[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀] 鈉竟然還能用來做電池?帶著這個(gè)疑問,,我們翻閱了大量的資料,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這貨竟然比硅負(fù)極和4680電池還具顛覆性,,技術(shù)新,、成本低不說,還能讓電動(dòng)汽車輕輕松松續(xù)航過千,,更加離譜的是它的循環(huán)壽命竟然是鋰電池的2倍以上,,能讓您直接把愛車開到報(bào)廢,特斯拉看了都直呼內(nèi)行,,那么這個(gè)神奇的鈉離子電池究竟是何方神圣,?
和之前的固態(tài)電池和4680電池一樣,鈉離子電池的熱度也突然起來了,,像孚能科技,、億緯鋰能,、國軒高科、寧德時(shí)代等電池企業(yè)都在鈉離子電池技術(shù)上有了一定突破,,甚至部分企業(yè)已經(jīng)具備量產(chǎn)能力,,至于能不能裝車現(xiàn)在還不好說,但是咱們可以先聊聊這玩意為什么火了,?
● 鈉離子電池為什么火,?
同時(shí)由于性質(zhì)接近,鋰離子電池的大部分技術(shù)都可以直接移植到鈉離子電池上,,相比起再研究新材料電池,,成本顯然是要更低的。
那么鈉離子電池到底能不能取代鋰離子電池呢,?我們就要從電池關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展情況來看一看,,這就不得不說一說鈉離子電池的正負(fù)極材料和電解液。
● 鈉離子電池的選材
我們先對(duì)比一下鋰離子電池,,它的負(fù)極是石墨,,但鈉離子尺寸比較大無法嵌入到石墨中,若提高層間距離則會(huì)大大增加電池體積和制造成本,,同時(shí)還會(huì)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,。
金屬氧化物具有穩(wěn)固的無機(jī)骨架結(jié)構(gòu),循環(huán)壽命比較長,,但由于分子質(zhì)量較高導(dǎo)致比容量過低,,商業(yè)化較為困難;有機(jī)材料則會(huì)出現(xiàn)極化問題,;基于轉(zhuǎn)化及合金化反應(yīng)的材料會(huì)在離子脫嵌過程中出現(xiàn)過大的體積變化,,最終導(dǎo)致活性物質(zhì)失效;硬碳的工作電壓比較低同時(shí)容量較高,,通常被選用做鈉離子電池的負(fù)極材料,。
但鈉離子的單層金屬氧化物不穩(wěn)定,需要添加其他金屬材料來形成多元穩(wěn)定材料,,比如錳,、鎳、鈦還有鎂等等,,能量密度大約可以達(dá)到160wh/kg,,和市面上常見的鋰離子電池能量密度相當(dāng)。
第三類是陰離子化合物,,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,,缺點(diǎn)是離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率較低,但是這些材料中的變價(jià)元素釩同樣具有毒性,。這三種正極材料目前都有企業(yè)正在研究,,未來可能會(huì)根據(jù)不同的需求來搭配使用,。
目前市面上公認(rèn)最標(biāo)準(zhǔn)的電解液是高氯酸鈉,成本非常低,,對(duì)于大規(guī)模儲(chǔ)能是比較合適的,,但由于高氯酸鈉是強(qiáng)氧化劑,容易出現(xiàn)爆炸的風(fēng)險(xiǎn),,所以在使用上也有一定的取舍,。
● 對(duì)比鋰離子電池,鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)是什么,?
而且鈉鹽相比起鋰鹽還有著良好的電導(dǎo)率,,所以可以相應(yīng)降低電解液的濃度,從而降低成本,;此外為了防止鋰離子與負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng),,因此負(fù)極要用銅,而鈉離子甚至和鋁都無法發(fā)生反應(yīng),,也就是說負(fù)極材料可以用價(jià)格低廉的鋁來代替,,也能降低一部分成本。
由于鈉離子電池的電導(dǎo)率更高,,離子擴(kuò)散能力更強(qiáng),,由此換來了更佳的倍率性能,電池的大功率輸出和持續(xù)輸出能力更強(qiáng),,充電速度也會(huì)更快,。但鈉元素的電子層數(shù)更多,因此體積也更大,,這也就造成了鈉離子電池的質(zhì)量和體積在鋰離子電池面前幾乎沒有什么優(yōu)勢(shì)可言,。
目前市面上相同體積的鈉離子電池和鋰離子電池,前者的能量密度大約為100-150wh/kg,,后者的能量密度大約為120-180wh/kg,,鈉離子電池想要完全替代鋰離子電池,還是任重而道遠(yuǎn)的,。不過我們可以預(yù)知的是,如果鈉離子電池能夠做到和鋰離子電池相同的性能,,想必電動(dòng)汽車的價(jià)格會(huì)大幅下跌,,所以特斯拉能不能降到15萬全看鈉離子電池了。
● 未來什么車可能會(huì)搭載鈉離子電池,?
由此可以看出,,今年率先上車的基本都是微型車或緊湊型車,各家主機(jī)廠看來都希望鈉離子電池能夠盡快在這樣級(jí)別的車型中滲透,,而產(chǎn)業(yè)規(guī)�,;徒当緯r(shí)刻應(yīng)該在2024-2025年,。
● 全文總結(jié)
目前鈉離子電池仍然處于產(chǎn)業(yè)化的早期階段,在未來一段時(shí)間內(nèi),,都不大可能取代鋰離子電池,,兩者的關(guān)系更像是為了滿足不同細(xì)分市場(chǎng)的需求。同時(shí)您也不要指望鈉離子電池會(huì)很快出現(xiàn)在筆記本電腦或者是手機(jī)中,,在這些小型設(shè)備中,,能量密度依然是第一前提,但如果未來您購買的電動(dòng)汽車有點(diǎn)“咸”,,也千萬別感到驚訝哦�,。▓D/文 汽車之家 鄭晨)
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