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網易汽車2月9日報道 安全,不僅是每個成熟汽車企業的底限,也是其不斷追求的上限。所以在零下30多攝氏度的牙克石,當長安汽車宣布天樞智能新安全的各種成果時,我反而沒那么激動。
畢竟安全是你應該做到的。
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當然從被動安全到現在的主動安全、智能安全,長安都有著不錯的成績,但是相比這些理所應當,長安聯合寧德時代,開始推出搭載鈉離子電池(以下簡稱鈉電池)的新車,反而更讓人感興趣。
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尤其鈉電池,很可能就像內燃機時代的柴油機一樣,顛覆鋰電池一統動力電天下的現狀。
其實鈉電池和鋰電池的起步研究時間都在20世紀(參數丨圖片)7、80年代,由于鈉電池負極鑲鈉能力弱、能量密度低等原因,導致在成本、性能方面沒有鋰電池有優勢。加之90年代便攜式電子產品進入爆發期,鋰電池率先市場化、成熟化,成為市場中主流儲能裝置之一,鈉電池則一直被種種技術問題困擾,沒能趕上快速量產浪潮,最終默默淡出大眾視野。
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但是鈉元素非常常見,咱們每天吃的鹽里就有鈉,它廣泛分布于海水、鹽湖和礦石中,提取相對容易。鈉元素在地殼中的豐度是鋰元素的4000倍,這使得鈉電池在原材料供應上具有天然優勢,不受地緣政治等因素的嚴重制約,能夠有效保障能源安全。
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尤其隨著新能源汽車的普及,鋰電池的需求量越來越大,作為貴重金屬,碳酸鋰價格波動非常激烈,早幾年有過60萬元/噸的高價,當然也有8萬元/噸的低谷,劇烈的價格浮動對于相關行業并不是件好事。但是提取鈉元素的碳酸鈉,價格一直穩定在2000元/噸左右,成本低廉、價格穩定,才更符合大規模工業化生產規律。
所以,相比氫燃料電池,鈉電池其實一直都是解決鋰電池產能的重要替代品。何況,鈉電池還有許多鋰電池比不了的性能優勢。
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首先就是安全。
雖然當今鋰電池通過電池管理系統、配方和封裝等手段,可以大大提升其安全性,但是相比鋰離子,鈉離子半徑更大,在充放電的使用過程中,形成枝晶的風險更低,也就更不容易造成短路,減少了隱患。
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鈉電池還有著200℃以上的熱失控起火溫度,而磷酸鐵鋰和三元鋰電池的熱失控起始溫度大約為125℃和80℃。此次寧德時代帶來的鈉電池還進行了滿電電芯的扭曲、針刺等極端試驗,做到了不起火、不爆炸的成績,甚至還能在試驗后正常供電。可靠性十分出色。
此外,鈉電池過沖過放的耐受性能更好,相比鋰電池,充電時的發熱也更少,對電池壽命影響更小,頻繁充電也就更安全。
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第二,鈉電池擁有出色的低溫性能。
雖然現在已經有廠家開始開發基于鋰電池打造的固態、半固態電池,低溫性能相比以往有不小的提升。但是在鈉電池面前,還是被碾壓的狀態。
例如寧德時代此次開發的鈉電池,在-30℃時的放電功率,是同電量磷酸鐵鋰電池的3倍;-40℃時還能保持90%的電量,而鋰電池不足70%;-50℃時,完全凍透的鈉電池依舊可以保持正常放電,而這個時候的鋰電池,基本處于已讀不回的狀態了......
