鈉離子電池將跨入量產(chǎn)應(yīng)用新階段？

終于，鈉離子電池要來了！

日前中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會宣布，10月8日至11月7日，全網(wǎng)征求關(guān)于《鈉離子電池通用規(guī)范》的意見。該通用規(guī)范主要適用于汽車動力電池、儲能等領(lǐng)域，若進(jìn)展順利，預(yù)計11月左右發(fā)布并實施。

國內(nèi)寧德時代、比亞迪、華陽股份、傳藝科技、維科技術(shù)等電池企業(yè)，早已進(jìn)入鈉離子電池市場，其中寧德時代更是連續(xù)取得技術(shù)突破。

然而，目前市面上的電動車基本是鋰電池，少部分高端車型正在新嘗試半固態(tài)電池、固態(tài)電池，我們是否真的需要鈉離子電池？

電動車的未來，不能沒有鈉離子電池

當(dāng)前電動車常用的電池主要有兩種，即磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池，這兩種電池的主要差別在于，磷酸鐵鋰電池成本更低、安全性相對高一些，但能量密度太低，除了比亞迪，其他車企基本只有中低端車型才會搭載磷酸鐵鋰電池。

三元鋰電池的優(yōu)勢在于能量密度較高，缺點則在于危險性和成本略高，比磷酸鐵鋰電池更容易爆燃。然而，三元鋰電池理論能量密度最高不會超過500Wh/kg，特斯拉推出的21700電池能量密度可達(dá)300Wh/kg，已是當(dāng)前動力電池的極限水平。按照百公里耗電15度計算，續(xù)航1000公里的汽車，電池重量就要高達(dá)500kg。

目前，電動車充能速度遠(yuǎn)不如燃油車，哪怕充電樁數(shù)量等同于加油槍，也更容易造成擁堵排隊，因而電動車車主普遍存在續(xù)航焦慮。國內(nèi)主流電動車的續(xù)航通常在450～650公里，尚無法解決車主的續(xù)航焦慮情況。

因此，不少車企與電池企業(yè)一直在開發(fā)固態(tài)電池。固態(tài)電池能量密度較高，恩力動力和軟銀公司聯(lián)合開發(fā)的固態(tài)電池，能量密度能這到300Wh/kg，而NASA（美國航空航天局）開發(fā)的固態(tài)電池，能量密度更達(dá)到了500Wh/kg。

但無論是磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池，還是固態(tài)電池，都離不開鋰元素。然而，美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）數(shù)據(jù)顯示，地球上鋰礦資源大約只有9800萬噸（2022年數(shù)據(jù)）。但這些鋰礦資源是不夠?qū)崿F(xiàn)全球汽車行業(yè)電動化轉(zhuǎn)型的。正因如此，特斯拉才會自建鋰礦精煉工廠，提高鋰礦資源的利用率。

而鈉元素含量卻是鋰元素的400多倍，且更易開采，從這個角度來看，鈉離子電池生產(chǎn)成本自然遠(yuǎn)低于鋰電池。因此，出于成本、環(huán)保等方面的考慮，鈉離子電池都是未來一段時間內(nèi)中低端車型實現(xiàn)低成本、高續(xù)航的最佳選擇。

鈉離子電池，實現(xiàn)低成本、高續(xù)航的希望？

除了成本低，鈉離子電池還有兩項優(yōu)勢，即安全性更高和低溫狀態(tài)下表現(xiàn)更出色。哪怕是北方地區(qū)，也不必?fù)?dān)心冬季氣溫太低影響電動車?yán)m(xù)航。

鈉離子電池看上去似乎是實現(xiàn)低成本、高續(xù)航的希望，但鈉離子電池還需要解決能量密度低的問題。

今年5月在第十五屆深圳國際電池技術(shù)展覽會上，拓邦股份發(fā)布了一款鈉離子電池，能量密度僅為120Wh/kg，預(yù)計2025年可以提升到160Wh/kg，與磷酸鐵鋰電池相比，這個能量密度還是相對較低。

