锂电池将成为过去?划时代钠电池即将上市,新能源汽车再无缺陷?
作者:笑林大咖  鼎财 - 新股
2021-07-22 09:41:50
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相信很多小伙伴都对新能源汽车有着浓厚的兴趣,但是之前国内很多特斯拉新能源汽车故障频出造成多起事故使很多想要购买新能源汽车的小伙伴都打上了退堂鼓,而就在特斯拉陷入产品质量旋涡的时候,我们中国本土的企业奋起直追,在电动车市场上取得了突破性进展。

5月21号,中国新能源汽车动力电池生产企业宁德时代突然宣布,钠电池将在7月前后上市,据相关人士透露,钠电池将代替锂电池解决纯电动汽车的潜在缺陷,此消息一出立即引来了社会各界的广泛关注,那么什么是钠电池呢?钠电池比锂电池强在哪里呢?新能源电动车会迎来新纪元吗?

锂电池是40年前约翰 古迪纳夫发明出来的,锂电池自发明以来在我们的生活中扮演着相当重要的角色,我们的手机跟电动汽车全都跟他紧密相关,同时也带动了社会各个行业的发展,宁德时代是国内率先进入国际顶尖车企供应链的锂离子动力电池制造商,还有专门提供锂矿资源的赣锋锂业,锂电池在一定程度上推动了社会的进步,但是繁荣的背后往往都隐藏着巨大的危机,随着科技的发展进步,我们对于锂电池的运用也越来越广泛,这就意味着锂矿资源的巨大消耗,但是锂矿资源在地球上储存本就十分稀少,所以造成锂电池成本越来越高,根据最新数据显示,碳酸锂目前的市场价达到了每吨89000元左右,对比年初上涨了大概67%,氢氧化锂市场价达到了每吨89500元左右,对比年初上涨了大概80%,据相关人士解释,锂电池价格上涨如此之快首先是今年新能源汽车与储能电池两方市场需求大量增长,可是中国却没有大规模的锂矿资源,每年只能满足我们20%的需求,而其他的就要依赖进口,全球锂矿资源主要都集中在南美洲地区,当下全球贸易紧缩的格局,一旦锂矿资源进口像进口石油一样遭到限制,将会使我国遭受不可估量的损失。而且锂是一种十分活跃的化学元素,所以想要从锂矿资源中提取到纯净的锂是一个十分复杂的过程,想要从盐湖中提取到锂,就要用萃取,电渗析膜分离技术等技术,昂贵的专业设备、繁琐的提取工艺都在提高锂电池的使用成本,我们国家的科研人员一直致力于这方面的研究,希望能够改变这一弊端,但自从20年前,索尼推出了第一款商用锂电池之后,几十年来关于锂电池的研究一直没有突破性进展。而当下,如何增强锂电池使用寿命,能量密度,安全可靠性是全世界都难以跨越的一道鸿沟。

