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鈉電池是個(gè)什么鬼?它還真的是個(gè)神!

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寧德時(shí)代在在招股書上宣布,將在2023年實(shí)現(xiàn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化,那么鈉電池是什么?它比以前的鋰電池好在哪里?為何鈉電池可以解決傳統(tǒng)電動(dòng)汽車的難題?下面我們一起看看這個(gè)鈉電池到底是何方神圣。

寧德時(shí)代在在招股書上宣布,將在2023年實(shí)現(xiàn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化,那么鈉電池是什么?它比以前的鋰電池好在哪里?為何鈉電池可以解決傳統(tǒng)電動(dòng)汽車的難題?下面我們一起看看這個(gè)鈉電池到底是何方神圣。

鈉電池是什么?鈉電池又稱鈉離子電池,其充電原理就是利用鈉離子在正負(fù)極之間的嵌脫過程,從而實(shí)現(xiàn)充放電。這里的嵌脫過程,是指充電的時(shí)候鈉離子離開正極,然后經(jīng)過電解質(zhì)進(jìn)入負(fù)極,與此同時(shí),電子的補(bǔ)償電荷經(jīng)過外電路也來到負(fù)極,從而保證了正負(fù)極的電荷平衡的一個(gè)過程。而放電的時(shí)候,這個(gè)過程完全倒了過來,鈉電池的工作原理其實(shí)和鋰電池差不多,只不過由于電解質(zhì)不同,兩者的名字有差別,但理論上幾乎是完全一樣的,本質(zhì)都是電池在充放電過程中正負(fù)極電子的移動(dòng)。

不過你可能想不到,其實(shí)鈉電池的發(fā)現(xiàn)比鋰電池還要早,但是因?yàn)殇囯姵氐哪芰棵芏雀?,放電功率也高,再加上循環(huán)壽命也比較長,所以鋰電池才后來居上了。既然鋰電池如此優(yōu)秀,寧德時(shí)代為何還要推出鈉電池呢?相信大家都知道,自從鋰電池問世以來,他在人們?nèi)粘I钪械淖饔镁驮絹碓酱?,從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車,從太陽能路燈到航空領(lǐng)域都離不開鋰電池的使用。

那鋰電池的應(yīng)用前景如此廣泛,為何還要研發(fā)鈉電池呢?根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),目前全球的鋰資源總量超過了6200萬噸,而我們國內(nèi)已經(jīng)探明的鋰資源量大概為450萬噸。雖然這個(gè)數(shù)字占比全球資源的比重較高,但是就全球的鋰礦儲(chǔ)備來說,這兩個(gè)數(shù)字其實(shí)算是比較少的,因?yàn)槿虼蟛糠咒嚨V資源都在南美洲,我國目前還沒有比較大規(guī)模的鋰礦。所以,對(duì)國內(nèi)企業(yè)來說,鋰礦算是一種稀缺資源。因此,鋰礦的價(jià)格就在不停的漲價(jià)。有人統(tǒng)計(jì)了一下,在碳酸鋰漲幅最高的時(shí)候,一年內(nèi)的漲幅接近200%,一年不到的時(shí)間里,價(jià)格直接翻了一倍。

業(yè)內(nèi)人士稱,因?yàn)殡妱?dòng)汽車和離電池的市場需求越來越大,而我國大部分離礦需要進(jìn)口,所以鋰礦不得不漲價(jià)。除了資源可能面臨被卡脖子的風(fēng)險(xiǎn),鋰的提取工藝也相當(dāng)復(fù)雜,從蒸發(fā)池里提取出來,需要用到的萃取、分析等工藝還是20年前的鋰電技術(shù),由此可見它的研發(fā)難度。但各種設(shè)備對(duì)電池的要求卻越來越高,為了滿足消費(fèi)者的需求,研發(fā)人員只能不停提高電池的使用壽命和能量密度,但這又造成了另一個(gè)無法解決的難題,那就是鋰離子電池的安全性問題。

比如,最近這些年來發(fā)生了很多電動(dòng)汽車起火的事情,雖然有時(shí)候外部原因例如內(nèi)部放水、過充過放等也是起火的直接原因,但是鋰電池本身的特性才是根本原因。根據(jù)有關(guān)人士透露,純電動(dòng)汽車著火的原因是因?yàn)殡姵貎?nèi)的熱量未按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行釋放,當(dāng)這些沒被釋放的熱量積累到一定程度,溫度就能達(dá)到燃燒物的燃點(diǎn),這種現(xiàn)象一般叫做熱失控,它是游離電子本身自帶的特性造成的,一旦電動(dòng)汽車遇到某種外力,就可能發(fā)生著火。而這個(gè)難題,目前還無法得到有效的解決。因此,寧德時(shí)代的研究人員就將目光放到了可以作為電池替代品的鈉電池上。

為什么是用鈉離子電池來代替而不是別的什么電池呢?鋰是地球上目前發(fā)現(xiàn)最輕的金屬元素,而鈉僅次于它。除此之外,從元素周期表的位置上來看,鈉和鋰的化學(xué)性質(zhì)十分相似,因此從理論上來說,鈉完全可以取代鋰作為制造電池的基礎(chǔ)。而且鈉還有一個(gè)非常關(guān)鍵的優(yōu)勢,那就是便宜。鈉的提取技術(shù)已經(jīng)非常成熟了,所以用鈉來做電池成本是非常低的。原材料氯化鈉的價(jià)格是每噸幾千元,和鋰礦相比簡直不要便宜太多。

值得注意的是,鈉電池直接解決了新電池技術(shù)的難點(diǎn)。以負(fù)極材料為例,在電池行業(yè)能做負(fù)極的材料有很多種,但研究人員一直沒有找到最佳選擇,直到我國的研究人員將碳作為鈉離子驅(qū)動(dòng)的介質(zhì),直接將電池的能效提高了七倍。而除了這些,鈉也因?yàn)轶w積較大,所以同樣大小的電池,它包含的密度就比鋰電池少,所以如果突然達(dá)到燃點(diǎn),所造成的傷害也就比鋰電池小得多。再加上鈉和鋰相似的特性,就算是讓制作鋰電池的工廠和工人直接去制造鈉電池也是相當(dāng)容易的一件事兒。

至于大家關(guān)心的充電和續(xù)航的問題也完全不用擔(dān)心,大家都知道現(xiàn)在鋰電池的充電速度已經(jīng)算很快的了,半個(gè)小時(shí)電量就能從20%漲到80%,但是鈉電池完成這一過程僅僅只需要10分鐘。鋰電池的“熱損耗”和電池衰減的難題,也被鈉電池解決了,而且因?yàn)殁c電池?fù)碛袃?yōu)于鋰電池的穩(wěn)定性,所以即使在零下幾十度的環(huán)境里,電動(dòng)汽車依然能保持良好的運(yùn)行。

說到這里,鈉電池的有多好相信大家都有一個(gè)清楚的認(rèn)知了,就讓我們一起期待一下鈉電池產(chǎn)業(yè)化后,實(shí)際的效果到底如何吧。

鈉電池 鋰電池

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