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160Wh/kg充电15分钟电量可达80%!锂电“一哥”钠电池亮相

来源:锂电网 | 作者:admin | 分类:新闻 | 时间:2021-07-29 | 浏览:3731
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锂电网讯:7月29日,宁德时代新能源科技股份有限公司成功举行了首场线上发布会,董事长曾毓群博士发布了宁德时代的第一代钠离子电池,同时,创新的锂钠混搭电池包也在发布会上首次亮相。

作为宁德时代创新技术产业化的又一里程碑式成果,钠离子电池将为能源清洁化和交通电动化提供全新解决方案,推动“碳中和”目标早日实现。

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突破钠离子电池技术瓶颈

随着“碳中和”成为全球共识,新能源产业已进入到多层次、多类型、多元化发展阶段,愈发细分的市场对电池提出了差异化的需求;同时,世界范围内对于电池基础材料的研发速度正在加快,这为钠离子电池的产业化打开了双向窗口。

钠离子电池有着与锂离子电池相似的工作原理,主要通过钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。

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然而,相较锂离子,钠离子体积较大,在材料结构稳定性和动力学性能方面要求更严苛,这也成为钠离子电池迟迟难以商用的瓶颈。

宁德时代多年来深耕钠离子化学体系材料的研发:在正极材料方面,宁德时代采用了克容量较高的普鲁士白材料,创新性地对材料体相结构进行电荷重排,解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减这一核心难题。

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负极材料方面,宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料,其具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性。

基于材料体系的一系列突破,宁德时代研发的第一代钠离子电池具备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率等优势。

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其电芯单体能量密度高达160Wh/kg;常温下充电15分钟,电量可达80%以上;在-20°C低温环境中,也拥有90%以上的放电保持率;系统集成效率可达80%以上;热稳定性远超国家强标的安全要求。

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第一代钠离子电池既可应用于各种交通电动化场景,尤其在高寒地区具有突出优势,又可灵活适配储能领域全场景的应用需求。


四大创新支撑三大方向

打造世界一流的创新科技公司,为人类新能源事业做出卓越贡献,是宁德时代的愿景。为此,宁德时代在三大战略发展方向上不懈努力:一是,以可再生能源发电和储能,替代固定式化石能源;二是,以动力电池助力电动车发展,替代移动式化石能源;三是以电动化+智能化的集成应用创新,加快各领域的新能源替代进程。

作为三大发展方向的支撑,宁德时代形成了材料与化学体系、系统结构、极限制造、商业模式四大创新体系,形成从前沿基础研究,到产业化应用,再到大规模商业化的快速转化能力。

材料与化学体系的基础研究是关键。宁德时代董事长曾毓群表示,有人认为电池的化学体系已很难创新,只能在物理结构上做些改进。“但我们认为,电化学的世界,就像能量魔方,未知远远大于已知,我们乐此不疲地探索着其中的奥秘。”

曾毓群介绍,宁德时代构建了高通量材料集成计算平台,在原子级别对材料进行模拟计算和设计仿真,凭借对原理的深刻理解,借助先进的算法和强大的算力,寻找各种材料基因的结合点,开发出更适合钠离子电池的各类材料,推动其进入产业化的快速通道,并不断迭代。下一代钠离子电池能量密度研发目标是200Wh/kg以上。

在系统创新方面,宁德时代在电池系统集成方面另辟蹊径,开发了AB电池系统解决方案,即钠离子电池与锂离子电池两种电池按一定比例进行混搭,集成到同一个电池系统里,通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。AB电池系统解决方案既弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板,也发挥出了它高功率、低温性能好的优势。以此系统结构创新为基础,可为锂钠电池系统拓展更多应用场景。


多维布局推动钠离子电池产业化

在发布会上,宁德时代研究院副院长黄起森博士介绍,在制造工艺方面,钠离子电池可以实现与锂离子电池生产设备、工艺的完美兼容,产线可进行快速切换,完成产能快速布局。目前,宁德时代已启动相应的产业化布局,2023年将形成基本产业链。

宁德时代表示,欢迎相关研究机构、上游材料供应商和下游电池应用端一起参与,共同加速钠离子电池产业链的完善和发展。

曾毓群认为,“碳中和”催生了万亿瓦时级的电池需求,推动了新能源产业蓬勃发展,新的应用场景不断产生,给了不同技术施展的舞台。多元化的技术路线,也将助力产业长期稳定发展。

由于钠储量丰富,可得性好,钠离子电池的综合成本低于锂离子电池且接近铅酸电池,沉寂已久的钠离子电池风云再起,近期成为资本市场关注的对象。东方财富CHOICE数据终端显示,钠离子电池板块(代码:BK0988)景气度向好,相关上市公司获得资金青睐,年内股价已远远跑赢大盘指数。《证券日报》记者梳理发现,不仅上市公司积极掘金钠离子电池领域,研究机构也在抓紧研究性能更强、安全性更高、制备成本更低的钠离子电池方案,为钠离子电池产业提供更坚实的理论基础。有券商分析师积极展望并表示,钠离子电池有望对锂离子电池、铅酸电池等成熟储能技术形成补充。

