相關(guān)研究表明，除鈉資源儲(chǔ)量與價(jià)格優(yōu)勢(shì)之外，鈉離子電池還在以下幾方面優(yōu)于鋰離子電，包括：集流體材料更便宜、界面離子擴(kuò)散能力更好、離子電導(dǎo)率更高、高低溫性能更優(yōu)異、安全性能更好。
但由于鈉離子電池離子半徑大于鋰離子，導(dǎo)致鈉離子無法嵌入石墨材料。這也限制了其在電池行業(yè)的應(yīng)用。
“與小巧的鋰離子一對(duì)比，鈉離子電池如同一個(gè)‘大胖子’，這就意味著在電池的運(yùn)行過程中，鈉離子在材料中的嵌入和脫出對(duì)材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)提出了更高的要求。”黃起森透露道，為了攻克上述難題，寧德時(shí)代對(duì)鈉離子電池的正負(fù)極材料進(jìn)行了諸多探索。
寧德時(shí)代/供圖
在正極材料方面，目前具有潛在商業(yè)化價(jià)值的有普魯士白和層狀氧化物兩類材料。它們的克容量已經(jīng)達(dá)到了160mAh/g，與現(xiàn)有的鋰離子電池正極材料相當(dāng)。
寧德時(shí)代構(gòu)建了高通量材料集成計(jì)算平臺(tái)，能夠在原子級(jí)別上對(duì)材料進(jìn)行了模擬計(jì)算和設(shè)計(jì)仿真。在前人的研究的基礎(chǔ)上，寧德時(shí)代創(chuàng)新性地對(duì)材料的體相結(jié)構(gòu)進(jìn)行電荷重排，對(duì)材料表面進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)，解決了材料在循環(huán)過程中容量快速衰減這一世界性的難題，使創(chuàng)新的材料具備了產(chǎn)業(yè)化的條件。
在負(fù)極材料方面，由于鈉離子無法像鋰離子一樣在石墨層間自由穿梭，寧德時(shí) 了能夠讓大量的鈉離子存儲(chǔ)和快速通行、具有獨(dú)特孔隙結(jié)構(gòu)的硬碳材料。據(jù)悉，這種硬碳材料克容量可達(dá)350mAh/g以上，還具備優(yōu)異的循環(huán)性能。
黃起森總結(jié)道，雖然寧德時(shí) 的第一代鈉離子電池的能量密度略低于目前的磷酸鐵鋰電池，但其在低溫性能和快充方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，特別是在高寒地區(qū)高功率應(yīng)用場(chǎng)景下，可發(fā)揮良好的表現(xiàn)。
具體來說，第一代鈉離子電池具備以下特性：
其一，電芯單體能量密度已經(jīng)達(dá)到了160Wh/kg，這是目前全球 水平。
其二，在常溫下充電15分鐘，電量就可以達(dá)到80%，具備了快充能力。
其三，在零下20°C低溫的環(huán)境下，仍然有90%以上的放電保持率。
其四，在系統(tǒng)集成效率方面，可達(dá)到80%以上。
寧德時(shí)代/供圖
值得一提的是，為了與鋰離子電池形成更好的互補(bǔ)，在電池系統(tǒng)集成方面，寧德時(shí) 了AB電池解決方案，即可以實(shí)現(xiàn)鈉離子電池與鋰離子電池的集成混合共用。
黃起森透露道，通過將鈉離子電池與鋰離子電池同時(shí)集成到同一個(gè)電池系統(tǒng)中，并按照一定的比例和排列進(jìn)行混搭，串聯(lián)、并聯(lián)集成，再通過BMS的精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制，可以實(shí)現(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短，既彌補(bǔ)了鈉離子電池在現(xiàn)階段的能量密度短板，也發(fā)揮出了它高功率、低溫性能的優(yōu)勢(shì)，這樣的鋰-鈉電池系統(tǒng)，可適配更多應(yīng)用場(chǎng)景。
市場(chǎng)空間廣泛 亦可應(yīng)用在儲(chǔ)能領(lǐng)域
在寧德時(shí)代正式推出鈉離子電池前，產(chǎn)業(yè)內(nèi)已經(jīng)圍繞著鈉離子電池進(jìn)行了多重的研究和討論，多家A股公司也對(duì)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行了提前布局。
光大證券分析稱，鈉離子電池目前仍處于產(chǎn)業(yè)化初期，在電池的能量密度上存在短板，但長(zhǎng)期來看，預(yù)計(jì)到2025年，國(guó)內(nèi)鈉離子電池潛在應(yīng)用場(chǎng)景的需求量為123GWh，對(duì)應(yīng)537億元左右的市場(chǎng)空間。
寧德時(shí)代透露道，圍繞著鈉離子電池公司還在進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新，下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh/kg。同時(shí)，公司還將就鈉離子電池將開辟出一條新的商業(yè)化電池路線。
據(jù)透露，目前，寧德時(shí)代已經(jīng)開始進(jìn)行鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化布局，計(jì)劃于2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。
不過，值得特別關(guān)注的是，有相關(guān)分析顯示，優(yōu)于鈉離子電池的特殊性能，其更適合應(yīng)用于儲(chǔ)能、電動(dòng)兩輪車與A00級(jí)小型電動(dòng)車領(lǐng)域，目前還無法實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池的完全替代。
近期，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局近日發(fā)布的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，要加快鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)模化試驗(yàn)示范。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，這是推動(dòng)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化加快發(fā)展的重要信號(hào)。
多家券商分析稱，未來鈉離子電池將對(duì)鋰離子電池、鉛酸電池等成熟的儲(chǔ)能技術(shù)形成一定的補(bǔ)充。同時(shí)，隨著寧德時(shí)代等多家公司的入局，整個(gè)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈有望充分受益。