那么有没有什么能够替代锂电池的产品呢?经过我们科研人员的不断尝试,终于让我们发现了锂电池的替代品,就是即将上市的钠电池,钠是地球上仅次于锂的第二轻的金属元素,通过观察元素周期表我们可以发现钠与锂是同一族元素,这就表明他们的化学性质是相似的,这也提供了最初的理论,用加工锂的方式加工钠是否可以代替锂做电池。虽然钠的原子半径要比锂大很多,钠原子比锂原子多出了8个电子,所以钠不能像锂一样嵌入到石墨中,而且也要比锂重很多,这就造成同一单位质量的钠电池的储能比锂电池少,但是钠有一个非常大的优势,那就是它的储存量非常大,海水中就含有非常丰富的钠,我们平时吃的食盐中也含有大量的钠元素,这也就意味着它的价格会便宜很多,提取钠的成本会少很多,在市场上钠离子电池原料的氯化钠每吨只需要几千元,这对于未来钠电池的产业化发展是一个非常巨大的优势,成本的环节得到了解决,那么我们对钠的研究应用到了什么程度呢,其实我国在这方面所取得的成就已经处于世界领先位置了,我们传统概念中的电池是由正负极材料以及电解液构成的,钠电池跟锂电池都没有脱离这个范围,所利用的原理也是一样的,利用的是钠离子在正负极之间的嵌脱,钠电池在充电时,钠离子由于通电从正极流出经过电解质嵌入到负极,同时电子补偿电荷经外电路供给到负极,是正负极的电荷达到平衡的状态,放电是则是一个相反的过程,既然原理想通,为什么到现在钠电池才面世呢?其实是因为正负极材料的使用一直困扰着科研人员,以钠离子电池负极来说,虽然满足条件的材料有很多种,但是要从中选择哪一种材料才能使电池发挥最大的功效是新电池技术最令人头疼的问题,而这一问题直到科研人员像碳芯电池一样使用碳作为介质才得以解决,这个突破性的发现让钠离子电池的能效相比锂离子电池高了足足七倍。除了材料的问题,钠离子电池还有一个难以攻克的难题,就是钠离子的液态记忆,然而,经过我们国家科研人员的不断努力,终于克服了这一难题。此项技术的突破震惊了全世界,欧盟,美国还有之前在这方面一直处于领先的日本都不得不对中国竖起大拇指,锂电池的最佳工作状态只有3-4年时间,据有关资料显示,钠离子电池的最佳工作状态将超过10年,此外,虽然钠离子电池跟锂离子电池相比在体积方面不占优势,但钠离子电池的安全性却也因此得到了提升,因为重量的原因钠电池每克储存的能量比锂电池少,意味着一旦电池发生爆炸,钠电池造成的伤害要远远小于锂电池,这对一些安全性要求较高的领域非常实用,科研人员还提到钠离子电池跟锂离子电池在本质原理上没有太大的差别,所以在钠电池投入生产以后,不需要建立新的厂房,而之前生产锂电池的工人在经过简单的培训之后马上就可以投入到生产钠电池的工作中,生产锂电池的设备经过简单的调整就可以继续使用,不仅使电池生产厂家免去了一大笔开销,还避免了大批工人失去工作,而对于喜欢新能源汽车的车主来说,钠电池最明显的优势就是充电速度更快,在购买新能源汽车的时候除了关心他的续航能力之外,最关心的无疑就是充电速度了,同样使用大功率直流快充,锂电池电量从20%-80%大概需要半小时左右,磷酸铁锂需要五十分钟左右,而钠电池的充电速度将颠覆我们的认知,仅仅需要十分钟,还有一点必须要提到的是,之前使用锂电池的新能源汽车更换成钠电池之后,类似之前的暖气耗电50%,两个充电桩超长续航百公里等冬季续航严重缩水的问题不会再出现,这都归功于钠电池的电解液稳定性十分强大,在零下40度的环境下依然可以正常工作,哪怕是在东北零下几十度的条件下也不用担心电动汽车罢工的问题,钠电池还有一个最强的杀手锏,就连我们的科研人员都为之惊叹,那就是过度放电,众所周知锂电池一旦过度放电就会出现问题,而钠电池却允许过度放电到0伏,虽然钠电池能量偏低是目前无法克服的短板,但是有了这一项优势,钠电池可以尽情应用到需要储能的场景中去

综合上述优点,钠电池的未来发展前景一片光明,而新能源的最大卖点就是新,但是之前新能源汽车上所用的锂电池,在地球上属于稀有矿产资源,据统计,就算把全球的锂矿资源都集中在一起,也只能满足15亿新能源汽车的生产,而锂矿资源最集中的南美洲则占据着先天优势,而我国的锂提取技术还没有达到最佳状态,大部分的锂电池都需要从澳大利亚进口,当然价格也是他们说了算,如果钠电池能够批量生产使用将会使我国彻底摆脱现在的尴尬局面,我国钠资源的储存量是非常丰富的,如果采用钠电池,我国完全不需要依赖国外进口,而当今世界的金属钠生产正在不断地转移向我国,虽然首先公布做出钠电池的是宁德时代,但是之前国内就有多家企业透露过钠电池生产的风声,钠电池一旦面世将很快就会被锂电池取代虽然还言之过早,但是作为锂电池的绝佳替补还是非常完美的。2017年,胡勇胜和他的团队就研制出了一款钠离子电池,全球首款钠离子电池低速电动车就出自他的办公室,而且这项技术可以运用到诸多储能领域中去,本以为这将是短时间内谁都无法超越的巅峰,但是就连我们自己都小看了我们中国人的智慧,2018年12月,南京理工大学教授夏晖与其团队以新型的调控方法与结构设计,并在锰基正极材料研究方面取得突破性进展,震惊了整个学术界,这种正极材料制成钠电池,整个电池的电极柄容量就能达到211.9毫安时每克,而现在的锂电池只有他的三分之一。无论从哪个方面看钠电池都是未来作为新能源汽车动力的最佳选择,虽然现在钠电池还无法完全取代锂电池,但是我们相信在我们科研人员的不断努力之下,这一天距离我们不会太遥远



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