剛才說了那么多鈉電池的優(yōu)點(diǎn),聽到這兒估計(jì)很多人都會(huì)覺得鈉電池既然這么好,制造起來也沒什么難度,取代鋰電池豈不是指日可待?還有人可能會(huì)問,既然鈉離子電池比鋰離子電池成本低,優(yōu)勢(shì)大,為什么一開始量產(chǎn)的不是鈉離子的電池呢?
在2015年,業(yè)界“大牛”周豪慎教授說過這么一句話:“在鋰儲(chǔ)量用完前,鈉離子電池沒有機(jī)會(huì)。這是從性能、性價(jià)比綜合考量后得出來的結(jié)論。”道理很簡(jiǎn)單,雖然在元素周期表上,鈉與鋰處于同一主族,具有相似的性質(zhì)。但是,石墨儲(chǔ)鋰機(jī)制的率先發(fā)現(xiàn),讓鋰離子電池在技術(shù)上突破更快,鈉電池自然就慢慢淡出了主流視野。
2015年,國(guó)內(nèi)沒有任何一家專門研發(fā)鈉電池的公司,國(guó)際上此類公司也如鳳毛麟角。關(guān)鍵是,鋰離子電池那時(shí)候的成本并不高,手機(jī),筆記本電腦用的不都是鋰離子電池嘛。誰(shuí)能想到幾年后,價(jià)格會(huì)暴漲10幾倍呢?
實(shí)際上,事情也并沒有那么簡(jiǎn)單。鈉電池目前最大的缺陷在于能量密度很低,有數(shù)據(jù)表明,鈉離子電池的單體能量密度為100-150wh/kg,比《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》里的180wh/kg的下限還少,這意味著相同續(xù)航的兩款電池,鈉電池要比鋰電池更大更重。
目前特斯拉Model3使用的三元鋰電池能量密度為260Wh/kg,特斯拉第三代4680電池能量密度可以達(dá)到330Wh/kg。鈉離子電池的能量密度連它的一半都不到,能量密度高低,決定了同樣重量,同樣體積下,誰(shuí)的電池包可以續(xù)航更長(zhǎng)。如何提高鈉離子電池的能量密度,這是擺在眾多企業(yè)面前的一大難題。
其次,鈉離子電池目前可選擇的正極材料有三種,層狀氧化物、聚陰離子與普魯士藍(lán)類材料。各家企業(yè)在選擇上也有分歧,比如寧德時(shí)代第一代鈉電池就是采用了普魯士藍(lán)類材料,這種材料成本低、合成簡(jiǎn)單、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、理論克容量和倍率性能高,缺點(diǎn)是除水困難、循環(huán)壽命低、實(shí)際倍率性能差、體積能量密度低、電壓極化大、有熱失控風(fēng)險(xiǎn)。
最致命的問題是生產(chǎn)加工過程中,如果處理不當(dāng)極易形成結(jié)晶水,而這個(gè)問題目前很難解決。據(jù)說,寧德時(shí)代已經(jīng)暫緩了普魯士藍(lán)類材料的鈉離子電池的研發(fā),現(xiàn)在在用層狀氧化物與聚陰離子材料努力達(dá)成量產(chǎn)。而層狀氧化物晶體結(jié)構(gòu)類似于三元正極材料,其優(yōu)點(diǎn)為能量密度高、循環(huán)性能優(yōu)異、倍率性能好,缺點(diǎn)為空氣中穩(wěn)定性差、漿料容易果凍、克容量發(fā)揮不穩(wěn)定。聚陰離子材料則是公認(rèn)的循環(huán)壽命高、理論工作電壓高、熱穩(wěn)定性好,缺點(diǎn)為能量密度低、原材料成本高。
如果能量密度問題不能有突破性進(jìn)步,鈉電池一定不會(huì)搭載在中高端的車型上,畢竟續(xù)航長(zhǎng)和密度高是成正比的。如果鈉電池真的要量產(chǎn),也大概率只會(huì)出現(xiàn)在比亞迪海鷗這類的微型、小型轎車上,來分擔(dān)一下鋰電池帶來的高昂成本而已。說白了它就是鋰電池的配角,也不可能代替鋰電池的位置,起碼在未來的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是不可能完全取代鋰電池的。
更何況目前鈉電池在處在研發(fā)階段,后續(xù)真正的成本和實(shí)際使用體驗(yàn)怎么樣也都是個(gè)未知數(shù)。更重要的是,目前碳酸鋰雖然非常貴,但它的行情是在波動(dòng)的,一旦看到鈉離子電池有突破性進(jìn)展,必然是會(huì)大幅降價(jià),鈉電池將失去任何優(yōu)勢(shì)。那咱們國(guó)內(nèi)企業(yè)還是否繼續(xù)研發(fā)鈉離子電池呢?繼續(xù)投入研發(fā),又找不到解決問題的方法。停止研發(fā),不僅前期投資打水漂,又得回到從前看礦老板臉色的日子。所以鈉電池能不能取代鋰電池,這其實(shí)是一場(chǎng)國(guó)家與國(guó)家之間的博弈。
總結(jié)來講,鈉離子電池是個(gè)研發(fā)的方向,很多企業(yè)都在豪賭這條賽道。但是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池肯定在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),仍然是絕對(duì)的主流電池。反過來看,鈉離子電池的研發(fā)進(jìn)度,也決定了鋰電池上游供貨方的強(qiáng)勢(shì)程度。如果鈉離子電池一直無法取代鋰電池,那么上游供貨商仍然有資本漲價(jià),甚至?xí)綕q越兇,畢竟鈉離子一代取代鋰電池,那么他們有貨也賣不出去了,不如最后再賺一波快錢。
如果鈉離子電池這條路被確認(rèn)走不通,那么鋰離子和磷酸鐵鋰電池的上游供應(yīng)商,就得重新權(quán)衡價(jià)格了。畢竟唇亡齒寒,下游投資那么多研發(fā)鈉離子失敗,再讓人家采購(gòu)成本提高,哪里有壓迫哪里有反抗。但是鋰離子與鈉離子打架,反而把旁邊的鉛酸電池干翻了。畢竟鈉離子電池就算暫時(shí)無法取代鋰離子電池,但是對(duì)于鉛酸電池而言,完全是降維打擊。