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ag试玩网站跨时代钠电池即将发布 电动车缺陷将



  电动车行业向来是可持续发展的先行者,国家大力支持电动车技术发展,社会上也有越来越多的人选择购买操作性强、轻便环保的电动车。但与此同时,电动车也有显著劣势。

  相较于传统汽车,电动车广泛采用的锂电池稳定性较差、自燃率高,ag试玩网站因此在炎炎夏日,常有电动车自燃的新闻。而安全稳定从来是民用车的生命,如不解决这个问题,电动车的发展将遭遇巨大瓶颈。

  但就在7月29日,国内新能源汽车电池技术的优秀代表宁德时代发布了旗下第一款钠离子电池,宣称具有更好的稳定性,算是向锂电池提出了挑战,大家都很看好。那这是否代表着钠电池时代的来临?电动车领域的难题会随着钠电池的到来迎刃而解吗?

  如今锂电池算得上是应用最广泛的电池种类,除了电动车,我们日常使用的电脑、手机及大部分电子产品都是以锂电池为能源。目前主要的锂电池有三元锂和碳酸铁锂电池,两种电池相互交替发展,不断将锂电池技术带到更高水平。

  从1912年锂金属电池研究到70年代锂离子电池的提出,锂电池逐渐成为代替石化能源的主力军,一度被认为是未来能源的代表和发展方向,主要是因为其有以下显著优点。

  首先是放电率低,带来电压稳定。锂电池最初用在心脏起搏器上,就是因为起搏器对电压恒定要求高,而锂电池因其自放电率低,电压稳定保持在3.2V以上,获得初步发展。而电压的稳定对电动车及其他电器性能和零部件寿命稳定极其重要。

  其次是锂电池的轻便性,锂电池之前是铅蓄电池的时代,电子设备不断向小型化发展,以及各种多功能模块对电器内部空间占用更多,要求电池体积越小越好,因此锂电池随着电器设备的趋向逐渐取得优势地位。应用于电动车上,锂电池的轻便性使得电动车制动、提速性能更好,重量更轻。

  其实以上优点对电池只能算作锦上添花,真正使锂电池广泛应用的优点是其能量密度很大。而电动车发展正是得益于电池的能量密度的大幅提高,可与化石能源一较高下。相较于铅蓄电池,锂电池能量密度可达460-600Wh/kg,能完成快速充电,同时提供足够动力。这也是锂电池获得比钠电池和其他种类电池更快发展的原因。

  但万物都有其两面性,锂电池的高能量密度是以其更低的安全稳定性为代价的。虽然现在的锂电池采取安全阀、各班材料、开关元件作为三重保护机构,但是锂元素自身的活泼性能决定其安全隐患很难完全消除。因此即使锂电池不断发展,爆炸、自燃事故还是层出不穷。

  技术不断向前发展,锂电池安全性问题也必将不断向完全解决前进,但真正驱动人们寻找锂电池替代品的还是其成本问题。

  锂电池是可再生能源,锂元素却是比石油储量小得多的不可再生资源,而且分布极不均匀,仅南美和澳洲就占据了全球66%的锂。我国储量虽排名世界第六,但提取锂元素的技术不高,总体仍需要大量进口国外。

  锂元素随着锂电池的广泛使用逐渐成为战略资源,大量依靠进口难保未来不面临卡脖子的问题,因此随着电动车快速发展,寻找锂的替代元素成为当务之急。

  因此宁德时代推出的钠电池被人们认为是中国新能源的革新之作。那为何取代者偏偏是钠电池呢?

  首先是钠电池的化学性能。金属元素能够作为电池材料就是因为金属离子的不断转移产生充放电流,锂元素性质活泼,而钠元素同样能够有效储存离子,两者作用原理相同。但钠在元素周期表中排在第11位,比锂元素化学性能更稳定,因此自燃率更低,安全性也有了根本上的提高。

  其次就是钠元素成本问题,钠的全球储量很高乃至几乎相当于无限,海水中含有大量氯化钠,在地壳中钠离子丰度约为2.36%,锂离子仅有0.002%。仅在我国已探明储量就有13亿吨,并且我国提取钠的技术完善,基本可以实现自给自足。物以稀为贵,钠的巨大储量带给钠电池价格上的绝对优势,也正因为如此,宁德时代推出的钠电池宣称成本降低了30%。反观锂,已经从最初的3.8万一吨飙升到16万一吨。

