上一趟锂离子电池的车，没搭上的不要慌！这次宁德时代带来的黑科技“钠离子电池”，究竟隐藏了什么样的“钠”里密码 ？7月29日15：30宁德时代带来的钠离子电池发布会上正式发布了第一代钠离子电池。
据宁德时代创始人 董事长 曾毓群博士介绍，碳中和推动了新能源产业的蓬勃发展，新的应用场景不断出现，给了不同技术施展的舞台，而钠离子电池在低温性能、快充以及环境的适应性等方面拥有独特的优势，与锂离子电池相互兼容互补所以多元化的技术路线也是我们这个产业长期稳定发展的重要保障，如今宁德时代年轻的研究团队正式推出第一代钠离子电池。
（源自发布会截图）
据宁德时代研究院 副院长 黄起森博士介绍，钠的化学性质，电池工作原理都和锂非常相似，它在元素周期表里属于同一主族，电池工作原理都是摇椅式。钠的地壳元素含量排名第六，这就意味着它的资源非常的丰富，那与小巧的锂离子一对比，钠离子它就是一个大胖子。这就意味着在电池的运行过程中，钠离子在材料中的嵌入和脱出，对材料的结构稳定性和动力学提出了更高的要求。
据悉，对钠离子的研究最早可以追溯到19世纪。近二十年，伴随着锂离子电池的应用和推广，对钠离子电池的研究也迅猛的增加，行业内对钠离子电池的正负极材料进行了许多的探索。纳在正极材料方面，目前具有潜在商业化价值的有普鲁士白和层状氧化物两类材料，那它们的克容量已经达到了160mAh／g，与现有的锂离子电池正极材料相当。
（源自发布会截图）
“宁德时代构建了高通量材料集成计算平台，能够在原子级别上对材料进行了模拟计算和设计仿真，在前人的研究的基础上，我们创新性地对材料的体相结构进行电荷重排，对材料表面进行重新的设计，解决了材料在循环过程中容量快速衰减这一世界性的难题，使创新的材料具备了产业化的条件，”黄起森博士表示，“在负极材料方面，由于钠离子无法像锂离子一样在石墨层间自由的穿梭，宁德时代开发了能够让大量的钠离子存储和快速通行、具有独特孔隙结构的硬碳材料，这种硬碳材料克容量可达350mAh／g以上，还具备优异的循环性能，整体性能指标与现有的石墨相当。在电解液方面，我们还开发了适配这样的正极负极材料的新型独特电解液体系，在制造工艺方面可以与目前的锂离子电池制造工艺和设备相兼容。”
基于以上的些技术创新和突破，宁德时代开发的第一代钠离子电池有以下这些主要的性能指标：
·电芯单体能量密度已经达到了160Wh／kg，这是目前全球最高水平；
·在常温下充电15分钟，电量就可以达到80％，具备了快充能力；
·那不仅如此，在零下20°C低温的环境下，仍然有90％以上的放电保持率；
·在系统集成效率方面，可以达到80％以上；
·优异的热稳定，已经超越了国家动力电池强标的安全要求。
总体来看，第一代钠离子电池的能量密度略低于目前的磷酸铁锂电池，但是，在低温性能和快充方面，具有明显的优势，特别是在高寒地区高功率应用场景。黄起森博士表示，“当然，我们的创新不止于此，在电池系统集成方面，我们还开发了AB电池解决方案，与锂离子电池的集成混合共用。我们可以将钠离子电池与锂离子电池同时集成到同一个电池系统里，将两种电池按一定的比例和排列进行混搭 串联 并联 集成，通过BMS的精准算法进行不同电池体系的均衡控制，这样可以实现取长补短，既弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板，也发挥出了它高功率、低温性能的优势。”这样的锂－钠电池系统就能适配更多应用场景。
（源自发布会截图）
发布会上还提到，下一代钠离子电池能量密度将突破200Wh／kg，进入TWh时代，如同30年前的锂离子电池，钠离子电池将开辟出一条新的商业化电池路线，围绕产业链部署创新链，围绕创新链布局产业链，宁德时代已经开始进行钠离子电池的产业化布局，计划于2023年形成基本产业链。
钠离子电池到底有什么优势？
短短十分钟的发布会结束的非常快，在这里小编也给大家普及一下。钠离子电池是一种二次电池（充电电池），主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似，在充放电过程中，Na＋在两个电极之间往返嵌入和脱出，充电时，Na＋从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，放电时则相反。钠离子电池的概念早在上世纪70年代就已经被提出，但两者的理化性质存在差异，正负极材料、集流体和电解液也不同。
资料来源：中科院物理所，光大证券研究所
钠离子电池最大优势体现在整体成本上：（1）钠盐原材料储量丰富，价格低廉，采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料，原料成本降低一半；（2）由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液（同样浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20％左右）降低成本；（3）钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本8％左右，降低重量10％左右；（4）由于钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh／kg，可与磷酸铁锂电池相媲美，但是其成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。
但钠离子电池也存在劣势，从结构上来看，钠元素的原子质量是锂元素的3．3倍，导致钠离子电池能量密度仅为锂离子电池50％左右。循环寿命方面，钠离子电池当前循环次数最高约为1500次，显著低于磷酸铁锂电池的6000次与三元电池的3000次。根据中信证券测算，当前钠离子电池电芯单体能量密度仅为120Wh／kg，明显低于磷酸铁锂电池的180Wh／kg和三元电池的240Wh／kg。
钠离子电池作为一种新的电池技术路线，产业链包括上游资源企业、中游的电池材料及电芯企业，具体有：
（1）布局钠离子电池技术的公司，如宁德时代、鹏辉能源、＊ST猛狮、圣阳股份、中国长城、欣旺达。
（2）持股或投资钠离子电池企业的公司，如华阳股份、浙江医药、新筑股份。
（3）布局钠离子电池材料技术的公司，如负极材料企业翔丰华；正极材料企业容百科技；铝箔企业鼎胜新材、南山铝业、明泰铝业、万顺新材。
（4）钠资源公司，如中盐化工、南风化工、百合花等
资料来源：carbontech，光大证券研究所
商业化探索仍在推进
今年5月21日，在宁德时代年度股东大会上，董事长曾毓群就曾透露出要在今年7月前后发布钠电池。消息一经发布就在网络上引起了热议，一方面是因为宁德时代在电池领域一直有着举足轻重的地位，现在市面上很多电动车都是搭载的宁德时代的电池；另一方面，去年下半年开始锂离子电池原材料价格就在不断走高，而电动车40％的成本都是在电池方面，在不少业内人士看来，钠离子电池或将成为锂离子电池的重要补充。同锂离子电池相比，钠离子电池同样存在作为大规模储能的器件的机会。
根据光大证券预计，2025年国内钠离子电池潜在应用场景的需求量为123 GWh，以磷酸铁锂电池价格计量，对应537亿元左右的市场空间。钠离子电池在储能、电动两轮车与A00级别汽车领域均有较好的应用前景。预计2025年国内储能需求48GWh，两轮车需求41GWh，A00级别汽车需求34GWh。当前这三个场景主要应用磷酸铁锂电池，若钠离子电池行业产业化顺利推进，当产能达到GWh级别时，设备折旧费用摊薄，其材料成本低的优势将显现出来，有望在储能、电动两轮车、A00级别汽车等领域对磷酸铁锂电池实现替代。
当然，目前钠离子电池仍处于商业化探索和改进中，工程化设备、供应链配套等仍不完善，产品性能、成本控制及适配应用场景等有待进一步检验。按照宁德时代的说法，计划于2023年形成基本产业链，如此看来也还要近两年时间才有结果。
