时保持 90% 的高容量,这让冬天用车更加便捷,尤其在北方地区,让冬天用车和夏天一样,无需担心一些车续航减半的问题。

钠离子电池是锂离子电池的低成本替代品?

原材料不仅在电池的性能中起着关键作用,而且在成本方面也起着关键作用。以 LFP磷酸铁锂和锂锰钴氧化物 (NMC) 三元锂电池为例,材料分别占电池组价格的 30% 和 46%,这意味着如果降低材料的价格,电池的价格也会大幅降低。

此外,钠离子电池对锂、钴和镍材料未来成本上升带来的影响更低。如果所有材料价格上涨 10%,Na-ion钠离子电池材料成本只会增加 0.8%,而磷酸铁锂和三元锂NMC 532成本将分别增加 3.2% 和 4.6%,这也是从另一个角度避免以后电池的成本进一步上升。

根据分析,由于原材料价格上涨,钠离子电池作为一种无锂技术,有可能减轻目前落在 LFP 和 NMC 电池电芯上的供应链压力,因此必定成为未来各大厂家投入研发的方向,也是低成本替代品,适用于A级家用电动车。

钠离子电池对普通消费者有何影响?


与锂离子电池在储能领域、便携式电子产品、电动汽车和大规模储能领域的大量部署相比,钠离子电池仍处于小规模试产的研究阶段。但在下一代技术调用和成本降低的推动下,厂家开始竞争,研发速度也会发生变化。


根据CATL宁德时代的预测,钠离子电池有望在乘用车和储能领域取代部分磷酸铁锂份额,到 2030 年将达到 20 GWh。 成本节约令人难以置信:生产1 GWh的钠离子电池将节省 41% 的材料费用,这代表着钠离子电池价格比磷酸铁锂更低,一台15万的电动车价格可能会降低至12万元。


除此之外,2030 年,钠离子电池将推动 8.2万吨铝、钠和硬碳的需求,与锂离子电池相比,这是一个新的材料市场,铝、钠和硬碳生产厂家也会推动钠离子电池的发展。


选车侦探观点:以宁德时代为代表的电池制造商将在2023年量产钠离子电池,对于消费者来说,电动车的成本更低,虽然续航有所降低,但安全性和低温工作能力都更好,是一种值得期待的电池技术。你觉得钠离子电池未来会替代原材料稀缺的三元锂吗?欢迎讨论。


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