  钠电池的另一个显著优势就是充电速度更快。此次宁德时代发布的钠电池仅需15分钟就能充满80%,相较于锂电池少了将近二十分钟,意味着加个油的时间就能充好电。现在的电子产品都在追求快充,满足人们日益加快的生活节奏,钠电池的这一特性完美适应市场要求,因此其发展空间应该是很好的。

  综上所述,钠电池拥有锂电池的优点,也改善了锂电池的缺点,那为何一开始各国家企业着重发展的是锂电池而非钠电池呢?直到现在,钠电池才进入公众视野?

  钠电池拥有众多优良性能的同时,也有一个在过去看来“致命”的缺陷,就是钠离子体积较大。由此造成钠电池对于电池结构稳定性、电极材料和动力学性能的要求极高。虽然钠的成本低,但制造钠电池需要的工艺远高于锂电池,而且还要找到合适的电极材料,才能支持钠离子的转移活动。如此一来,整体成本上钠电池还是比锂电池高。

  早在2010年开始,为了寻找新能源上更多的可能性,一些欧美公司已开始研究钠电池,美国能源部也十分支持钠电池研究,直到2012年日本公司研制出了一种新的正电极材料,才使钠电池有了跨越式的发展,但还是未能满足大规模商用的成本、技术要求。我国在钠电池的研究上也从未松懈,但同样受制于电极材料和工艺。

  因此,宁德时代发布的钠电池也是得益于正负电极材料的突破。据官方介绍,这款钠电池的正负极材料分别使用了电子结构重新排列的普鲁白材料和具有特殊孔隙结构的硬碳材料,是具有克容量高、易脱嵌、优循环特性的新材料。

  因此宁德时代推出的钠电池引起了不小的轰动,很多人认为是我国新能源的突破,将会把我国新能源发展带入新的时代,钠电池的优势加之宁德时代针对性的突破,确实有这样的潜力。但这真的是完美电池吗?还需要两面看待。

  其实钠电池相对于锂电池还有一个劣势,就是能量密度低。这意味着相同重量的钠、锂电池,钠电池的功率小,电动车就跑得慢,要想达到同样的动力性能,就要多装电池,增加重量,又影响了动力性能。

  比如通常三元锂电池的能量密度能达到300Wh/kg,宁德时代的钠电池仅有150Wh/kg,只有前者的一半。

  尽管宁德时代为了兼顾低成本和能量密度采取了AB电池方案,就是在电池包里混合使用钠电池和锂电池,用一定比例的锂电池弥补能量密度,但这也意味着我们还不能完全摆脱锂电池,而且不同电池组合也无形间增加了后期维修成本。尽管宁德时代也表示,要将下一代钠电池的能量密度提高到200Wh/kg,但我们还不能过早地乐观。

  但也不能因此完全否定钠电池的突破,能量密度低虽然不适合小型家用轿车,但如果在大型工程机械上安装大量钠电池,还是能达到不小的能量密度,并且钠成本更低,安全性更强。因此宁德时代也将钠电池首先放到了乘车之外的场景,基于电动化的无人矿山就是典型例子。根据媒体报道,如果能实现矿山机械的电动无人化,可以提高30%的生产效率,降低46%成本。

  就如同锂电池最初因心脏起搏器的发展而发展,大型机械给钠电池以足够的市场作为进一步发展的后盾。

  虽然宁德时代发布的钠电池尚不能排除炒作的嫌疑,而我们也应用理性的眼光看待这款钠电池对我国新能源发展的作用。但至少这代表钠电池发展走出了极其重要的一步,电极材料基本已经解决,下一步就是在提升能量密度的道路上披荆斩棘。

  我们也应该给予中国科技企业和研发机构以充足的信心,一步一个脚印向前发展。提高电池性能的同时也应持续支持新能源汽车发展,加快充电站的普及。在内燃机时代我们没有走在最前列,在新能源时代我们一定要把握好这一历史机遇。