锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

随着全球新能源汽车产业的进一步扩张和市场需求的进一步增加，动力锂电池所需的锂资源供应成为一大难题，锂资源价格一路上涨。作为锂电池的替代品，钠离子电池也引起了大家的关注。宁德时代于2021 年7月发布了第一代钠离子电池，预计钠离子电池将成为下一个趋势。

在化学周期表中，钠元素位于锂元素的正下方，这种位置关系中的元素具有类似的特性。而且，钠离子有一个巨大的优势，那就是资源储量的优势。显然，钠离子电池的普及可以抵消锂矿的价格上涨。钠电池是否可靠？钠电池大规模生产需要多长时间？

 

钠离子电池的发展阶段

要制造钠电池，我们必须首先找到合适的钠离子电极材料。然而，早期设计和开发的几种材料（MoS2、TiS2和NaxMO2）的电化学性能并不理想。相比之下，锂离子电池材料已经找到了几种良好的材料（LCO、LFP和NCM）来快速发展，因此钠电池的发展非常缓慢。

到2010年，材料科学的发展也为钠离子电池带来了新的机遇。结合钠离子电池的特点，开发了一系列正极和负极材料，大大提高了容量和循环寿命。此时，钠离子电池开始受到全球学术界和工业界的广泛关注，其相关研究迎来爆发式增长。

 

 

但钠离子电池整体仍处于工业化初期，离量产还有一定距离。目前，世界上有许多公司，如：英国FARADION、美国Natron Energy、法国Tiamat、丰田、松下等。中国的钠离子电池制造商包括：宁德时代、欣旺达等公司，正在为钠离子电池的产业化进行相关布局。

 

钠离子电池的发展路线与难点

● 钠离子电池正极材料

钠离子电池的正极材料主要有三种：氧化物、聚阴离子和普鲁士蓝。三条路线各有优势：

● 层状氧化物体系的制备方法简单，但其在空气中的稳定性较差。

● 聚阴离子系统具有良好的速率性能和循环性能，但导电性通常较差。

● 普鲁士蓝化合物具有良好的结构稳定性和速率性能，但在该过程中存在加工复杂性的问题。

目前，层状氧化物法作为正极材料的成熟度较高，有望率先实现产业化。普鲁士蓝型具有低成本、高比容量和能量密度、优异的速率性能以及未来的巨大潜力。然而，普鲁士蓝化合物上游的氰化钠是一种具有高进入壁垒的危险化学品。

● 钠离子电池用阳极材料

由于钠离子的半径远大于锂离子的半径，因此锂电池中广泛使用的石墨材料作为阳极材料的钠储存性能较差。目前，无定形碳是最有前途的阳极材料，暂不讨论。对于原材料而言，材料成本控制仍存在挑战，关键问题仍在早期投资阶段，这需要大规模生产。

 

 

与锂电池系统不同的是，钠离子电池的阴极和阳极等材料环节尚未量产和验证，匹配尚未进入大规模供应，材料成本难以控制。钠离子电池相关材料的性能仍需进一步提高，目前的产品水平与2013-2015年锂电池相似。

● 钠离子电池制造工艺

由于钠离子的化学特性与锂离子电池非常相似，钠离子电池在外观、结构设计、生产和包装工艺上基本遵循锂离子电池。外观大致分为三类：圆筒形、袋形和方形硬壳。因此，钠离子电池的生产可以直接在现有的锂离子电池生产线上进行调整，这也使得用大量生产钠离子电池取代锂电池成为可能。

然而，从制造工艺来看，钠离子电池的成熟技术、产品质量稳定性和良率仍需要时间进一步提高，以提高钠离子电池关键性能。

 

钠离子电池行业的时间节点

与锂离子电池相比，尽管钠离子电池距离量产还有7或8年的时间，但宁德时代作为全球动力电池公司的领先公司，已经在计划钠离子电池。将钠电材料直接放在原电池中可以覆盖以下电池体积能量密度：300-380Wh/L、380-500Wh/L。

 

 

也就是说，以现有的Pack尺寸，纯电动乘用车在更换为钠离子电池后，可以满足电池寿命小于400公里的需求。它还可以通过AB电池技术、锂钠混合和匹配以及优势互补，继续提高电池系统的能量密度。预计将扩展到电池寿命为500公里的车型，覆盖约65%的汽车市场。

 

结论

一些专业人士表示，2023年作为钠离子电池爆炸的年份，仍然相对困难。尽管每个人都抱有很大的期望，但客观地说，实现钠离子电池的量产至少有三个困难：

● 上游材料膨胀需要一个周期。

● 钠离子电池的生产也需要逐步验证。

● 钠离子电池需要在冬季和夏季进行测试，汽车公司需要积累更多数据。