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钠离子电池究竟和锂电池究竟有何异同

08-07 财经资讯
       

1、钠锂集成应用的前景究竟如何?

钠锂集成在技术上来讲应该没有难度,此前其实就可以进行三元电池和磷酸铁锂电池进行集成,本质上就是一个AB电池的方案。在原理上来讲其实没什么难度,也是比较成熟的,主要做的目的可能还是降低成本。

因为钠离子电池最大的优势就是在于成本会比较低,虽然现在还没能做到很低,但是随着技术的进步,供应链的完整,那么成本肯定会下来。而当前混用,最大的一个用处就是由于钠电池在动力电池上面,钠离子单独使用来说是不太可能用于动力电池,但混用之后,就有可能就用于动力电池。

2、钠锂电池材料区别在哪?钠离子电池降本空间在哪?

钠离子电池和锂离子电池材料的构成都包括正极、负极、隔膜和电解液。首先隔膜基本上是可以通用的,虽然在实验室里边钠离子电池可能会用一些玻璃纤维等一些材料,但是在工业上,据我所知都是用的PP或者PE的隔膜,那么所采用的隔膜材料基本是相同的。

其次钠离子的正极材料比较丰富,锂离子电池正极材料不管是三元还是磷酸铁锂都是比钠离子电池的正极材料要贵出一大截的。现在金属钠价格现在大约是2万多块钱一吨,碳酸钠价格是2000块钱一吨,是明显低于金属锂是62万多每吨,碳酸锂是8万多每吨。

负极材料上,锂电池现在工业化主要是用石墨,钠离子电池主要还是用硬碳材料,硬碳来源可以用煤或者是一些其他的前驱体,比如说酚醛树脂等工程塑料类,那么它这个来源也是还是比较便宜的。

电解液方面,钠离子电池也是同样用 EC、DMC等电解液,但主要电解质却用的是高氯酸钠或者是六氟磷酸钠,也是要比六氟磷酸锂便宜。

集流体方面,由于锂和铝两种金属在循环过程中容易形成铝锂合金,所以在锂离子电池里边,负极集流体不使用铝箔,都是用的铜箔;但是在钠电池里边就没有这个情况,钠和铝不会形成合金,它的正极和负极的集流体都可以用铝箔。由于铝铜的价差比较大,所以说在未来肯定是这个钠离子电池从原料上来讲是成本是要比较低的。

当然在工艺上来讲,钠离子电池因为跟锂离子电池它在制备上没有什么太大差别,设备基本上也是通用的,所以说降本空间主要就是在于就有市场牵引后,供应链完整,原材料方面的降本,把供应价格降下来。

3、钠离子电池各大正极材料体系谁更可能脱颖而出?

钠离子电池现在正极体系主要分为:层状氧化物类、普鲁士蓝类、聚阴离子型、钠硫电池体系

层状氧化物比容量和电压比较高,制备的条件比较苛刻,有点类似于三元材料。制备过程中它在氧存在条件下容易发生相变,所以对于水、氧的要求是比较高,另外循环过程中相变也比较严重。由于它的分子是一个比较精准的结构,那么它可能在投料和制备的条件的控制上需要精准配比,也需要高温断烧。

普鲁士蓝/白这种体系是一个比较有潜力,也是一个研究比较多的一种正极材料。他有一个开放的三维通道的结构,在制备过程不是采用烧结的方法,而是采用的共沉淀的方法。制备起来就程序比较简单,只需要用计量泵,然后两三种材料,在一个釜里边去混,就沉淀下来了。它的结构比较稳定,理论比容量也较高。缺点在于普鲁士蓝制备过程中会有很多的结晶水和晶格水,限制了钠含量,从而限制了比容量。

聚阴离子型化合物就以磷酸钒钠为代表,主要采取固相法或者溶胶凝胶法制备。它的电压还比较高,在3.4伏左右。最大的问题在于它比容量是比较低的,仅能做到110mAh/g左右。其次是他的电子导电率和离子导电率比较低,与磷酸铁锂类似,一般需要采用包覆或掺杂手段进行改性。再次含有的钒元素,有神经毒性,不太环保。由于以上缺点,目前看工艺价值不太大。

至于钠硫电池体系,这个是日本的NGK公司在做。这个体系是一个高温体系,首先必须得熔融,就是硫是熔融的,钠也是熔融的,然后他们反应中间有一层陶瓷隔膜,陶瓷隔膜技术在中国目前也有人在研究,但是都不太成熟。这家公司掌握了这个技术,但是他没有出口,就自己生产。首先在安全性上来讲,不太看好这个体系,因为它本身是熔融的,本身就需要外部加热,很容易会出一些安全问题。

综合安全性、经济性和性能指标,目前比较有前景的也就是过渡金属氧化物体系和普鲁士蓝体系。

4、钠离子电池对铅酸电池的降维打击

毫无疑问,钠离子电池的目标首先就是把铅酸电池给替代掉,包括铅碳电池,它们的竞争是直接的。首先要对标铅酸,其次才会去储能等领域和磷酸铁锂竞争。铅酸的市场还是很有经济性的,成本比较低,全全寿命周期度电成本也有优势。铅酸电池可以计算出来全寿命周期度电成本在6毛钱到8毛钱之间,那么磷酸铁锂差不多也是这个区间,也是就7毛钱左右。

而钠离子电池预期全寿命周期度电成本是在2-3毛钱之间,在很多场景相对铅酸进行一个降维打击。尤其铅酸在一些高低温性能方面,性能是比较差的。在一些大倍率的场景,铅酸电池性能比较差,大电流放电的时候容量衰减的非常厉害。所以说未来应该是直面铅酸,然后去挑战磷酸铁锂。

5、钠离子电池在储能方面前景如何?

储能对于电池的要求首先是安全性,第二是技术经济性,第三才是能量密度、倍率性能等一些指标,那么安全是红线必须要满足,其次技术经济性也是其中的一个必要因素。

磷酸铁锂目前来讲是占据了主流位置,但考虑到钠离子倍率性能也比较好,价格也比较便宜,然后能量密度也能到150~200Wh/Kg。由于储能有很多场景对能量密度没有太多要求,所以说很少使用三元的体系,现在储能三元体系也就韩国用的比较多,但是爆炸着火事故也是韩国的多。钠离子电池在储能领域未来的目标肯定是要是去跟磷酸铁锂PK的。

现在钠离子电池可能在红线指标安全上有一定优势,包括高低温性能还是比较好的,但是它的能量密度、循环性能一般,而这些都决定着技术经济性指标,只有这些指标上来了,才能够击败或者说去比肩磷酸铁锂目前的这样一个角色。所以前景还是很光明的,重点要看后期规模化之后的成本能否降下来,能不能有一个比较高的能量密度吧。