宁德时代的“钠”点事儿

　　文/米其林

　　来源：GeekCar 极客汽车（ID:GeekCar)

　　自从在 5 月的股东大会上预告了钠离子电池技术，宁德时代的股价就搭上了东风，突破万亿，一路将董事长曽毓群送上香港首富的宝座。

　　刀片电池、固态电池、石墨烯电池…… 一年来我们已经听到了太多关于动力电池的新概念、新名词，钠离子电池又是什么？是炒作概念的噱头？还是会开创新时代的突破性产物？

　　2 个月过去，宁德时代终于揭开了钠离子电池的神秘面纱。

　　既生‘锂’何生‘钠’？

　　与锂电池几乎同一时代诞生的钠离子电池，并不是一个全新概念。

　　简单来说，钠电池就是在锂电池的基础上，将原本含锂的正极材料换成含钠的材料，将含有锂离子的电解液换成钠离子电解液，相应的负极、集流体的材料也换成更适合钠离子的材料。两者工作原理一致、结构不变、整体工艺接近，甚至连生产设备都能延续使用。

　　难怪宁德时代提出的目标是在 2023 年建成基本的产业链，因为在技术难点突破后，钠离子电池生产需要的基础设施新投入并不多。

　　既然结构、工艺类似，锂电池又已经趋于成熟，为什么还要研发钠离子电池技术呢？

　　最主要的原因当然是原材料。作为稀有金属，锂元素在地球上的含量不算丰富，主要集中在南美洲、北美洲国家。国内锂电池中用到的锂，70% 都要依靠进口。这样一来，锂电池中的锂无形中就跟石油一样，需要看进口的‘眼色’，价格也是逐年上涨。相比起来，钠资源就丰富多了，国内就可以自给自足，价格更是只有锂的 1/75。

　　同时，用钠离子代替锂离子后，电池中使用的集流体材料也从铜箔换成铝箔，铝箔的价格也更便宜。

　　这些成本的叠加，能让钠离子电池材料的成本降低 30%~40%。

　　当然，这些需要建立在成熟的、规模化的产业链基础上，现在还处在起步阶段的钠离子电池，成本还达不到这个效果。

　　除了降低成本、解放稀有金属的考虑，钠离子电池在低温下的表现也很优秀。低温可以说是目前电动汽车、动力电池的克星，寒冬里掉电快的缺点，一定程度上限制了电动汽车的适用范围，让寒冷地区的朋友望而却步。相比于磷酸铁锂电池低于 0℃就会容量缩减、三元锂电池寒冬时性能也大打折扣，钠离子电池在-20℃时，有 90% 以上的放电保持率，可以保证在冬天开车时，电池性能基本不打折扣。

　　对于用户最关心的安全问题，钠离子电池也比锂电池更‘皮实’。相比于锂电池不能过充、不能过放的特性，钠电池虽然也不能过充，但是可以过放，将电池完全放电后不带电运输、储存，发生事故的概率更低。就算在热失控时，钠电池的温度也比锂电池低得多，引发起火的概率相对更低。

　　成本、卡脖子的原材料、低温性能和安全的特点，让钠离子电池受到国内多家电池企业的追捧。但优缺点分明，钠离子半径大、活性高等特点，也让如何选择电池正负极材料，如何提高能量密度等，成了技术难题。这就是为什么钠离子电池与锂电池几乎同时代被发明，技术却落后了很多年。

　　宁德时代在第一代钠离子电池中，将正极材料体相结构进行电荷重排，避免普鲁士白这种正极材料在循环过程中容量快速衰减；负极使用具有孔隙结构的硬碳材料取代石墨，提升电池的性能。因此，改良后的第一代钠离子电池电芯的单体能量密度能达到 160Wh/kg，系统集成效率 80% 以上，远高于之前的钠离子电池。而且可以实现快充，常温下 15 分钟可充电 80% 以上。

　　虽然从性能上看，目前的钠离子电池性能仍然略低于磷酸铁锂电池，不过作为第一代产品，跟已经成熟、能量密度趋于稳定的锂电池比较，还是不太公平的。毕竟几年前，我们也想不到锂电池的性能可以飞升的这么迅速。

　　AB 电池混搭，让钠电池尽快上车

　　现阶段直接用钠离子电池取代锂电池，是不太现实的。不过应用是推动产品快速迭代、发展的最好手段。怎么把第一代钠离子电池用到我们熟悉的电动汽车上，是一个关键问题。

　　宁德时代给出的答案是：AB 电池解决方案。在汽车的电池包中，一部分用锂离子电池，一部分用钠离子电池，让两种电池混搭使用。

　　通过 BMS 精准算法进行不同电池体系的均衡控制，让两种电池在自己适合的条件下发挥最大作用，取长补短。高能量密度的锂电池，保证了整车的续航；钠离子电池在低温时优越的性能，也能保证电动汽车在寒冬里正常行驶；未来，成熟量产后的钠离子电池，甚至还能拉低电池包的成本，进而让电动车降价。

　　至于未来，宁德时代把下一代钠离子电池的能量密度目标定在了 200Wh/kg，如果能达到这个目标，就跟现在三元锂电池、磷酸铁锂电池差不多了。也许到那个时候，混搭使用中，钠离子电池的比例会逐渐增大，甚至全部用钠电池代替锂离子电池。

　　这样一来，电动汽车的价格也许会更低，在冬天、寒冷的北方也不是问题了，使用场景更多了。

　　写在最后

　　作为第一代钠离子电池，从 0 到 1，从无到有，我们很难对它的性能提出更高的要求。它的出现，已经给我们带来了惊喜，带来了新的可能性。

　　至于未来，钠离子电池能否取代锂电池，让电动汽车以更便宜的价格，开到更远的地方？据说这款钠离子电池已经计划在某些车型和储能项目中使用，时间约很快就能给出答案。