小电驴技术强行塞给新能源汽车？探究「钠离子电池」

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导读

随着汽车行业朝着电动化方向发展，动力电池技术的进步正在加速。目前，市场上的新能源车型主要采用锂离子电池作为电荷载体。然而，由于全球锂资源有限且需求激增，导致锂离子电池的制造成本不断上涨。因此，人们开始积极寻找锂离子电池的替代品。

在近年来，钠离子电池引起了广泛关注，尤其是在2023年之后，关于采用钠离子电池的车辆上市的消息接连不断。那么，为什么钠离子电池会受到如此关注呢？与锂离子电池相比，钠离子电池具有哪些优势和劣势呢？

一、钠离子电池是何方圣神？

钠离子电池，实际上是在与锂离子电池同时开始研发的，但由于技术瓶颈和性能上的差距，一直未能得到广泛应用。然而，随着科技的进步，一些技术难题逐渐被攻克，钠离子电池的能量密度也在不断提高，续航里程也有所突破。

与此同时，地球上钠矿的储量远远超过锂矿，这使得制造钠离子电池的成本比制造锂离子电池要低得多。这也成为发展钠离子电池作为新的动力电池技术路线的重要原因。

钠离子电池的研发进展为电动汽车行业提供了更多的选择和可能性。它有望在解决锂资源稀缺和成本上升的问题上发挥重要作用。此外，钠离子电池的应用还可以扩展到其他领域，如储能系统和可再生能源存储等。

尽管钠离子电池仍面临一些挑战，例如循环寿命和能量密度等方面的改进，但随着技术的不断进步和研究的深入，它有望成为未来能源存储和电动交通领域的重要技术之一。

1、概念及工作原理

钠离子电池与锂离子电池非常相似，它们都是利用金属离子在电池内部的移动来实现充放电过程。它们都属于二次电池类型，也被称为可充电电池，即可以反复使用的化学电池。

钠离子电池与锂离子电池的主要区别之一在于它们的电荷载体不同，钠离子电池使用钠盐作为电极材料。

钠离子电池和锂离子电池的工作原理非常相似。在充电时，钠离子从正极活性材料的晶格中脱出，导致正极电极电势升高，同时钠离子在电解液中迁移至负极表面并嵌入负极活性材料的晶格中。在这个过程中，电子通过外部电路从正极流向负极，导致负极电极电势降低，从而增加正负极之间的电压差，实现钠离子电池的充电过程。

在放电时，钠离子和电子的迁移过程与充电过程相反。钠离子从负极脱离后通过电解液重新嵌入正极活性材料的晶格中。电子则通过外部电路从负极流向正极，为连接在电路上的设备提供能量，完成电池的放电和能量释放。

2、正极材料路线

相较于传统的锂离子电池，钠离子电池在电解液的不同之外，还有一个重要区别，即正极材料的不同。目前钠离子电池主要采用三种类型的正极材料：普鲁士蓝正极、层状氧化物正极和聚阴离子正极。

普鲁士蓝正极是一种由钠和铁氰根组成的化合物，通常呈现蓝色。它具有高电压和高能量密度的特点，制备工艺简单，成本较低。

层状氧化物正极由钠和氧化铜、铁、锰、镍等金属组成。它具有高能量密度和较长的循环寿命等特点。

聚阴离子正极材料包括磷酸铁钠和磷酸钒钠等。它们具有较高的安全性和长寿命特性。

二、钠离子电池的优势与短板

1、钠离子电池的优势

• 具有较低的制造成本和价格稳定性

钠离子电池具有较低的制造成本和价格稳定性。钠在地壳中的储量非常丰富，是锂的400多倍，并且分布广泛。由于钠离子电池的正极材料不需要使用稀有贵金属，如钴和镍，制备相对简单，从而降低了制造成本并减少了对资源的依赖。此外，钠离子电池与锂离子电池在工作原理和结构上相似，可以利用现有的锂离子电池生产线进行生产，节约了设备投入。

• 在低温下性能优越，容量保持率高

相较于常见的锂离子电池，钠离子电池在低温环境下表现出更好的性能。由于钠离子电池采用了一些物理性质更加稳定的材料作为电解液和电极材料，其在极端低温环境下具有出色的性能。此外，钠离子电池在低温状态下的容量保持率也高于磷酸铁锂电池，即在相同的低温环境下，钠离子电池的电量不容易降低。

• 具有良好的安全性能，在极端条件下不容易出现热失控

钠离子电池具有较高的安全性能。由于钠离子电池的内阻较高，短路时产生的发热量较少且温升较低，不容易出现热失控的情况。此外，在过充、过放、短路、针刺、挤压等测试中，钠离子电池表现出相当高的稳定性。值得一提的是，钠离子电池还可以实现0V运输，从而大大降低了运输过程中的风险。相比之下，目前市面上搭载三元锂电池的车型在发生碰撞时引发自燃的事故比比皆是。

