新能源汽车动力电池的安全与能量密度极限仍在往前进。近日,动力电池“一哥”宁德时代再迈出一大步: 第一代钠离子电池 。炙手可热的“锂”,迎来了新对手“钠”,“固态电池”正在为薄发而厚积。
以清洁能源替代化石能源的革命正在加速,新能源汽车产业将发生什么新变化?钠离子电池产业化前景如何?被寄予厚望的“固态电池”何时能真正大规模应用?还有怎样的“新新能源”正在研发的路上?
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动力电池新技术
7月29日,宁德时代发布 钠离子电池
7月16日,蜂巢能源 无钴电池 实现量产
3月10日,广汽埃安发布“ 弹匣电池 ”
1月9日,蔚来称将推 150kW·h固态电池组
1月初,“ 掺硅补锂 ”硅负极材料面世
去年3月,比亚迪发布 刀片电池
(刀片电池)
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钠电池·两大优势
01 更安全并兼顾充电效率
每逢炎热夏季和严寒冬季,各新能源汽车品牌无不心存担忧,前怕电池热失控,后怕电池虚电。 能量密度 和 安全性 ,是当前制约锂电池发展的两个重要维度。
第一代钠离子电池的单体能量密度为160Wh/kg;在常温下充电15分钟,电量就可以达到80%,具备了 快充能力 。换言之,钠离子电芯集成到电池系统后,系统的能量密度仍可达128Wh/kg。
这个数据虽不如现有的磷酸铁锂电池,但差距并不大。而且第二代钠离子电池将有望达到200Wh/kg,快速补齐能量密度短板。
更具意义的是,钠离子本身对温度不敏感, 热稳定性 表现优异,在零下20°C低温的环境下,仍然有90%以上的放电保持率,超过了国家标准。不像锂离子电池那样热一点冷一点都受不了,甚至动不动就自燃爆炸。
华金证券在研报中指出,钠离子电池的负极可以用金属铝箔作为集流体,双铝集流体不存在过放电问题,相对安全。
鉴于钠离子电池生产尚未规模化,可以有一个A+B的解决方案:一个电池包里,既有 锂离子电池模组 也有 钠离子电池模组 。
即: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(电池热管理系统)进行不同电池体系的均衡控制,优势互补。
02 降低造车成本和售价
研发钠离子电池,除了在能量密度和安全性的平衡点外,还有一个关键:摆脱 原材料成本 的掣肘。
今年5月电池级碳酸锂的价格正一路猛冲,7月底每吨已破10万元大关,动力电池企业的产品毛利率持续下滑。
除了价格暴涨,锂的全球供应链的稳定性也让人不安。为了缓解“ 电池荒 ”,许多动力电池产业都在扩产。
相对而言,钠资源 更丰富 、 售价更低 。
华金证券的研报表示,自然界的钠资源存量约为锂元素的1000倍;钠离子电池产业化后成本较低;按照正极材料、负极材料、电解液、隔膜、集流体等成本预估,钠离子电池的成本比锂离子电池的成本减少30%~40%。
动力电池占整车成本的 四五成左右 ,一旦成本能下去,整车售价也将更加实惠。
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疑问:材料便宜=低成本?
"钠离子"当下似乎风头正盛,但何时能量产装车,才是更具有现实意义的事情。事实上,对钠离子电池持观望态度的业内人士并不少。
基于 钠盐庞大的储备量 ,未来价格也不会出现类似锂电池的原料价格高涨。
在全球,从事钠离子电池工程化的公司也有20多家,包括松下、丰田、LG等巨头公司。
不过,整体来看,当前钠离子电池的 产业规模 依然较小,大部分动力电池的头部厂商并未将重心放在钠离子电池上。
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现状:电池瓶颈
在碳中和的长远目标下,动力电池迎来快速发展时期。增长迅猛的新能源汽车市场对于电池的 需求量巨大 ,仅国内市场,今年前六个月动力电池产量累计74.7GWh,同比增长217.5%。
目前的数据来看,锂离子电池是当仁不让的“牛鼻子”。
行业研究机构彭博新能源财经近日发布的《新能源展望》年度报告显示,2020年,全球动力电池产能只有100Gwh的量级。 但到2030年,交通和储能对锂离子电池的需求将激增至5.9Twh,这意味着一个超万亿元的新蓝海汹涌而来。
供需矛盾将逐渐呈现。与此同时,具有突破性的 新型锂离子电池 的研发进展也不容易。
如特斯拉正研发的新款46800锂电池,采用了新的干法电极工艺,虽然称能“6倍性能提升,成本降低56%”,但马斯克近期也坦言,这款电池目前只有90%的工艺进展顺利,且仅能小规模有限生产。
我国未雨绸缪,已经从政策层面推动新动力储能项目。6月末,国家发改委、国家能源局共同发布 《新型储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》 ,直接叫停电池梯次利用储能项目。征求意见稿提出,要加快钠离子电池等技术开展规模化试验示范。
征求意见稿还规定,业内储能将 不能用二手电池 ,电池的更新速度会加快。新建的电化学能储能电站只能使用新电芯,也将导致成本的大幅度提升。
在锂电池原材料供需紧张之下,此时低成本钠离子电池的登场,也算得上适逢其时,一旦其实现大规模量产,将有望取代“二手电池”迅速抢占国内甚至海外储能市场。
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未来:固态电池
(固态电池)
除了钠离子电池和锂离子电池,业内人士普遍认为,动力电池仍存在很多技术路径,包括 固态电池 、 燃料电池 等。
多种更稳定的新形态电池业内正在积极探索,如当前不少车企押宝的固态电池。
蔚来汽车在今年6月发布了自主研发的固态电池包,预计将在2022年第四季度实现商用化。 LG能源、松下等电池巨头预测,2025年至2027年间,全固态电池就能实现商业化;大众集团、宝马集团也计划到2025年就可以推出搭载固态电池的原型车。
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竞争:车企角逐造电池
当前,一线动力电池市场的竞争正 愈加激烈 。
韩国的LG能源对宁德时代“一哥”的市场占有率在今年5月短暂超越,成全球第一名。
二线 动力厂商也在跃跃欲试。
中航锂电正在迅速扩张电池版图,这家在2018年全年装机量还仅为0.71GWh的企业,到2020年已高达3.55GWh。除此之外,宝马、吉利、长城、比亚迪等传统车企也在自建动力电池工厂,和电池供应商“抢”市场。 长城汽车近日发布了一款自研的“大禹电池”。
有的车企则通过与动力电池厂商完成 深度绑定 以锁定产能 ,以此解决被动力电池厂商掣肘的成本问题 。
如戴姆勒入股赋能科技,大众入股国轩高科。
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