所以對于北方用戶來說,鈉電池基本無損的低溫性能,又蠶食掉了內燃機為數不多的性能優勢,是更符合高寒地區用戶的新能源電池。
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最后就是對用戶感官不那么強烈的環保能力。
數據顯示,鈉電池的原料提取碳排放相比鋰電池低約54%,在回收上,工藝也更加簡單,回收率可達92%。由于在生產制造和回收上,不依賴鋰電池所必須的鈷、鎳等稀缺金屬,所以成本更低,環保壓力更小。
在制造工藝上,鈉電池有著與鋰電池相似的工作原理,不需要進行大規模改造,就可以適配鋰電池的現有生產線,電極制備、電芯組裝等工藝都可以快速遷移,方便生產。據研究報告指出,現有鋰電池產線改為鈉電池產線僅需6-9個月,大約70-80%的設備可以改造兼容。
基于鈉電池的優勢,自然吸引除中國外不少國家的目光,在鈉電池領域鉚紛紛壓下大注。美國國家能源部曾提供超30億美元的資金支持,用來開發鈉電池,但實際效果并不樂觀。而歐洲、日本、韓國等國家也投入了大批資源進行開發,但收效甚微,基本停留在研發試驗階段,距離大批量大規模商業化量產還有很長一段距離。
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而在鈉電池的開發上,依舊是國內廠家走在世界前列,當今90%的鈉電池產能均來自中國。寧德時代、比亞迪、眾鈉能源等企業已經具備了商業化大規模量產的能力。相對于歐美鈉電池追求高功率高成本的普魯士藍/白路線,國內企業更傾向兼顧成本與性能的層狀氧化物+聚陰離子方向,使得商業化更現實。
長安攜手寧德時代,推出的首款鈉電池新車是一臺中級轎車,尺寸大約與啟源A06相當。這臺車搭載了寧德時代45kWh的鈉離子電池,純電續航超過400km。
看上去這臺車是個不錯的開始,但是鈉電池在當下還有著諸多問題。雖然寧德時代宣稱其研發的鈉電池能量密度已經達到了170Wh/kg,但是相比磷酸鐵鋰電池(160-200 Wh/kg)三元鋰電池(200-250 Wh/kg)還是有一定的差距。
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此外在體積上,鈉電池也要比鋰電池大約三分之一,必定會對寸土寸金的車內空間產生影響。這也側面解釋了宣傳圖中大約中級車尺寸的轎車,僅搭載了45kWh的電池,而一般這個尺寸的產品搭載的鋰電池,多為60kWh左右,正好少了差不多三分之一的容量。
萬事開頭難,作為世界一流的電池廠商,寧德時代十年時間投入百億資金和大量人力進行鈉電池開發,光是研發測試芯片就生產了29萬顆,材料層級分析做了3萬次,開發了多元快離子拖嵌技術、復合抗凍電解液等關鍵技術。
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據說有工程師,是從校招開始參與研發,一直做到為人父親,把整個青春奉獻給了鈉電池開發。所以鈉電池并不會是曇花一現的產品,即便現在面臨著機械性能的不足、產業規模帶來的高成本及市場認可度較低等困難,但是在長安汽車銷量規模與助力下,鈉電池新能源車的前景還是非常值得期待的。
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從長遠看,中國在鋰電池方面有著先發優勢+規模效應+產業鏈整合的綜合實力,但中國鋰礦儲量僅占全世界的10%,但是鋰礦消費消費量占到了60%,進口需求占到了80%以上。開發鈉電池,更是減少資源依賴、建立國家能源安全的的戰略步驟。
此次長安聯合寧德時代,進行了鈉電池新能源車的開發落地,而這臺全球首款鈉電池量產乘用車,意味著長安在電池安全有了新能力和新動作。搭載鈉電池的新車正在緊鑼密鼓的進行高寒測試。依托長安嚴謹的開發測試流程,以及天樞智能帶來的高主動安全能力,這款新車讓人充滿期待。
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就好像內燃機時代的汽油機與柴油機,雖然都是通過燃燒獲取能量推動曲軸旋轉獲得動力,但是兩者各取所長,將人類文明飛速推進了100多年。而同樣通過電化學進行儲能放電的鋰電池和鈉電池,或許會成為未來人類文明進步的重要基石。
