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有了它,特斯拉们又要降价了

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在凡尔纳的笔下,鹦鹉螺号是一艘永远没有「焦虑」的潜艇。


▲ 鹦鹉螺号潜艇模型. 图片来自: FIGURE COMPLEX

通过提炼海水中的钠,与汞混合,制成电池,供鹦鹉螺号行驶,为船员提供日常用电,永不停歇。

与凡尔纳小说畅想的「潜艇」、「火箭」进入现实类似,鹦鹉螺号上的「钠元素」同样出现在了当下或者近未来的「化学电池」之中。

成本低 30%,15 分钟充 80%,钠离子电池来了

有人在议论,电池的化学体系已经很难创新了,只能在物理结构上做些改进。 我们认为电化学的世界,就像能量魔方,未知远远大于已知,我们乐此不疲地探索其中的奥秘。


▲宁德时代创始人兼董事长曾毓群. 图片来自:宁德时代

而宁德时代所发布的第一代钠离子电池就是曾毓群博士以及宁德时代对电化学「能量魔方」的一个探索。

钠离子电池其实早在 19 年就被提出,但一直到宁德时代第一代钠离子电池公布之前,它依然处于研究阶段。


阻碍钠离子电池进入投产、量产的主要因素还是能量密度与使用寿命上。

国内的中科海钠、钠创新能源公布的钠离子电池能量密度分别为 135Wh/kg、120Wh/kg,而英国 Faradion 公司能量密度则达到 140Wh/kg。

在使用寿命上,上述三家公司的钠离子电池循环次数分别为大于 2000 次、大于 1000 次和 1000 次。

作为对比,磷酸铁锂电池能量密度平均在 180Wh/kg,循环次数大于 6000 次。三元锂电池则接近 300Wh/kg 和 3000 次。


而宁德时代公布的第一代钠离子电池则达到了 160Wh/kg 的能量密度,为「全球最高水平」。并且,下一代钠离子电池能量密度会突破 200Wh/kg。

这个数据已经超越了现在部分磷酸铁锂电池的水平。

而在寿命上,宁德时代在采访中透露,其循环次数已经超过了 3000 次,已经超越行业平均水准。


而在其他维度上,第一代的钠离子电池也有了一定的优势。

由于钠元素地壳含量丰富,且分布于全球,钠离子化合物容易获取,相对于锂,价格稳定且低廉,钠离子电池可降低 30%。

另外,钠离子电池有着更好的耐温性,在零下 20℃ 下,仍有 90% 以上的放电效率,冬天终于可以大胆的开空调了。


第一代钠离子电池在 15 分钟内可以充入 80% 电量,具备了快充能力。

产业上,宁德时代为钠离子电池开发的新型电解液体系,可以兼容现行的锂离子电池工艺及设备,有量产的潜力。

而相对于锂,钠离子更为稳定,安全性已经超越了国家动力电池强标的安全要求。


综合来说,宁德时代所公布的第一代钠离子电池在能量密度、安全性、成本、使用寿命、耐温性、补能速度等六个维度上,已经可以媲美磷酸铁锂,以及开始接近锂电池的性能。

钠离子电池量产后,特斯拉、蔚来们继续降价?

