鈉離子電池會取代鋰離子電池嗎?

鋰電池上游原材料價格上漲，鈉離子電池替代需求擴大，目前，包括寧德時代、中科海鈉在內(nèi)多家公司已經(jīng)提出2022-2023年實現(xiàn)中試、產(chǎn)能落地的目標，從儲能到動力，鈉離子電池需求擴大，產(chǎn)業(yè)鏈加速布局;近期鈉甚至有投資者放話鈉離子電池未來定能取代今時今日的鋰離子電池成為新能源電池的主流，那鈉離子電池是否真的會鈉離子電池會取代鋰離子電池呢，下面我們來一起看看吧!

一、鈉離子電池為什么這么少見?

鈉離子電池其實在電池界其實不是新技術(shù)，在上個世紀七十年代就已經(jīng)提出，諸多科研機構(gòu)開始了對鈉離子電池的研究工作，其工作原理與鋰離子電池類似，利用鈉離子在正負極之間嵌脫過程實現(xiàn)充放電過程，但研究成果并不理想，主要原因就是因為鈉離子本身體積較大，所以在充放電過程中的運動會耗費更多的能量，為了增加能量密度就又必須同一時間內(nèi)增加更多的鈉離子密度，對于正負極材料結(jié)構(gòu)是極大的挑戰(zhàn)，因此現(xiàn)在很少看到鈉離子電池。

二、為什么要重新推出鈉離子電池?

1、安全性和高低溫性能優(yōu)異

眾所周知，鋰離子電池內(nèi)阻較低，因此高溫工作狀態(tài)下容易發(fā)熱升溫影響電池效率，在低溫情況下會損失大量能量。與鋰離子電池相反，鈉離子電池內(nèi)阻較高，瞬時發(fā)熱量較低，甚至鈉三元熱箱絕熱測試400℃才釋放氧氣，比鋰三元高出快200℃。此外，鈉離子電池能夠在-40℃到80℃的溫度區(qū)間內(nèi)工作，高低溫表現(xiàn)優(yōu)于鋰離子電池。

2、超高的充放電倍率

鈉離子電池結(jié)構(gòu)是開放式的3D結(jié)構(gòu)，且鈉離子在電解液中的溶劑化程度低，具備更高的離子導電率和正負極界面處更高的遷移效率，因此在同樣的溫度條件下，充放電倍率要比鋰離子更高，且在低溫環(huán)境下鈉離子同樣可以保持高倍率充放電，能夠適應響應型儲能和規(guī)模供電。

3、成本因素

成本因素，近年來受下游新能源汽車銷量的大幅增長以及外圍因素影響，鋰離子電池原材料的價格也呈現(xiàn)高速增長的狀態(tài)。以碳酸鋰為例，價格已從年初的27.5萬元/噸上漲至今日的46.9萬元/噸，同時鋰資源的全球儲量有限，鋰元素在地殼中的含量僅為0.0065%，當前全球都在瘋狂高價爭奪鋰礦資源。預計未來全球鋰資源供應緊張將長期持續(xù)，高鋰價將是未來行業(yè)常態(tài)。與此相反的是鈉資源儲量豐富，地殼豐度為2.64%，是鋰資源的440倍，且鈉資源分布廣泛、提煉簡單。寧德時代推出第一代鈉離子電池，更多的也是希望鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化能幫助其在面對上游鋰礦時有更多的話語權(quán)。

三、鈉離子電池會取代鋰離子電池嗎?

1、能量密度是硬傷

在同樣攜帶1個電荷的情況下，鈉離子的質(zhì)量是鋰離子的將近4倍，這就對能量密度有所影響;鈉離子半徑較大，其脫嵌過程又會造成較大的體積變化，對電池壽命又有一定的影響。要獲取高能量密度需要同一時間內(nèi)釋放更多的鈉離子，這又會對電池質(zhì)量和電池正負極材料提出挑戰(zhàn)。目前寧德時代推出的第一代鈉離子電池理論能量密度為160Wh/kg，低于自家磷酸鐵鋰電池174Wh/kg的單體能量密度，更不及比亞迪第二代刀片電池180Wh/kg的能量密度，況且鈉離子電池實際應用能量密度肯定低于理論值。對于當下新能源電池需求最高的新能源汽車而言，高續(xù)航里程才是首要標準。

寧德時代為了解決鈉離子電池能量密度不足的問題，創(chuàng)造性提出了AB電池的混搭使用方案，也就是在單個電池包中同時集成了鈉離子電池和鋰離子電池，然后通過BMS的精準算法進行不同電池體系的均衡控制，這樣可以實現(xiàn)取長補短，既彌補了鈉離子電池在現(xiàn)階段的能量密度短板，也發(fā)揮出了它高功率、低溫性能的優(yōu)勢?；蛟SAB電池方案是當下鈉離子電池發(fā)展的有效路徑之一，但同時也對BMS的精準算法和實際運行的穩(wěn)定性提出了更高的要求，而且最終電池pack的能量密度天花板明顯，只能算是當下的一個過渡方案而非鈉離子電池的發(fā)展趨勢。

2、鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化道路漫漫

雖然我國在鈉離子電池的研究道路上一直處于世界前列，目前多家公司包括龍頭企業(yè)寧德時代都在研究并推出鈉離子電池，且鈉離子電池與鋰離子電池結(jié)構(gòu)相似，看似能夠隨時切入鋰離子電池的生產(chǎn)線，但是實際上當前鈉離子電池目前仍然偏實驗階段，尚未建立起像鋰離子電池那樣成熟的上下游產(chǎn)業(yè)鏈條，要知道從礦產(chǎn)到動力電池是一個很長的產(chǎn)業(yè)鏈，需要上千家公司經(jīng)過近三十年的研發(fā)和努力才形成當前成熟而有效的供應體系。況且鈉離子電池對于當前鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)影響巨大，尤其是正極負極材料完全不同，生產(chǎn)工藝也不一致，無法直接嵌入當前的生產(chǎn)供應體系。當下的鈉離子電池所處階段大概類似于十年前的鋰離子電池，但并沒有足夠多供應商形成快速有效的發(fā)展體系，因此粗略判斷鈉離子電池未來的發(fā)展路徑不會像鋰離子電池這樣快速。

3、與其說那離子電池會不會替代鋰離子電池，不如說鈉離子電池與鋰離子電池可以互補

鈉離子電池雖然能量密度較低且產(chǎn)業(yè)化道路漫長，不適宜規(guī)模應用于中高端乘用車市場，但這無法抹殺其低成本、高低溫表現(xiàn)和高充放倍率等優(yōu)異性能，所以鈉離子電池在對于快充能力要求較高的儲能領(lǐng)域有著強大的天然優(yōu)勢，而鋰離子電池則可以專注于高速車和高端乘用車領(lǐng)域，雙方優(yōu)勢互補，形成各自專注應用領(lǐng)域的合理競爭局面，共同瓜分新能源市場這塊大蛋糕。

另一方面鋰離子電池減少應用場景，更加聚焦新能源汽車領(lǐng)域，也更有利于下游電池廠商擁有更多的話語權(quán)和議價權(quán)，倒逼上游鋰礦等原材料價格的穩(wěn)定與趨緩，新能源汽車的價格也有望下降，這才是惠及消費者的好事，也是電池行業(yè)推動鈉離子電池發(fā)展的主要動力。