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硬件 寧德時(shí)代押寶鈉電池背后：中美歐爭(zhēng)相布局 曾毓群導(dǎo)師也在搞

寧德時(shí)代又放大招了！？5 月 21 日，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群表示，將于 2021 年下半年發(fā)布鈉電池 。作為全球鋰電池行業(yè)的老大，寧德時(shí)代的這一消息引發(fā)了廣泛關(guān)注，也將人們的視線吸引到了較為陌生的“鈉電池”身上 。
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一直以來，鋰電池憑借著能量密度高、充放電速度快、使用循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)勢(shì)，在很多產(chǎn)業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用 。尤其是車載動(dòng)力電池方面，目前市場(chǎng)上的主流純電汽車幾乎都搭載三元鋰或磷酸鐵鋰電池 。
然而，隨著搭載鋰電池的純電汽車產(chǎn)量持續(xù)增加，鋰電池產(chǎn)業(yè)諸如核心原材料儲(chǔ)量低、開采難度大、三元鋰電池有一定的安全隱患等局限性逐漸顯露了出來，人們已經(jīng)開始尋找鋰電池的替代品了 。
鈉電池就是鋰電池的替代品之一，相比之下，鈉電池的核心原材料儲(chǔ)量更高、開采難度更低，原材料成本自然也就更低 。此外，鈉電池在面對(duì)擠壓、穿刺等情景時(shí)的安全性也更好 。
那么“鈉電池”到底是怎樣一種產(chǎn)品？與目前主流的三元鋰電池相比具備怎樣的優(yōu)缺點(diǎn)？國(guó)內(nèi)外又有哪些企業(yè)在研發(fā)這種電池呢？
鈉電池更便宜更安全，可惜能量密度低
鈉電池是一種以鈉離子為電荷載體的電池，通過鈉離子在正負(fù)極間插入和分離來實(shí)現(xiàn)電池的充放電 。鈉電池的工作原理本質(zhì)上和鋰電池一樣，只是電荷載體不同 。
鈉電池的正極材料主要包括鈉過渡金屬氧化物、鈉過渡金屬磷酸鹽、鈉過渡金屬硫酸鹽、鈉過渡金屬普魯士藍(lán)類化合物等幾大類；負(fù)極材料主要包括軟碳、硬碳、過渡金屬氧化物等；電解液成分跟鋰電池的電解液成分差別不大，只是把鋰離子改為鈉離子 。
其他諸如中間隔膜成分、封裝工藝等方面，鈉電池與鋰電池并無本質(zhì)區(qū)別 。
相比鋰電池，鈉電池的一大優(yōu)勢(shì)就是成本低 。鈉電池需要的鈉元素不僅儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉，而且獲取渠道更多、開采難度更低 。就像曾毓群所說：“氯化鈉（價(jià)格）炒不起來，鹽很多 。”
而且，鈉電池在架構(gòu)、封裝工藝上與鋰電池高度相似，原先生產(chǎn)鋰電池的工廠不必經(jīng)過大的改動(dòng)就能直接進(jìn)行鈉電池的生產(chǎn)，也就是說鈉電池取代鋰電池這一改變的成本也不會(huì)太高 。
鈉電池的另一大優(yōu)勢(shì)是安全性高 。在國(guó)外一科研團(tuán)隊(duì)對(duì)由 Tiamat Energy 制造的 18650 圓筒型鈉離子電芯進(jìn)行的針刺測(cè)試中，鈉電池在外殼被刺穿 10 分鐘后，內(nèi)部溫度的最高值也只在 130℃左右 。團(tuán)隊(duì)也對(duì)由 Novasis Energies 制造的軟包型鈉離子電芯進(jìn)行了針刺測(cè)試，整個(gè)過程中沒有肉眼可見的明火出現(xiàn) 。
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▲ 鈉電池安全性測(cè)試過程
鈉電池沒能取代鋰電池的主要原因是能量密度還不夠高 。目前，市場(chǎng)上鈉電池的電芯能量密度普遍在 100~150Wh/kg 。而主流的車規(guī)級(jí)動(dòng)力電池中，三元鋰電池的電芯能量密度已經(jīng)能達(dá)到 250Wh/kg 左右 。磷酸鐵鋰電池的電芯能量密度稍低，但也有 180Wh/kg 左右 。
不過，在純電汽車產(chǎn)量不斷增加的當(dāng)今，不少企業(yè)都意識(shí)到儲(chǔ)量低、開采難的鋰恐怕不能支撐企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，紛紛選擇投身鈉電池的研發(fā) 。
歐美企業(yè)起步較早，已有多家拿出成品
目前鈉電池產(chǎn)業(yè)中，來自歐美的企業(yè)數(shù)量較多，實(shí)力也相對(duì)較強(qiáng) 。
比如來自英國(guó)的 Faradion 公司，這家公司成立于 2011 年，致力于開發(fā)鈉離子技術(shù)并將其推向市場(chǎng) 。2015 年，F(xiàn)aradion 與 Williams Advanced Engineering 和牛津大學(xué)合作，展示了世界上第一種由鈉電池供電的電動(dòng)自行車 。此外，在 2020 年 1 月，該公司還參與了由英國(guó)創(chuàng)新基金會(huì)資助的可再生能源低成本存儲(chǔ)項(xiàng)目，以展示鈉離子技術(shù)在太陽能存儲(chǔ)中的應(yīng)用 。
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▲ Faradion 推出的車規(guī)級(jí)鈉電池供電模塊
來自法國(guó)的 Tiamat Energy 公司是法國(guó) CNRS 研究實(shí)驗(yàn)室的衍生產(chǎn)品，也是鈉電池領(lǐng)域的先行者 。其技術(shù)在過去八年中得到了發(fā)展，并在第一輪融資中籌集了 500 萬歐元（約合 3890 萬元人民幣） 。該公司還是法國(guó)政府成立的汽車研究與移動(dòng)性指導(dǎo)委員會(huì)（CORAM）的一部分，以支持汽車領(lǐng)域作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù) 。
Tiamat Energy 已經(jīng)與塑膠產(chǎn)品公司 Plastic Omnium 展開了合作，前者的 18650 圓筒鈉電池將被后者改造成于車輛的 48V 鈉電池組，并提供給所有汽車制造商 。

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