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长安将搭钠电池 好比汽车要装柴油机?

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钠电池,补齐锂电池不足的最佳产品?

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网易汽车2月9日报道 安全,不仅是每个成熟汽车企业的底限,也是其不断追求的上限。所以在零下30多摄氏度的牙克石,当长安汽车宣布天枢智能新安全的各种成果时,我反而没那么激动。

毕竟安全是你应该做到的。



当然从被动安全到现在的主动安全、智能安全,长安都有着不错的成绩,但是相比这些理所应当,长安联合宁德时代,开始推出搭载钠离子电池(以下简称钠电池)的新车,反而更让人感兴趣。



尤其钠电池,很可能就像内燃机时代的柴油机一样,颠覆锂电池一统动力电天下的现状。

其实钠电池和锂电池的起步研究时间都在20世纪(参数丨图片)7、80年代,由于钠电池负极镶钠能力弱、能量密度低等原因,导致在成本、性能方面没有锂电池有优势。加之90年代便携式电子产品进入爆发期,锂电池率先市场化、成熟化,成为市场中主流储能装置之一,钠电池则一直被种种技术问题困扰,没能赶上快速量产浪潮,最终默默淡出大众视野。


但是钠元素非常常见,咱们每天吃的盐里就有钠,它广泛分布于海水、盐湖和矿石中,提取相对容易。钠元素在地壳中的丰度是锂元素的4000倍,这使得钠电池在原材料供应上具有天然优势,不受地缘政治等因素的严重制约,能够有效保障能源安全。


尤其随着新能源汽车的普及,锂电池的需求量越来越大,作为贵重金属,碳酸锂价格波动非常激烈,早几年有过60万元/吨的高价,当然也有8万元/吨的低谷,剧烈的价格浮动对于相关行业并不是件好事。但是提取钠元素的碳酸钠,价格一直稳定在2000元/吨左右,成本低廉、价格稳定,才更符合大规模工业化生产规律。

所以,相比氢燃料电池,钠电池其实一直都是解决锂电池产能的重要替代品。何况,钠电池还有许多锂电池比不了的性能优势。

首先就是安全。

虽然当今锂电池通过电池管理系统、配方和封装等手段,可以大大提升其安全性,但是相比锂离子,钠离子半径更大,在充放电的使用过程中,形成枝晶的风险更低,也就更不容易造成短路,减少了隐患。

钠电池还有着200℃以上的热失控起火温度,而磷酸铁锂和三元锂电池的热失控起始温度大约为125℃和80℃。此次宁德时代带来的钠电池还进行了满电电芯的扭曲、针刺等极端试验,做到了不起火、不爆炸的成绩,甚至还能在试验后正常供电。可靠性十分出色。

此外,钠电池过冲过放的耐受性能更好,相比锂电池,充电时的发热也更少,对电池寿命影响更小,频繁充电也就更安全。


第二,钠电池拥有出色的低温性能。

虽然现在已经有厂家开始开发基于锂电池打造的固态、半固态电池,低温性能相比以往有不小的提升。但是在钠电池面前,还是被碾压的状态。

例如宁德时代此次开发的钠电池,在-30℃时的放电功率,是同电量磷酸铁锂电池的3倍;-40℃时还能保持90%的电量,而锂电池不足70%;-50℃时,完全冻透的钠电池依旧可以保持正常放电,而这个时候的锂电池,基本处于已读不回的状态了......

所以对于北方用户来说,钠电池基本无损的低温性能,又蚕食掉了内燃机为数不多的性能优势,是更符合高寒地区用户的新能源电池。

最后就是对用户感官不那么强烈的环保能力。

数据显示,钠电池的原料提取碳排放相比锂电池低约54%,在回收上,工艺也更加简单,回收率可达92%。由于在生产制造和回收上,不依赖锂电池所必须的钴、镍等稀缺金属,所以成本更低,环保压力更小。

在制造工艺上,钠电池有着与锂电池相似的工作原理,不需要进行大规模改造,就可以适配锂电池的现有生产线,电极制备、电芯组装等工艺都可以快速迁移,方便生产。据研究报告指出,现有锂电池产线改为钠电池产线仅需6-9个月,大约70-80%的设备可以改造兼容。

基于钠电池的优势,自然吸引除中国外不少国家的目光,在钠电池领域铆纷纷压下大注。美国国家能源部曾提供超30亿美元的资金支持,用来开发钠电池,但实际效果并不乐观。而欧洲、日本、韩国等国家也投入了大批资源进行开发,但收效甚微,基本停留在研发试验阶段,距离大批量大规模商业化量产还有很长一段距离。


而在钠电池的开发上,依旧是国内厂家走在世界前列,当今90%的钠电池产能均来自中国。宁德时代、比亚迪、众钠能源等企业已经具备了商业化大规模量产的能力。相对于欧美钠电池追求高功率高成本的普鲁士蓝/白路线,国内企业更倾向兼顾成本与性能的层状氧化物+聚阴离子方向,使得商业化更现实。

长安携手宁德时代,推出的首款钠电池新车是一台中级轿车,尺寸大约与启源A06相当。这台车搭载了宁德时代45kWh的钠离子电池,纯电续航超过400km。

看上去这台车是个不错的开始,但是钠电池在当下还有着诸多问题。虽然宁德时代宣称其研发的钠电池能量密度已经达到了170Wh/kg,但是相比磷酸铁锂电池(160-200 Wh/kg)三元锂电池(200-250 Wh/kg)还是有一定的差距。

此外在体积上,钠电池也要比锂电池大约三分之一,必定会对寸土寸金的车内空间产生影响。这也侧面解释了宣传图中大约中级车尺寸的轿车,仅搭载了45kWh的电池,而一般这个尺寸的产品搭载的锂电池,多为60kWh左右,正好少了差不多三分之一的容量。

万事开头难,作为世界一流的电池厂商,宁德时代十年时间投入百亿资金和大量人力进行钠电池开发,光是研发测试芯片就生产了29万颗,材料层级分析做了3万次,开发了多元快离子拖嵌技术、复合抗冻电解液等关键技术。


据说有工程师,是从校招开始参与研发,一直做到为人父亲,把整个青春奉献给了钠电池开发。所以钠电池并不会是昙花一现的产品,即便现在面临着机械性能的不足、产业规模带来的高成本及市场认可度较低等困难,但是在长安汽车销量规模与助力下,钠电池新能源车的前景还是非常值得期待的。

从长远看,中国在锂电池方面有着先发优势+规模效应+产业链整合的综合实力,但中国锂矿储量仅占全世界的10%,但是锂矿消费消费量占到了60%,进口需求占到了80%以上。开发钠电池,更是减少资源依赖、建立国家能源安全的的战略步骤。

此次长安联合宁德时代,进行了钠电池新能源车的开发落地,而这台全球首款钠电池量产乘用车,意味着长安在电池安全有了新能力和新动作。搭载钠电池的新车正在紧锣密鼓的进行高寒测试。依托长安严谨的开发测试流程,以及天枢智能带来的高主动安全能力,这款新车让人充满期待。



就好像内燃机时代的汽油机与柴油机,虽然都是通过燃烧获取能量推动曲轴旋转获得动力,但是两者各取所长,将人类文明飞速推进了100多年。而同样通过电化学进行储能放电的锂电池和钠电池,或许会成为未来人类文明进步的重要基石。

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