宁德时代第一代钠离子电池发布会，充电15分钟，电量可达80%
前言
7月29日，宁德时代新能源科技股份有限公司成功举行了首场线上发布会，董事长曾毓群博士发布了宁德时代的第一代钠离子电池，同时，创新的锂钠混搭电池包也在发布会上首次亮相。作为宁德时代创新技术产业化的又一里程碑式成果，钠离子电池将为能源清洁化和交通电动化提供全新解决方案，推动“碳中和”目标早日实现。
受此消息影响，宁德时代今日股价开盘逆势拉升，最高涨幅达到7.62%，截至收盘，股价上涨6.05%收报5556.80元，总市值近1.3万亿元。
宁德时代第一代钠离子电池发布会亮点
1、材料体系
正极材料：普鲁士白，层状氧化物，体相结构进行电荷重排，还有一些表面改性，创新性地对材料体相结构进行电荷重排，解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减这一核心难题;
负极材料：改性后的硬碳，比容量350mah/g，开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料，其具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性。
电解液：新型电解液制造工艺：设备可以跟锂离子电池产线兼容。CATL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。
2、电池性能
单体160wh/kg，为目前全球最高水平。15分钟达到80%，零下20度还有90%的放电保持率，同时在系统集成效率方面，也可以达到80%以上。热稳定性超过国家安全要求，在低温性能和快充方面有明显优势。
3、结构设计
AB电池解决方案，钠离子电池和锂离子电池同时集成到同一个系统，通过BMS算法控
4、后续展望
下一代单体能量密度为200wh/kg，2023年形成基本产业链。
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。
什么是钠离子电池?
钠电池其实并非是一种全新的电池技术路线，最早于20世纪70年代被首次提出，只是目前仍处于产业化初期。
在正常的使用情况下，上述充放电过程不会破坏电池的基本化学结构，能够保证电池重复使用。
从元素周期表来看，钠与锂同属于碱金属主族，钠拥有与锂相似的物理和化学特性，自然被适合用作电池技术。
钠电池与锂电池具有相似工作原理：依靠钠离子在正极与负极之间可逆地迁移实现充放电，正极和负极均由允许钠离子可逆地插入和脱出的插入型材料构成。
但电池这个系统乍看起来原理简单，实际上其背后牵扯到材料学、无机化学、有机化学、物理甚至热力学、机械加工等诸多问题，这也造成了电池行业想取得革命性突破非常困难。
除了钠电池之外，2000年诞生的镁电池，一度被认为是取代锂电池的最佳选择，但在推广过程中，同样因为能量密度与商业化原因，逐渐沉寂在市场的汪洋里。
但就核心定位而言，钠电池主打性价比。
正极方面，和锂离子电池正极不同，钠离子电池的高价态过渡金属选择多为铜、铁、镍、锰等，也有锂掺杂手段使用。
充放截止电压多在2.5-4.2V范围，比容量在70-130mAh/g之间(相对高比容量体系的电压稍低)。前瞻性的研究还包括引入晶格氧、类似富锂正极的“富钠”正极材料(首次比容量超过200mAh/g)构建等。
负极方面，和在锂离子电池中的行为不同，石墨在含有碳酸酯电解液的钠离子电池中的可逆比容量却不足50mAh/g，不足以作为质优价廉的负极材料。
相比之下各类无定型碳材料的可逆比容量在200-400mAh/g，甚至还有进一步的提升空间。
钠离子电池产业化应用
宁德时代表示，第一代钠离子电池主要会应用于交通和储能两大应用场景。
在交通方面，宁德时代在电池系统开发了AB电池系统解决方案，即钠离子电池与锂离子电池两种电池按一定比例进行混搭，集成到同一个电池系统里，通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。
AB电池系统解决方案可以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、低温性能好的优势。以此系统结构创新为基础，可为锂钠电池系统拓展更多应用场景。
储能方面这里无需多做介绍，就是存电。
在生产制造方面，宁德时代研究院副院长黄起森博士介绍，在制造工艺方面，钠离子电池可以实现与锂离子电池生产设备、工艺的完美兼容，产线可进行快速切换，完成产能快速布局。目前，宁德时代已启动相应的产业化布局，2023年将形成基本产业链，同时还欢迎相关研究机构、上游材料供应商和下游电池应用端一起参与，共同加速钠离子电池产业链的完善和发展。
