电动车缺陷已被解决?划时代钠电池即将发布,比锂更轻更便宜
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发布时间：2022-10-13 17:29
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时间：2023-11-07 01:46
在国外的特斯拉安全事故频发，国内的电动车市场百花齐放的环境下，5月21日，国内电动车电池企业第一梯队，宁德时代忽然宣布，将于7月前后发布钠电池，据称可以解决纯电动车的所有传统缺陷。
新闻一经发布，旋即引发讨论浪潮， 什么是钠电池？
自从40年前，锂电池被约翰 古迪纳夫发明以来，它的地位就变得越来越重要，它是智能手机与电动 汽车 的标配，国内也涌现了很多与锂相关的明星企业，比如做锂电池的宁德时代，提供锂矿资源的赣锋锂业等等。
但是，在企业盛宴之下，暗藏着危机，锂资源在地球上十分稀少，而且还在不断涨价。
最近的数据显示，碳酸锂现货均价89000元/吨左右，较年初上涨约67%，氢氧化锂现货均价为89500元/吨左右，较年初上涨达80%，相关方解释说，涨价原因主要是由于电动 汽车 和储能电池，这两大块市场都在迅猛增长。
而且，中国本土并没有大规模锂矿，全球70%左右锂资源集中在南美洲，我国80%的锂资源依靠进口。在未来，锂资源也面临着像石油资源一样枯竭、开采难、被卡脖子的危险。
提取锂的工艺也比较复杂，从盐湖里提取锂，需要用到萃取、电渗析膜分离等技术，工艺繁琐而且成本很高，科学家们一直想要改变这一缺点。
但从1980年出现钴酸锂电池技术，到1982年出现锰酸锂技术，到1991年索尼推出第一款商用锂电池，再到1997年提出磷酸铁锂技术之后至今，20年的时间过去了，再没有新的锂电技术出现。
锂电池使用寿命与能量密度的提高，正在变得越来越困难，所以寻找新的替代技术有了天然的需求。
有的，它就是本期主角钠离子电池，钠是地球上仅次于锂的第二轻的金属元素，从元素周期表中来看，钠与锂属于同一族元素，它们的化学性质相似。
因此理论上，把钠像锂一样加工后，用来做电池的难度较小，但是，钠的原子半径比锂要大很多，钠原子比锂原子要多8个电子，长得很胖，一旦长胖，就会有很多麻烦。
比如它不能像锂那样嵌入到石墨中，身材的“胖”，让它比锂要重很多，使得同一单位质量的电池，储能就要比锂少，钠也有一个决定性的优点便宜。
我们吃的食盐里就有大量的钠，海水中也有非常多的钠，提取钠的成本比锂少多了，在市场上，作为锂电池原料的碳酸锂价格，每吨需要几万元，而作为钠离子电池原料的氯化钠的价格，每吨只要几千元。
这对于产业化来说是一个非常核心的优势，除开产业界最关心的成本，在钠离子电池相关研究方面，我国还是一个领跑者。
我们概念中的电池，分为 正极材料、负极材料、电解液 三个基本的组成部分。
而这些对钠电池来说都没有原则性的困难，它的原理和锂电池差不多，利用的是钠离子在正负极之间的嵌脱，在钠电池充电的时候，钠离子被通电了，就从正极跑出去，经过电解质嵌入负极，同时电子补偿电荷，经外电路供给到负极，保证正负极电荷平衡，放电时则相反，钠离子从负极逃出去，又跑回正极去了。
之前的研究重点，就集中在正负极的材料上，以钠离子电池的负极材料为例，可以做负极的材料有很多种，这方面一度是新电池技术最头疼的问题。
直到科学家们像碳芯电池一样，采用碳作为驱动介质，这一创举使得钠离子电池的能效，直接跃升到了锂离子电池的7倍。
此外，钠离子的液态记忆这项难题，也被我国科学家攻克，在卧虎藏龙的中科院物理所，胡勇胜研究员带着他的团队，开发出了当时最先进的低成本铜基正极材料，煤基碳负极材料和低盐浓度电解液。
其核心专利使得整个世界眼前一亮，征服了欧盟、美国乃至最严苛的日本，也有相关资料宣称，钠离子电池寿命超过10年，而锂离子电池的寿命只有3到4年。
