磷酸铁锂电池不香?再来看钠离子电池。

这两年,随着比亚迪刀片电池的爆炸,磷酸铁锂电池再次被拉回大众视野。磷酸铁锂电池相对于传统的三元锂电池,在满足一定能量密度的同时,可以拥有相对更高的安全性和更低的成本,一时间受到了无数厂商的追捧。但现在,随着当代Amperex科技有限公司发布钠离子电池,钠离子电池几乎拥有磷酸铁锂电池的所有优点,甚至在安全性和充电率方面的性能更高。那么,磷酸铁锂电池真的不香吗?

顾名思义,钠离子电池是利用钠离子代替锂离子进行插入和提取来实现电荷转移的电池,其工作原理与锂离子电池类似。钠(钠)是一种金属元素,与锂属于同一家族,因此具有相似的化学性质,可以用来制造电池。与锂离子电池不同,钠离子电池的正极材料是普鲁士白材料,负极材料是硬碳材料。

普鲁士白,钠离子电池的阴极材料,听起来很奇怪。在介绍普鲁士白之前,首先要提到它的“近亲”——普鲁士蓝。普鲁士蓝本质上是一种蓝色的化学涂料,最早是在公元18世纪由一位名叫迪斯巴赫的德国工人发明的。而普鲁士白则是在普鲁士蓝的基础上经过一系列化学变化生成的钠含量更高的化合物,呈现白色,故名普鲁士白。

我们不应该被这个陌生的名字所困扰,只要我们明白它是一种粉末状的阴极材料。该材料具有独特的三维网络结构,结构稳定,电化学可逆性高,并能辅助电荷传导,因此适合用作钠离子电池的正极材料。

至于钠离子电池中用作正极材料的硬碳材料,主要是指一些在2500℃以上高温下难以石墨化的碳材料。我们常见的柚子皮、葡萄糖、纤维素、树脂碳(如酚醛树脂、环氧树脂、碳黑(乙炔黑)等。)都是硬碳材料。与石墨的六方固定结构相比,属于无定形结构。与石墨相比,相同质量的材料可以容纳更多的离子,可以使电池具有更高的能量密度。

其实钠离子电池早就有了,并不是什么新技术。相关研究起步较早,并已在实践中得到应用。2019,江苏常州开通全球首个钠离子电池储能电站。只是因为能量密度和锂离子电池没有竞争力,所以没有大规模商用。现在,当代Amperex科技有限公司通过技术创新研发的第一代钠离子电池,能量密度达到了160Wh/kg,与磷酸铁锂电池相当。

1,安全优势

电池的安全性应该是每个人最关心的问题。由于化学性质的不同,钠离子电池在安全性上比锂离子电池有着绝对的优势:可以进行过充、过放、针刺、挤压等安全项目的测试,不会起火爆炸。而且钠离子电池可以低功率运输,不需要对电池进行预充电,提高了电池的运输安全性。

锂离子电池使用铜箔作为负极母线。在低电压下,铜箔容易氧化,导致电池性能下降,失效。因此,锂离子电池在运输前应预先充电。与低功率电池相比,运输高功率电池的风险更大。

与锂离子电池不同的是,钠离子电池可以使用稳定性更好的铝箔作为负极母线,无需担心负极氧化导致电池性能下降甚至失效。

2、充电15分钟可充满80%的电量。

在相同浓度下,钠离子电池的电解液比锂离子电池具有更好的流动性和更高的电导率。所以可以有更好的快充性能。根据当代Amperex科技有限公司的测试,电池在室温下15分钟可充至80%。与磷酸铁锂电池相比,在充电速度上优势明显。

3、更强的温度适应性

“北方不要碰新能源车”“冬天电池寿命减半”。我们经常抱怨,冬天新能源汽车续航下降严重。甚至还有车主不敢开暖风,裹着厚厚的被子开车。图为磷酸铁锂电池在不同温度下的放电容量。可以看到,在零下20摄氏度时,容量比常温时减少了40%左右。磷酸铁锂电池受温度影响很大。然而钠离子电池就不一样了。经测试,在零下20℃下仍能维持90%以上的电量,相比磷酸铁锂电池,钠离子电池的温度适应性更强,更适合在中国北方使用。

4.资源优势

众所周知,我国是锂电池生产大国,三元锂电池所需的锂、钴、镍材料需要大量进口,资源安全难以保证。地球上锂、钴、镍的储量有限,不足以支撑锂电池行业走向TWh时代。

中国“锂电池之父”陈立泉院士曾说:“世界上所有的电能都是靠锂离子电池储存的,这是远远不够的。钠离子电池是新电池的首选。”钠离子电池所需的钠资源在地球上十分丰富,丰度为2.74%,是锂的400多倍。而且分布很广。毕竟我们每天吃的盐是氯化钠(NaCl)。可以说,有海的地方就有钠。由于钠离子电池的阳极不需要钴、镍等稀有贵金属,中国的资源安全将得到极大保障。

5.成本优势

电池成本主要是材料成本。近年来,随着新能源汽车、储能等领域对锂电池需求的快速增长,锂资源越来越稀缺,锂的价格也越来越贵。几年前最便宜的碳酸锂不到4万元一吨,现在翻了一倍,达到8万到9.1万吨。而且钠离子电池的阳极不需要钴、镍等稀有贵金属,阴极使用的硬碳材料也比锂电池使用的石墨便宜。综合材料成本要比锂离子电池低30-40%。

此外,钠离子电池和锂离子电池的工作原理和电池结构相似,生产锂电池的生产线只需稍加改造就可以生产钠离子电池。对于当代安普科技有限公司来说,这种改变很容易实现,可以利用现有的生产线降低投入成本和时间成本。

与磷酸铁锂电池相比,钠离子电池具有安全性、充电速率、温度适应性和成本优势。电池的循环寿命与磷酸铁锂电池相当,能量密度暂时不如磷酸亚铁锂。那么钠离子电池会被用来做什么呢?我们来看看它的应用领域。

1,储能电站

由于能量密度要求低,钠离子电池具有最适合制造储能电站的优点。安全、充电速度快、温度适应性好、成本低、循环寿命长是储能电站最需要的。相信未来钠离子电池在储能领域会有很大的应用。

2.用于城市交通的新能源汽车

类似储能电站,类似五菱洪光MINI EV的各种小型城市新能源汽车,对能量密度要求不高,也是很好的应用场景。这类电动车对续航和性能要求不高,需要尽可能控制制造成本,所以这类车使用的电池大多是低成本的磷酸铁锂电池。随着钠离子电池行业的不断发展,原材料成本会下降,钠离子电池的成本优势会越来越强。我相信这种