技术骗局还是能源革命!宁德时代押注钠电池,背后野心是万亿市场

自从7月29日,宁德时代正式召开发布会以来,钠电池的技术价值一路狂飙,宁德时代的股价更是直接突破万亿,站上了时代风口。然而在商业价值飙升的背后,关于钠电池技术本身的观点却形成了两个极端。

一方面认为,现如今的钠电池其实只是个半成品,无论是能量密度还是循环寿命,乃至整个产业链成本,都比不上锂电池。当前飙升的股价只是一波韭菜潮而已,用不了多久就会被拉下神坛,沦为营销骗局!

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宁德时代发布会

然而另一方面,却也有人在鼓吹,钠电池其实就是下个电池之光,是当前新材料电池的先驱者,更有甚者还将其定义为中国对抗特斯拉、松下等外国电池企业的利剑。总的来说,对于钠电池技术的观点,在网络上戾气颇重!那问题来了:

真实的钠电池技术到底是什么样子?

其优点和缺点又有哪些?

在如今锂电池当道的新能源汽车市场中,钠电池真能杀出一片天地吗?

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和锂电池同生的“同胞兄弟”

关于钠电池技术的研究,其实并非近两年才兴起。甚至严格来说,钠电池和锂电池属于“同龄”。早在上世纪七八十年代,锂电子技术兴起时,钠电池的技术原理就形成了完整的体系,而这一体系至今仍在沿用。所以说,宁德时代推出的钠电池并非什么新技术,只不过是在原有的技术基础上,推出的迭代产品而已。

钠为何和锂电池同时发展的钠电池,之后却一直销声匿迹呢?答案其实很简单,那就是钠电池在实际应用上不如锂电池,甚至到了被碾压的程度。在这里大东先来科普一下钠电池和锂电池的技术原理。

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简单来说,电池中的金属离子,其实就是专门用来运输电荷的马车。在充电过程中,钠离子或锂离子会携带着正电荷,从正极流向负极,而负电荷电子则通过外部电路一同运动,最终实现电流的传输。而放电过程则相反。

而经过科学家的筛选,在自然界所有的马车中,运输效率和运输成本性价比最高的就是锂元素。而相比之下,在元素周期表中和锂元素同为第一主族的钠元素,则略逊一筹。

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钠电池 被新能源革命抛弃的失败者

众所周知,在同族周期表中,钠和锂是距离最近的同族金属元素,这意味着他们的化学性质极为相似。尤其是应用在电池中,由于二者的最外层电子数完全一致,所以在充放电反应中所钠离子和锂离子携带的电荷量也是一致的。

但不同的是,钠离子和锂离子在体积质量方面却相差极大。首先钠离子本身直径要比锂离子大,在质量方面,钠甚至达到了锂的3倍以上,这就导致在电池能量相同的情况下,钠离子电池的能量密度,要远远低于锂离子电池。最后的结果,就是相比于锂离子电池的小巧轻薄,钠离子电池会更重更沉。这是钠离子电池无法攻克的缺点。

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例如此次宁德时代发布的新型钠电池,虽然采用了各种空间压缩方案,甚至采用了钠电池和锂电池交叉集成的混搭设计。其最后的能量密度也只不过在160Wh/kg左右,勉强达到了磷酸铁锂电池的水准。

但相比之下,宁德时代自家的NCM 811三元锂电池,其能量密度已经突破了200Wh/kg。而日本松下的圆柱形电池,其单体电芯能量密度,甚至开始冲击300Wh/kg。钠电池与之相比,差距不可谓不大。

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除此之外,钠电池在循环寿命上,也要逊色于锂电池。所谓循环寿命,就是指电池在特定容量下,所能进行的充放电循环次数。而根据统计,目前钠离子电池的循环寿命大约在2000次左右,但锂电池的循环寿命却达到了3000次以上,两者相差接近1/3。

不过有意思的是,钠电池能量密度低以及循环寿命短的缺点,在电池技术兴起之初,并不算致命。毕竟当时的电池只要能二次储电、足够安全就行。

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可惜的是,进入20世纪以后,便携式电子产品大量普及,随后新能源电动车的市场也迅速兴起。于是笨重且短寿的钠电池瞬间被锂电池打败,直接丧失了价值万亿的新能源市场。只能在低速电动车、储能系统等含金量较低的领域,和铅酸电池抢市场。

这导致的直接后果就是,钠电池在技术、产业链、市场利润方面远远落后于锂电池,其差距长达十多年。而产业链的不完整造成的结果就是,新型钠电池在生产及应用上,需要单独开辟一条产业链,其成本迅速上升。

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就以此次宁德时代发布的新型钠离子电池为例,虽然目前有了真正的产品样品,但是需要到2023年才能搭建出基础的产业链。其生产成本要远高于宁德时代现有的锂电池成本!那宁德时代为何要费力不讨好的,去研究满是缺陷的钠电池呢?