另外，钠离子电池虽然沉，但反而更安全了，它很沉，意味着每克存储的能量更少，换言之，万一发生了爆炸，造成的杀伤比锂电池更小，很适合用在一些安全要求高的领域。
我国的专家还指出，由于钠离子电池和锂离子电池，在原理上并没有明显的差异，把锂离子电池的生产线设备和人员沿用下来，小规模改装一下，就能用于生产钠电池，这对于厂家也是件好事。
而钠电池的速度可谓超乎想象，仅用十分钟，剩余电量就能从20%飙到90%，不能漏夸的一点是，在使用钠电池的新能源 汽车 上，“暖气耗电50%”，“两个充电桩即可续航百公里”，等冬季里程缩水问题完全不会出现。
因为钠电池由于其优越的电解液稳定性，零下四十度依旧可以正常工作，即使是东北漠河老铁，也无需担心电动车忽然罢工。
最后，锂电池还有一个“杀手”，令无数开发人员闻之色变的过度放电，一旦锂电池过度放电，负极的碳极片结构就会变成危房，乃至出现坍塌，坍塌之后，无“家”可归的锂离子，就无法插入到负极。
而钠电池却允许彻底放电到0伏，对于需要储能的场景，简直是打瞌睡遇上枕头。
所以说，尽管有能量密度偏低这块短板，钠电池的价值仍然值得期待，而决定了它未来潜力的最重要原因，正是之前提了一嘴的便宜 。
新能源 汽车 的一大卖点就是新
但实际上，主流锂电池所需要的锂，在地壳中含量仅为仅为0.0065%，就算这点锂元素全部被集中起来，没有一丝一毫浪费的全部生产电动车电池，也只够生产15亿个。
在能源争夺和分配中，大部分集中在南美洲的锂，显然不够“公平”，别的不说，光是玻利维亚几次摩擦，碳酸锂价格就成了过山车，而我国国内的锂提取技术，目前也没有规模化，80%的锂得靠澳大利亚提供，把定价权交给别人，总归没有握在自己手中安心。
而钠则完全可以打消这些顾虑，我们用数据说话，钠资源在地壳中元素储量约为2.64%，是锂元素的四百多倍，吃一碗倒一碗都绰绰有余。
当然，我们不提倡浪费，至于钠元素怎么买，那都不在我国考虑范围内，因为光是已经探明的钠盐储量，就有足足1.4万亿吨，当今世界的金属钠产能，也正在向我国转移。
爱开玩笑的观众可能会问，你是不是自己买了钠电池股票？
其实，不仅仅是电池老大宁德时代，深圳的华创电新，辽宁的星空钠电等多家企业，早就放出过要做钠电池的风声，说它会一举改弦更张，取代锂电池在新能源 汽车 界的地位，肯定还是夸张了。
但如果把它作为技术储备和补充，那是相当的可圈可点，而且，市面上也不仅仅是 汽车 。比如说，走性价比路线的磷酸铁锂电池，它的地位就岌岌可危了。
因为钠电池在充电速度上碾压全场，低温和安全方面也是大出风头，什么用户最在意这几点？
开“买菜车”的朋友
想想看，冬季的清晨，仅需几分钟充电，就能在菜市场成为速度最快的那位大侠，叫人如何不心动？
2017年，依旧是前文提到的胡勇胜研究员和他的团队，率先建成百吨级正、负极材料中试线，研制出能量密度为150 Wh/kg，循环寿命达3000周的钠离子电池，在他的实验室里，走出了全球首辆钠离子电池低速电动车，首座100kWh钠离子电池储能电站，且适合应用于可再生能源接入电网，及分布式储能等大规模储能领域。
这种大BOSS级别的研究，已是相当震撼人心！
令所有人都没想到的是，在中国制造方面没有最强，只有更强！
2018年12月，南京理工大学夏晖教授与团队合作，首创结构设计和*方法，并在锰基正极材料研究方面取得重要进展，消息一出，学术界鼎鼎大名的nature communications，主动抛来橄榄枝。
我还是用一组数据来说明夏晖教授成果的含金量，这种正极材料制成的电极比容量，达到211.9毫安时每克，是市面上流通的锂电池正极材料的1.5倍，在充放电过程中，这种正极材料结构稳定无相变，体积变化仅为2%，循环充放电1000次后，比容量保持率高达94.6%，比电池行业公认标准80%的比容量保持率，足足高出14.6%，是当之无愧的领跑世界！
由此，一项项的科研成果，让几大券商的分析师也和我得出了相同的结论，几乎克服了纯电动车所有传统缺陷的，钠离子电池，前途无量！