为什么要发展钠电池
“发展钠离子电池，有望缓解因锂资源短缺、分布不均引发的储能电池发展受限的问题，作为锂离子电池的重要补充;还可逐步取代严重污染环境的铅酸电池，具有重要的经济价值与战略意义。”
电动车概念在全球范围内火起来了，中国在这方面的步子走得很快，已成为全球纯电动车、油电混动车的最大市场，产销量差不多占全球的一半，而且，全球锂电池有高达70%以上是中国制造。
可是这些数据是很好看没错，但实际上也潜藏一些隐忧，比如中国的锂矿产量相对较小。目前，锂产量最大的国家是澳大利亚，其次是南美洲的玻利维亚、智利、阿根廷，北美的墨西哥等，所以中国非常依赖从它们手里进口。
最明显的例子就是锂时代快速来到，让这些产锂国家赚翻了!2014年时，电动车概念还没起来，没多少人关心锂，每吨的价格才3.8万，结果才过几年就翻了4倍多，2018年最高峰时，每吨16.8万!现在虽然价格回落一些，差不多是18年的一半，但也算贵。
说白了，现在美国、欧洲国家、日本、韩国这些汽车强国都在争夺锂产能，我们在供应上难免还是要看人脸色。
因为如果长期高度依赖外国资源的话，很容易造成“卡脖子”问题，不利于我国未来的能源安全。
钠离子电池具有与锂离子电池类似储能原理，但资源丰富、分布广泛、成本低廉，并且可以沿用现有锂离子电池的材料及电芯生产工序和生产装备，被认为是大规模储能领域的变革性技术之一。另外，相比于锂离子电池，虽然钠离子电池能量密度暂时处于劣势，但是在功率密度、宽温和循环寿命等方面具其有独特的优势。
在元素周期表中，钠和锂属于同一族(即周期表中同一列)的金属，有着相近的化学性质，并且钠比锂便宜的多——食盐(氯化钠)纯碱(碳酸钠)都可以成为钠的来源。从这个角度讲，钠电池像一条捷径，绕开了锂资源瓶颈。
与此同时，在钠电池中，可以用铝箔取代铜箔，而铝箔的成本只有铜箔的1/8左右。
根据华安证券的测算，在这两个方面，钠电池可节省25.3%的原材料成本。
所以，摆脱稀有金属对电池材料的成本的束缚就越来越迫切，磷酸铁锂电池虽然摆脱了对镍钴锰的束缚，但是鉴于对锂元素价格的不可控，我们依然没有主动的话语权。
钠离子电池市场前景如何 ?
近年来，钠离子电池的商业化进程正在加快。具体来看，早在2020年6月，宁德时代成立21C实验室时，便把钠离子电池作为中短期的三个主要研究方向之一。
此外，中科海钠已完成的钠离子电池产业化示范应用项目主要包括：电动自行车、家庭储能柜、低速电动车和储能电站。今年3月，该公司宣布完成亿元级A轮融资，投资方为梧桐树资本。
产品方面，2020年，中科海钠的钠离子电池产品实现量产，电芯产能可达30万只/月;今年6月28日，中科院物理所与中科海钠在山西太原推出全球首套1MWh钠离子电池光储充智能微网系统。此外，中科海钠还与华阳集团在太原共同投入了年产2000吨的钠离子电池正、负极材料生产基地。
此外，国内已布局钠离子电池的企业包括：欣旺达已储备钠离子电池专利;华阳股份已参股中科海钠，另计划分别投资8000万元与6000万元，用于建设2000吨钠离子电池正极及负极材料项目;而浙江医药也已参股40%的钠创新能源。
随着更多公司的持续研发推进，钠离子电池的产业化进程或有望进一步加速。不过，对于钠离子电池的发展前景，目前业内人士看法各不相同。
有业内人士坦言，未来发展钠离子电池的企业数量可能只有少数几家。从技术层面来看，钠离子电池确实已到了商业化应用的初期，但钠离子电池产业链目前还远未构成体系。
此外，胡勇胜向《科创板日报》记者分析认为，“目前，钠离子电池的定位是最具经济性的高安全储能电池，规模化后可做到铅酸电池的价格、锂离子电池的性能。而我国钠离子电池目前在材料体系、综合性能、产业化速度、示范应用方面都已达国际领先水平，拥有完全独立自主的知识产权，有机会率先在全球范围内实现钠离子电池的产业化与商业化应用。”
结语
机构预计2025年国内钠离子电池潜在应用场景的需求量为123GWh，以磷酸铁锂电池价格计量，对应537亿元左右的市场空间。随着钠离子电池技术的不断进步、宁德时代入局推进钠离子电池产业化，钠离子电池产业链有望充分受益。
如果随着电池技术的不断进步，能够突破钠离子电池能量密度的天花板，那么性能更优、价格更低、不受稀有金属限制的新一代电池就会陆续走进我们的生活，当下可能更多的还是AB电池(即钠离子电池与锂离子电池混搭的模式)。
来源：上海锦町新材料科技整理自网络
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