• 具有快速充电能力

钠离子电池具有快速充电的能力。以宁德时代的第一代钠离子电池为例，在常温下，充电15分钟就可以将电量充至80%以上。相比之下，即使在直流快充的情况下，目前量产的三元锂电池将电量从20%充至80%通常需要30分钟的时间，而磷酸铁锂电池则需要约45分钟。因此，钠离子电池在充电速度和补能效率方面具有明显的优势。

2、钠离子电池的短板

• 循环寿命较短

目前钠离子电池的循环寿命仍然较短。相比之下，磷酸铁锂电池已经实现了长达6000次的循环寿命，而钠离子电池只能达到2000-3000次，存在较大差距。对于需要10年甚至20年以上储能要求的应用而言，钠离子电池的循环寿命仍无法满足。

• 能量密度较低

钠离子电池的能量密度目前仍然较低，这是当前技术面临的难题。与常见的锂离子电池相比，钠离子电池在能量密度上仍处于劣势。据已知数据，宁德时代的第一代钠离子电池的能量密度虽然达到了160Wh/kg，但在锂离子电池阵营中，三元锂电池已经达到了300Wh/kg。

• 上游原材料产业链不完善

目前钠离子电池的相关产业链尚不完善。在正负极材料方面，电池级原材料（如碳酸钠、氧化铁）尚未实现成熟的商业化，而负极材料受限于缺乏主流原材料的产品。在电解液方面，钠盐的商业化产品也尚未成熟，不过幸运的是，钠盐的合成相对简单，有望实现产业化。

• 缺乏专业技术人才

钠离子电池的产业化发展仍处于初级阶段，无论是研发、生产还是售后维修，相关的专业技术人才都非常稀缺。这主要是由于该技术门槛较高、维修难度大以及培养周期长等原因所致。因此，目前钠离子电池领域面临着人才供需矛盾，市场迫切需要更多的专业技术人才来支持发展。

三、钠离子电池在汽车中的实际应用

1.钠离子电池适用于哪些车辆类型？有哪些车型即将引入这种电池技术？

• 钠离子电池适用于哪些汽车类型？

从上述分析可以得出结论，钠离子电池目前更适用于续航里程较短、价格门槛较低的纯电动微型车或小型车。由于钠离子电池的能量密度较低，循环寿命相对较短，因此在长续航里程和高性能要求的大型车型或高端车型中应用仍面临挑战。

• 有哪些车型即将采用钠离子电池？

目前已经有一些车型计划采用钠离子电池。例如，江铃羿(图片|配置|询价)驰玉兔和奇瑞QQ冰淇淋已经在工信部第372批《道路机动车辆生产企业及产品公告》中亮相，这两款车型将搭载孚能科技和宁德时代的钠离子动力电池组。江铃羿驰玉兔的续航里程预计可达到300公里。此外，江淮钇为3和比亚迪海鸥等车型也有计划在未来开始采用钠离子电池技术。

2、在汽车领域，钠离子电池的发展空间在哪里？

目前阶段，由于钠离子电池的一些特性限制，其在汽车领域主要应用于低端纯电动汽车市场。然而，如果钠离子电池希望在高端汽车市场上有所发展，采用混合动力技术可能是一个不错的选择。首先，钠离子电池具有成本较低的优势；其次，混合动力车型不需要过大的电池容量；此外，钠离子电池具有充电速度快和高安全性等优势。另外，钠离子电池在低温条件下表现出色，使其在寒冷地区的适用性更强。

此外，钠离子电池与锂离子电池的混合使用也是一种新的技术发展方向。这种混搭技术可以提高电池系统的能量密度，使钠离子电池的应用范围扩展到具备500公里续航里程的车型。宁德时代在此前推出了一种名为"AB电池系统解决方案"的技术，即在单个电池包中同时采用不同类型的电芯，如铁锂+三元或锂电池+钠电池。这种方案已经在蔚来品牌的量产车型中得到验证，其使用的75kWh三元铁锂电池包就是混合了磷酸铁锂电芯和少量三元锂电芯。

总结：

钠离子电池虽然并非新的技术，但在过去几十年中一直受到研究和开发。随着科学技术的进步，动力电池在新能源车型中的性能将不断提升，但其核心材料的特性仍然是关键。钠离子电池在成本、安全性和充电效率方面表现良好。尽管存在一些局限性，但在某些方面仍然可以得到广泛应用。随着电池技术的不断突破，钠离子电池有望在未来在汽车领域展现出独特的优势。

文章来源于云想电驱动