從動力電池產(chǎn)業(yè)來看,各類電池有各自的“煩惱”。就目前應用最為廣泛的鋰離子電池而言,其在生產(chǎn)發(fā)展中,能量密度已達到理論極限,并且原料供應緊缺。鈉離子電池潛力雖大,但也存在能量密度低、循環(huán)壽命短等問題。
針對電池產(chǎn)業(yè)的短板,近日,寧德時代開發(fā)出第一代鈉離子電池。該電池能量密度達160Wh/kg,是目前全球最高水平,在常溫下充電15分鐘,電量就可達到80%。此外,在零下20°C低溫的環(huán)境下,其仍有90%以上的放電保持率,同時在系統(tǒng)集成效率方面,也可達到80%以上。
金屬元素之所以能夠作為電池材料,是因為金屬離子的不斷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生充放電流,鋰元素性質(zhì)活潑,鈉元素也可有效儲存離子,兩者作用原理相似。但鈉元素較之鋰元素,化學性能更穩(wěn)定,因此自燃率更低,安全性也有了本質(zhì)的提高。
鈉電池的另一個顯著優(yōu)勢就是充電速度更快。現(xiàn)在的電子產(chǎn)品大都追求快充,滿足人們?nèi)找婕涌斓纳罟?jié)奏,鈉電池的這一特性能夠完美地適應市場要求。而且,鈉資源與鋰資源相比,豐度更高、成本更低。
鈉電池擁有眾多優(yōu)良性能的同時,也有一個“致命”的缺陷,就是鈉離子體積較大。由此造成鈉電池對于電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電極材料和動力學性能的要求極高。同時,鈉的成本雖低,但制造鈉電池需要的工藝較高,整體成本上鈉電池可能高于鋰電池。
因此,寧德時代發(fā)布的鈉電池得益于正負電極材料的突破。這款鈉電池的正負極材料分別使用了電子結(jié)構(gòu)重新排列的普魯白材料和具有特殊孔隙結(jié)構(gòu)的硬碳材料,是具有克容量高、易脫嵌、優(yōu)循環(huán)特性的新材料。
最值得一提的是,該電池在一個電池包中,同時搭載了鋰離子電池和鈉離子電池,實現(xiàn)了鋰鈉電池的集成混合共用。一定意義上,“合二為一”的結(jié)構(gòu)既彌補了鈉離子電池現(xiàn)階段的能量密度短板,也發(fā)揮了高功率、高性能的優(yōu)勢。
通過將不同材料體系的電池混合共用,寧德時代開發(fā)的鈉電池達到取長補短的效果,突破了單一電池材料體系的適用邊界,未來或許其可以拓展更多應用場景。
(責任編輯:子蕊)
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