7月舉辦的第二屆鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展論壇公布數(shù)據(jù)顯示，17家鈉離子電池企業(yè)參加評測的產(chǎn)品平均能量密度僅為104.1Wh/kg，從這一角度來看，鈉離子電池暫時還是無法適用于電動車。

近年來，全球裝機量最高的動力電池企業(yè)寧德時代，投入重金研發(fā)鈉離子電池，已于2021年發(fā)布了第一代鈉離子電池，能量密度為160Wh/kg。今年4月上海車展上，櫻桃、奇瑞等車企紛紛宣布，今年第四季度將推出搭載寧德時代鈉離子電池的汽車，據(jù)悉，寧德時代的第二代鈉離子電池能量密度可以達(dá)到200Wh/kg。

可是，要想實現(xiàn)1000公里續(xù)航，解決電動車車主的續(xù)航焦慮，200Wh/kg明顯不夠。同樣按照百公里能耗15度電計算，1000公里續(xù)航的鈉離子電池包的重量高達(dá)750kg。普通的B級車重量也就2000kg左右，中大型SUV的重量大約在2500kg左右，電池的占比太高了。不僅如此，電池還需要占用大量空間。寧德時代第二代鈉離子電池能量密度按照體積計算，大約在350Wh/L，這就意味著100公里續(xù)航電池就需要大約0.43立方米空間。

現(xiàn)在一些新能源汽車采用天幕設(shè)計，就是因為底部電池占用了太多空間，若采用傳統(tǒng)天窗設(shè)計，那么頭部空間很可能過于擁擠。并且，電池的自重同樣會影響續(xù)航，重量太大的車，就需要更大容量的電池，才能達(dá)到相同的續(xù)航，而占用太多空間，又會降低乘坐舒適度。

可見，鈉離子電池的當(dāng)務(wù)之急依然是提高能量密度，預(yù)計達(dá)到300Wh/kg時，才有可能在普通車型上實現(xiàn)1000公里超長續(xù)航。

不過就目前的情況來看，隨著技術(shù)的不斷跟進(jìn)，鈉離子電池有機會逐步取代磷酸鐵鋰電池，未來實現(xiàn)與三元鋰電池、固態(tài)電池“三足鼎立”的局面。

動力電池市場格局改變，磷酸鐵鋰電池將被替代？

鈉離子電池商用后，磷酸鐵鋰電池的地位難免會很尷尬，原因在于該電池低成本、高安全性的優(yōu)勢，鈉離子電池全都有，而且表現(xiàn)更好。

中國工程院院士陳立泉表示，鈉離子電池規(guī)模化商用后，成本會比磷酸鐵鋰電池低20%以上。

據(jù)業(yè)內(nèi)預(yù)測，未來國內(nèi)汽車行業(yè)動力電池的分布很可能出現(xiàn)鈉離子電池、三元鋰電池、固態(tài)電池“三足鼎立”的情況。鈉離子電池可能將覆蓋磷酸鐵鋰電池現(xiàn)有的市場，主要應(yīng)用于15萬元以內(nèi)的車型，三元鋰電池主要應(yīng)用于15～35萬元的中高端車型，固態(tài)電池則應(yīng)用于35萬元以上的高端車型。限于空間和重量的影響，鈉離子電池電動車不太可能實現(xiàn)1000公里的續(xù)航，預(yù)計續(xù)航普遍在400～600公里。

三元鋰電池可能出現(xiàn)少量續(xù)航1000公里的車型，但普遍續(xù)航預(yù)計會在550公里～800公里。固態(tài)電池電動車的續(xù)航大概率會在700公里以上，很有可能出現(xiàn)不少1000公里續(xù)航的車型。

當(dāng)然，這些預(yù)測均為性價比較高的國產(chǎn)車，合資車與國產(chǎn)車的策略不同，因而可能會出現(xiàn)一些與國產(chǎn)車完全不同的結(jié)果。

摘自微信公眾號“電車通”