成本重压下 市场需要钠电池救世

刚刚我们说到,锂电池相比于钠电池而言,有着许多优势。但是事无完美,锂电池虽然全面但是却有一个短板,那就是材料成本稀缺且昂贵。

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锂电池顾名思义,即是以锂元素为主要材料的电池。但是锂在地球上的储量并不丰富,根据美国地质调查局的统计,截至2020年,全球可开采锂资源的储量大约在2100万吨左右。虽然听起来很多,但伴随着新能源汽车数量的上涨,预计到2025年,全球锂资源的年需求量将上涨到77万吨。也就是说,满打满算也就够我们用30年,其紧缺程度可见一斑。

而资源的紧缺也就意味着价格的上涨,前几年不足4万一吨的碳酸锂,如今却涨到了8.8万元一吨,价格直接翻番。这极大影响了锂电池的材料成本。而且,制造锂电池还需要大量的钴、镍等贵金属。这些金属的稀缺程度远超锂资源,其价格也更为昂贵。总之,锂电池的材料成本,在目前来看已经成为了遏制锂电池进一步普及的拦路虎。

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正因如此,近几年,全球的电池厂商都开始把精力放在新材料电池方面,以求降低电池成本。像特斯拉近几年高呼的无钴电池、日本和加拿大合作的钒电池,甚至自诩为“世界大国”的印度,都尝试和欧洲合作研究新型铝电池。各方势力,都希望在这场价值万亿的新市场中,分一杯羹。而以目前来看,也许最有希望和锂电池一较高下的,就是宁德时代押注的钠电池了!

首先在材料方面,钠资源在地球上的储量极为丰富,也方便提取。毕竟地球上70%的面积都是海水,而海水里最不缺的就是钠盐。除此之外,在地壳中钠资源的储量也极为丰富,是地壳中含量第六大的元素。而如此丰富的储量,也就意味着价格的低廉。

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还是以此次宁德时代发布的钠电池为例,其成本相较于锂电池已经降低了30%。而根据统计,动力电池目前已经占到新能源电动汽车整车成本的30%-40%。如此换算下来,一辆售价20万的新能源电动车,如果将锂电池更换为钠电池,其价格有望降低两万元左右。

当然,这是按照汽车厂商,不更改利润比的情况来看。至于售卖时的实际情况,大东不敢打包票!但总的来说,钠电池要比锂电池便宜,且便宜得很多。仅这一点,就足以让众多新能源企业趋之若鹜。而且除了成本低廉以外。钠电池也具有很多锂电池没有的优势。

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被鼓吹的宁德时代 只是钠电池起点

例如此次宁德时代主打的30分钟快充技术,就是钠离子电池独有的优势。而这还是在钠离子电池与锂离子电池按照2:1的比例的混合集成后的结果。这意味着如果全部采用钠离子电池,其充电时间很可能会缩减到10-20分钟。这样的快充速度,对于当前的电动车而言是急缺的。一旦普及,很可能就会让燃油车再丢失一项优势。

另外,钠电池的工作温区也极宽,低至零下40摄氏度,高至80摄氏度,都不会对钠电池的性能产生致命影响。像此次宁德时代发布的钠离子电池,即便处于零下20°C低温的环境下,也仍然有90%以上的放电保持率。这对于冬季行车而言,无疑是新的续航保障。

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最重要的是,钠离子电池在安全性上,要远高于锂电池,在过充、过放、短路、针刺、挤压等情况下,也不会轻易起火爆炸。这一点对于新能源市场而言,显得尤为重要。

但以上说的这些优点,并不能完全掩盖钠电池笨重短寿的缺点。不过有意思的是,此次宁德时代已经在尽可能地把优点放大,同时规避了大部分缺点。所以让这第一代的钠电池,显得非常有市场竞争力。

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但显然,如果钠电池在未来只是这个水平,想要直接颠覆锂电池的统治地位仍旧很难。最多只能对当前的新能源市场进一步填充,远远称不上“新一代电池之光”。但不得不说的是,就现在的市场需求来看,钠电池的潜力还是非常巨大的。

而宁德时代一旦将这条路再次完善,确立绝对的领先地位,再加上其本身在锂电池领域的布局。极有可能会在这场席卷世界的新能源革命中,成为真正的全球巨头。届时中国在能源产业方面,也极有可能逆转劣势。翻身为王了!在此,大东也祝愿这一天能早日到来吧!

那最后再做个调查:你觉得钠离子电池和锂离子电池谁更优秀呢?欢迎在评论区说说自己的看法。好了,我是大东,一个硬核爱较真的科普作者,如果喜欢我的科普,不要忘了点赞加关注,我们下期不见不散!

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页面更新:2024-05-05

标签:宁德   电池   时代   市场   技术   储量   新能源   产业链   锂电池   骗局   野心   密度   离子   寿命   能量

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