登场即惊艳的宁德时代钠电池,能带领国产汽车产业步入新纪元吗?

电科技袁创08-02 23:32

一直以来,电池技术都严重制约着全球智能汽车产业的发展,而随着宁德时代钠电池的推出,一切似乎又有了改变的可能。

以电池为动力来源的智能汽车,对于电池性能的要求非常高,作为代步工具,续航一直都是消费者最关心的参数之一,而消费者的驾驶场景又是复杂多样的。这就使得车企不仅需要保证电池的能量密度足够高,还要保证在低温环境电池的放电效率也足够强大。

宁德时代

除此之外,因为智能汽车对消费者的安全问题有着直接影响,因此车企还需要保证电池在遭遇极端场景时依旧有不错的安全性表现。

诸多矛盾袭来,事情似乎陷入到了难解的地步。

事实上,多年以来,从未有任何一种电池能够完美满足智能汽车的这几点要求,即便是目前智能汽车的销量节节高升,但因为冬季续航短、电池安全性不佳等原因,坚决拒绝智能汽车的消费者也不在少数。

前不久,宁德时代全球首发的钠电池技术,也许可以为智能汽车当下所处的这个尴尬的境地,带来一丝进步的希望。

 

钠电池优势明显,普及仍需时间

 

在如今的智能汽车动力电池市场中,三元锂电池和磷酸铁锂电池绝对算得上是市场主流,根据2020年的市场数据来看,三元锂电池市场占比为72.87%,磷酸铁锂电池占比为22.93%。

尽管三元锂电池与磷酸铁锂电池的市场占比极高,但这也并不意味着它们的各项参数都做到了极致。受限于锂材料的特性,两者在低温情况下的放电效率相比常温状态下都有着不小的缩水,而这将会明显限制采用这两种电池的汽车可用性。

钠电池的数据却表明,它不会遇到和锂电池一样的问题。在零下20℃的低温环境中,钠电池的放电效率依旧可以高达90%,而磷酸铁锂电池只能达到54%,三元锂电池稍好,但是也只能达到70%,由此可见采用钠电池的智能汽车在低温地区的续航表现,能够明显好于采用三元锂电池和磷酸铁锂电池的车型。

钠离子电池

同时,不仅是放电效率更高,宁德时代此次推出的这款钠电池在快充性能上表现也很出色。  从他们在发布会中公布的官方数据来看,初代钠电池充电15分钟,即可充至80%。这样高效的放电效率配合快充,能够使智能汽车单位时间内的续航表现有显著的提升,大幅提升驾驶体验。

近年来,随着智能汽车销量的增长,安全性也受到了大众更多的关注。相关数据显示,2011年到2019年智能汽车的爆炸起火事故已经达到127件,其中纯电动车型占比高达70%,而大部分事件都是因为动力电池的问题所导致。

至于为什么动力电池会引起智能汽车的爆炸起火,从技术的角度来说,这并非是电池质量不合格,而是因为厂商盲目提高动力电池的能量密度所导致。

以目前市场占比72%的三元锂电池为例,虽然它的能量密度相比其他技术的锂电池更高,但是高能量密度也意味着它在经历碰撞时更容易出现热失控问题,进而引起智能汽车的起火、爆炸。

然而对于车企而言,在整个行业都在搞续航竞赛的背景下,即便知道电池能量密度越高越容易引发安全问题,但是不提高能量密度,也就会导致汽车在寒冷地区的续航有明显的降低,因此只能一条道走到黑,安全性问题只能暂时摒弃。

对此问题,钠电池除了上面提到的在低温环境放电效率依旧保持高效之外,安全性相比锂电池也要更好。这是因为钠离子本身化学性质相比锂离子就要更加稳定,以宁德时代的初代钠电池为例,其在针刺、挤压和过充过放测试中均完美通过,也拥有着不错的防自燃、防爆炸能力,因此即便是堆高能量密度,钠电池也能够做到同样碰撞场景下更加安全。

当然,毕竟作为初代产品,钠电池也有着明显的劣势。宁德时代的初代钠电池在能量密度方面与三元锂电池、磷酸铁锂电池都有着明显的差距,初代的钠电池的能量密度仅为160Wh/kg,而后两者分别是300Wh/kg、200Wh/kg。

钠电池锂电池

导致该问题最大的原因是钠离子相比锂离子要更大,因此同等体积下钠电池的能量密度会小于锂离子,目前初代钠电池的160Wh/kg 虽然在市区内短途通勤是足够的,但一旦涉及到长途行驶,那么钠电池是绝对没有办法胜任的,因此其当下的应用局限性还是挺大的。