钠离子电池产业获得多路资金青睐

东方财富CHOICE数据终端显示,钠离子电池板块表现强劲,仅三个月不到的时间,从最低点989.07点上涨至最高点1562.12点,最大涨幅为57.93%。虽然7月27日受累大盘下跌等因素影响,钠离子电池板块亦有回调,但是自今年以来,板块内的华阳股份累计上涨83.40%,容百科技累计上涨127.01%,格林美累计上涨64.04%,远远好于上证指数同期表现。相关上市公司在互动平台中回复投资者时均表示,已在钠离子电池领域取得一定进展:华阳股份旗下山西新阳钠离子电池正负极材料项目已经处于前期筹备阶段;容百科技已在钠离子电池正负极材料方面开展研究;格林美已经完成钠离子电池材料研发工作,样品送至下游客户进行测试;博众精工拥有专利钠离子电池顶桥焊接机构;鹏辉能源已经生产出钠离子电池样品,6月份进行中试,预计年底批量生产;*ST猛狮与客户合作完成交付小批量18650圆柱钠离子电芯。

6月28日,全球首套1MWh钠离子电池储能系统在山西投入运行。此次投运的1MWh全球首台套钠离子储能系统由山西华阳集团联合中科海钠公司共同打造。山西华阳集团董事长翟红表示:“1MWh全球首台套钠离子储能系统成功投运,标志着山西华阳集团布局、引入、共建新能源储能上下游全产业链迈出坚实步伐。”

在钠离子电池领域拥有多项专利技术的中科海钠宣布,将建设年产能2000吨的钠离子电池正、负极材料生产线。中科海钠创始人兼董事长胡勇胜表示:“我国钠离子电池产业不论是在材料体系和电池综合性能等技术研发方面,还是在产业化推进速度、示范应用、专利布局以及标准制定等方面均处于国际前列,已具备了先发优势。”

梧桐树资本、国科嘉和、中科创星等机构闻讯后加码投资中科海钠。梧桐树资本创始合伙人兼总裁刘乾坤表示:“碳达峰、碳中和是未来50年最为确定的投资机会之一,其中钠离子电池作为极其稀缺的新一代电池技术,尤其在储能领域具有广泛的应用价值和市场。”

“再度发现”价值仍需多方努力

钠离子电池产业化研究工作可追溯到上世纪70年代,与锂离子电池研究基本同步启动。由于日本索尼公司率先提出锂离子电池商业化解决方案,锂离子电池获得多方支持,现已成为新能源电池主流方案,钠离子电池则一度陷入沉寂。

《证券日报》记者梳理文献时发现,自2013年以来,钠离子电池重新获得学术界关注,国内学术界相关论文数量呈现爆发趋势。2012年,国内发表相关论文43篇,2020年,国内发表论文2197篇,在8年时间内,年度论文发表数量增长超过50倍,合计国内相关论文数量已达到9940篇。论文研究内容覆盖了电池材料、电池结构、电池性能、检测方法、制备方法等关键领域,为我国钠离子电池产业化发展提供了大量理论依据和改进思路。

为何钠离子电池被上市公司和学术界“再度发现”?湖南大学电气与信息工程学院副院长、博士生导师黎福海教授解释其中缘由:“各国大力发展新能源产业和新能源汽车,推动电池级碳酸锂价格持续涨价。全球丰度高、可开采的锂矿资源集中在少数国家,表观储量十分有限,已经面临供不应求的局面,将对新能源产业和新能源汽车发展造成掣肘,客观上要求研究机构拿出可行的替代方案。钠离子电池所需金属钠的储量丰富,是金属锂的1000倍以上,而且可以用海水制备金属钠,是储量丰富、可得性好的新能源电池材料。因此,钠离子电池再度获得研究机构和上市公司的青睐。”

《证券日报》记者查阅生意宝等行情网站发现,电池级碳酸锂价格正在经历一轮大幅上涨行情,自年初最低点的3万元每吨已经上涨至最高10万元每吨,最大涨幅为233.33%,目前稳定运行在8.7万元每吨至8.9万元每吨的价格区间。光大证券有色行业分析师王招华预计:“未来两年全球碳酸锂供需仍处于紧平衡状态,2025年全球碳酸锂需求缺口将超过16万吨,约有13%的需求难以得到满足。”

黎福海补充:“钠离子电池研究工作沉寂时间较长,要在短期内赶上并替代锂离子电池是不现实的。钠离子电池研发、设计和生产属于多学科交叉领域,需要无机化学、电化学、电气工程、材料工程等多领域研究机构协同助力,才能取得比肩锂离子电池的突破性进展。当前,我国钠离子电池产业链还不完善,在商业方案、高性能材料、工艺路线、工业装备、检测设备等环节尚需科研机构、龙头企业和上市公司倍加努力,在电池优化、性能提升、寿命延长、安全可靠等方面下大力气。值得一提的是,我国已在锂离子电池领域取得多个共性技术,可以用较低成本、在较短时间内平移至钠离子电池产业,帮助其快速成长。”

7月26日,中信证券、信达澳银基金发布研究报告,均认为钠离子电池兼具资源和成本优势,有望加速导入新能源产业。中信证券新能源汽车首席分析师宋韶灵持有谨慎乐观态度:“近几年来,产业资本开始积极布局钠离子电池,虽然行业仍处于导入阶段,但是钠离子电池在资源丰富度、成本方面优势明显。随着技术走向成熟、产业链逐步完善,钠离子电池有望在储能等领域实现商业化应用,对锂离子电池、铅酸电池等成熟的储能技术形成一定的补充。”他还表示:“对比锂离子电池,钠离子电池具有能量密度低、体积相对大、循环寿命短、产业链不完善等缺点。投资者需要密切关注钠离子电池产业化进展、锂离子电池成本变动方向和地方储能政策落地节奏。”(来源:证券日报网,宁德时代)

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