就在发稿之前,特斯拉 Model 3 标准续航版直降 15000 元,补贴后来到 23.59 万元。


倘若用上成本更低的钠离子电池后,理论上特斯拉、小鹏或者蔚来也有可能下探到更低的价格。

但在畅想电动车降到白菜价之前,还得附上钠离子电池量产并商用的前提。


虽然第一代钠离子电池在产品力上已经可以比肩磷酸铁锂电池,并且相关的生产线也会兼容当前的锂离子电池,但宁德时代表示相关的供应链建设要到 2023 年。

也就意味着,宁德时代的钠离子电池达到大规模商用和批量上市,至少还要等个 2 年,届时不排除直接量产新一代拥有 200Wh/kg 能量密度的钠离子电池。

即便如此,钠离子电池的能量密度与三元、四元锂电池仍然有着不小的差距。


▲ 晋江 100MWh 级储能电站. 图片来自:宁德时代

未来几年内,钠离子电池的主要应用领域不会是特斯拉这种电动车的动力电池,而是会面向储能、机械作业工具和二轮(小型低续航)电动车。

或者说,钠离子电池挑战的是并非是三元锂电池、半固态电池,而是准备取代传统的铅酸电池,以及挑战磷酸铁锂电池。

当钠离子电池推向市场后,可能会与锂电池应用场景互补,各自满足不同细分市场的应用需求。

当然,这都是业内基于现状的预估,并非是定数。


在宁德时代公布一代钠离子电池的同时,还针对钠离子能量密度不够的缺点,开发了 AB 电池方案,在一个电池包内把钠离子电池与锂离子电池混合共用。

如此串联并联成为一个电池包后,弥补钠离子电池能量密度的不足,发挥钠离子低温、稳定、高功率的优势。

这种「集成」的动力电池包极有可能会用在一些厂商的入门车型之中,继续拉低电动车价位或者继续降价。

是「能量魔方」,还是「魔方大厦」?

「电化学的世界是能量魔方,有着很多未知」,但它也更像是魔方大厦,现在的电池工业,也如同走入魔方大厦的莱克一般,迷失在其中,一直没有找到出口。


▲ 特斯拉 2170 锂离子电池.

从 1996 年诺贝尔化学奖得主约翰·古迪纳夫(John Goodenough)发现磷酸锂铁可以作为锂离子电池的正极材料,到锂电池走出实验室商用,锂离子电池技术的变化更多是量变。

特斯拉在去年 9 月发布的 4680 芯电池,更多的是在电池设计上提升电池功率。新电池采用无极耳的方案,能量密度提高,成本降低,并会有望量产。


不过在上个月,马斯克取消了搭载 4680 芯电池,且续航超过 800km 的 Model S Plaid+,并在推特上表示「因为 Plaid 已足够好,不需要了 Plaid+ 」。

但特斯拉十分需要 4680 电池的量产来提升自己的技术优势,马斯克表示 4680 电池会在明年量产,且会用于德州产的 Model Y 上。


现实是,特斯拉的德州工厂仍在建设,4680 电池仍在试验和测试阶段。甚至,路透社表示尚不清楚 4680 电池量产的具体时间以及兑现马斯克在电池日上所说的宏伟目标。

而蔚来在今年 1 月份伴随着新车型 ET7 也推出了一款能量密度为 360Wh/kg 的「固态电池」,预计会在 2022 年第四季度交付。


搭载该「固态电池」的电池包,ET7 NEDC 续航里程将超过 1000km。

但实际上,蔚来称之为「固态」的电池,仍有电解液与隔膜,严格来说这并非是真正的固态电池。

无论是特斯拉的 4680 电池,还是蔚来所谓的「固态电池」,比亚迪的「刀片」电池,以及宁德时代的钠离子电池,都是从物理材料、结构上进行创新和改良,并非是颠覆性的质变。


至于能够带来「质变」的电池,「固态电池」是一个方向,但一直到现在并没有电池厂商给出可行方案,更多的是像特斯拉一样,列出了一个时间点,LG 新能源的亚洲营销总经理就透露,「争取在 2026 年实现量产全固态电池」,但量产并不等同于商用,因此时间点并不明朗。

在没有找到化学的电池这座「魔方大厦」的出口之前,解决焦虑只能冒险提升充电功率来实现,尽可能的减少补能时间。


如果按照加油机 30L/min 的流量为标准,不严谨的可以算出一辆汽油车加油功率大概是 1700kW,而特斯拉 V3 超级充电桩的充电功率峰值大概是 250kW,差距一眼便明,更别说加油站与充电站在数量上的差距。


▲ 五菱宏光 miniEV.

但如果在这些对比之前加入一个更低的成本呢?或许这是电动车目前想要普及,以及增加竞争力的一个方向。

宁德时代所发布的钠离子电池可能在能量密度和寿命上可能并不及锂电池,但商用后,更低的成本显然可以让很多电动车厂商在价格上更自由的发挥了。

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