不仅于此,作为刚开始商用化的产品,钠电池短期内的生产成本明显高于磷酸铁锂电池,甚至还高于三元锂电池,因此短期其想要实现大规模应用还是比较困难,想要实现钠电池的普及仍需要很长的一段时间。

不过从宁德时代公布的规划方案来看,钠电池的商用前景仍算比较理想。能量密度的问题上,宁德时代已经研发出了锂电池和钠电池的集成混用解决方案,可以将钠电池和锂电池的优势进行整合,从而提供一套在低温下依旧可以实现高效放电,且拥有高能量密度的电池系统,满足眼前钠电池商用化的使用需求。

此外,宁德时代还透露未来将会推出的第二代钠电池能量密度将会达到200Wh/kg,也就是与目前的磷酸铁锂电池能量密度持平,由此一来,钠电池距离实现大规模商用就只剩下目前生产成本过高这一个阻碍。

 

钠电池助力国产智能汽车产业发展步入新纪元

 

显而易见的是,钠电池的推出对于动力电池产业的影响相当重大,可以预测未来也将会对整个电池市场进行重新洗牌。而作为第一种由我国企业率先推出的商用化动力电池,钠电池又将对我国智能汽车产业带来哪些影响呢?

首先,钠电池的大规模商用化也将标志着我国可以逐步摆脱对锂材料的依赖,提高产业的总体抗风险能力。根据2020年 USGS 数据显示,目前全球锂材料储量集中在智利、澳大利亚和阿根廷三个国家,总占比达到全球占有量的75%,而我国仅占7.1%,目前生产锂电池基本都要靠进口原料,而在当今日渐动荡的世界局势下,原料进口占比高并非是一个好信号。

但是反观钠原料的储备,不仅全球总储量是锂的1000倍,且区域分布均匀,仅靠我国现有储量就可以完全实现钠原料的自给自足。

钠离子电池

尽管短期内钠电池距离锂电池的能量密度仍有较大差距,但是只要坚持钠电池与锂电池并行发展的策略,实现摆脱「锂依赖」就是一个可期的事情,而且能够进一步增强我国智能汽车产业的独立、自主属性,也提高对外国制裁的抵抗力。

从目前的智能汽车领导者特斯拉在入驻中国后,凭借电池等核心元器件成本的降低不断降价而引发销售狂欢可以看出,目前大部分消费者在选购汽车的时候,同级汽车中只要智能汽车的价格占据优势,会主动选择智能汽车,因此价格因素对于智能汽车销量的影响还是挺大的,这也正是钠电池的优势所在。

虽然钠电池短期内生产成本较高,但是得益于目前全球丰富的储备量,以及可以复用锂电池生产线的优势,随着产能的扩大,生产成本最高能够降低到锂电池的30%~40%。因此作为智能汽车生产硬件成本占比最高的元器件之一,电池成本的下降也将使促使整车价格的下降,从而降低智能汽车购买的门槛,推动智能汽车的普及。

除此之外,得益于钠电池的独有优势,智能汽车的使用场景也得到了进一步的扩充。因为我国在地理上跨纬度高、经度广,因此区域环境相当复杂,这就使得很多极端场景(例如严寒、高温)下,智能汽车受限于电池放电效率、高温下安全性等因素而无法进入,因此潜在市场并不大。

但随着拥有低温高效放电效率、更好的安全性的钠电池入场,这个存在已久的问题也能够得到解决,智能汽车的潜在市场也将可以实现大规模的增长。对于车企而言,也可以根据这三种动力电池不同的优劣势,针对不同用途打造差异化车型,丰富智能汽车的车型种类。

钠离子电池能量密度

可以说,钠电池为智能汽车补齐了电池安全性和低温下可用性的短板,接下来只要能够稳步提升能量密度和降低生产成本,钠电池的普及并非难事。

总体来说,宁德时代此次推出的钠电池的确惊艳了一把,尽管作为初代产品,在能量密度方面尚不能达到锂电池的同等水准,但是在安全性、低温耐用性方面的数据已经明显胜过了锂电池。

钠电池的发布也标志着我国智能汽车产业逐步开始从「整合」向「创新」的转变,建立起智能汽车的规模性优势,借此倒逼传统汽车厂商加大投入,从而助推我国尽快实现在智能汽车时代超车欧美日韩的目标。

电科技专注于TMT领域报道,青云计划、百+计划获得者。荣获2013搜狐最佳行业自媒体人称号、2015中国新媒体创业大赛总决赛季军、2018百度动态年度实力红人等诸多大奖。

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