投稿|钠离子正式加入电池化学“内卷” 投稿|新能源与纯电动技术

文章图片

图片来源@视觉中国

文 | 雷科技leitech

碳中和的时代即将到来，而新能源汽车电池在能量密度、成本以及安全方面的问题却迟迟得不到根本的解决。对此，小雷曾经不止一次地吐槽过新能源车企在解决能量密度和电池安全等问题时走错了方向。
在小雷看来，物理结构的优化只是治标不治本，只能缓解消费者对安全和续航的需求，只有从化学层面出发才能真正突破瓶颈，彻底解决目前动力电池所面临的种种问题。
如今，宁德时代直面化学本质的研发成果来啦！7月29日，宁德时代成功举行了首场线上发布会，其董事长曾毓群在会上发布了宁德时代的第一代钠离子电池。同时，锂钠混搭电池包也在发布会上进行了首次亮相。
研发钠离子电池有何难点？人们早在19世纪70年代就开始了对钠离子电池的研究，所以其实钠离子电池并不算是什么高科技产物，而且钠离子电池有着与锂离子电池非常相似的工作原理，它们都是通过钠（锂）离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。
只不过相较锂离子，钠离子的体积比较大，在材料结构稳定性和动力学性能方面的要求更加严苛，这也成为钠离子电池迟迟难以商用的瓶颈。然而，伴随着锂离子电池近二十年的应用和推广，人们对钠离子电池的研究也迅猛增加，并且对其正负极材料也进行了许多的探索。

文章图片

在正极材料方面，宁德时代采用了目前具有潜在商业化价值的普鲁士白以及层状氧化物两类材料。它通过构建高通量材料集成计算平台，并且对材料表面进行重新设计，解决了材料在循环过程中容量快速衰减这一难题，使创新的材料克容量达到了160mAh/g，与现有的锂离子电池正极材料相当，具备了产业化的条件。
在负极材料方面，由于钠离子无法像锂离子一样在石墨层间自由穿梭，于是宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料。这种硬碳材料克容量可达350mAh/g以上，还具备优异的循环性能，能够让大量的钠离子存储和快速通行，让整体性能指标与现有的石墨是相当的。另外，为了适配全新研发的正负极材料，宁德时代还研发出了新型独特的电解液体系。

文章图片

按照宁德时代在发布会上的说法，第一代钠离子电池基于材料体系的一系列突破，已经具备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率等优势。
尽管宁德时代宣称其第一代钠离子电池的电芯单体能量密度已经达到了160Wh/kg，是目前全球最高水平，但是在小雷看来，这个所谓的高能量密度还要看跟谁比较。
相较于能量密度已经能够达到300Wh/kg的三元/四元锂电池，宁德时代第一代钠离子电池的能量密度仅仅是前者的一半而已。即便将来宁德时代的第二代钠离子电池的能量密度会达到200Wh/kg，那么它的能量密度相较于今天的三元锂电池也还有一定的差距。
那么问题来了，宁德时代为什么要煞费苦心地研发一款在能量密度方面如此鸡肋的产品呢？下面，我们来看看第一代钠离子电池的其它优势。
钠离子电池有何优势？续航、快充以及安全可以看做是动力电池发展的三大要素。而如今纯电动汽车就经常会因为“充电的速度比燃油车加油的速度慢”而饱受消费者诟病。