米乐M6·钠离子动力电池登场低价千公里续航电动车要来了?
发布时间:2024-07-19 16:26:01日前中国化学与物理电源行业协会宣布,10 月 8 日~11 月 7 日期间,全网征求关于《钠离子电池通用规范》的意见。该通用规范主要适用于汽车动力电池、储能等领域,若进展顺利,预计 11 月左右就将发布并实施。
国内宁德时代、比亚迪、华阳股份、传艺科技、维科技术等电池企业,早已入场钠离子电池市场,其中宁德时代更是连续取得技术突破。
然而,目前市面上的电动车基本是锂电池,少部分高端车型正在新尝试半固态电池、固态电池,我们是否真的需要钠离子电池?
当前电动车常用的电池主要有两种,即磷酸铁锂电池与三元锂电池,这两种电池的主要差别在于,磷酸铁锂电池成本更低、安全性相对高一些,但能量密度太低,除了比亚迪,其他车企基本只有中低端车型才会搭载磷酸铁锂电池。
然而三元锂电池理论能量密度最高不会超过 500Wh/kg,特斯拉推出的 21700 电池能量密度可达 300Wh/kg,已是当前动力电池的极限水平。按照百公里耗电 15 度计算,续航 1000 公里的汽车,电池重量就要高达 500kg 以上。
电动车充能速度远不如燃油车,哪怕充电桩数量等同于加油枪,也更容易造成拥堵排队,因而车主普遍存在续航焦虑。国内主流电动车的续航,通常在 450 公里~650 公里,无法解决车主的续航焦虑情况。
因此,不少车企与电池企业一直在开发固态电池。固态电池的能量密度的下限,几乎可以说是三元锂电池的能量密度上限。随便在搜索一下相关报道就可以看到,恩力动力和软银公司联合开发的固态电池,能量密度相对其他同类产品已经算是比较低的了,都能达到 300Wh/kg,而 NASA 开发的固态电池,能量密度则达到了惊人的 500Wh/kg。
看似一切都很美好,除了成本略高,但我们可能忽略了一个问题,无论是磷酸铁锂电池、三元锂电池,还是固态电池,都离不开锂元素。
美国地质调查局(USGS)数据显示,地球上锂矿资源大约只有 9800 万吨(2022 年数据)。虽说已探明资源中,有一半掌握在中国企业手中,但我们必须承认,这点锂矿资源根本不够全球汽车行业实现电动化转型。正因如此,特斯拉才会自建锂矿精炼工厂,提高锂矿资源的利用率。
钠元素含量位列第六,是锂元素的 400 多倍。含量丰富且易开采,钠离子电池成本自然远低于锂电池。出于成本、环保等角度考虑,钠离子电池都是中低端车型实现低成本、高续航的最佳选择。
除了成本低,钠离子电池还有两项优势,那就是安全性更高、低温状态下表现更出色。哪怕是北方严寒地区,也不必担心冬季气温太低,电动车续航锐减。
钠离子电池看上去似乎是实现低成本、高续航的希望,但钠离子电池还需要解决一个问题,那就是能量密度太低了!
今年 5 月的第十五届深圳国际电池技术展览会上,拓邦股份发布了一款钠离子电池,能量密度仅为 120Wh/kg,预计 2025 年可以提升到 160Wh/kg,连磷酸铁锂电池都不如。
7 月举办的第二届钠离子电池产业链与标准发展论坛公布数据显示,17 家钠离子电池企业参加评测的产品平均能量密度仅 104.1Wh/kg,这个成绩可以说惨不忍睹,暂时根本不适合电动车。
全球装机量最高的动力电池企业宁德时代,投入重金研发钠离子电池,已于 2021 年发布了第一代钠离子电池,能量密度为 160Wh/kg。上海车展上,樱桃、奇瑞等车企纷纷宣布,今年第四季度将推出搭载宁德时代钠离子电池的汽车,宁德时代的第二代钠离子电池能量密度可以达到 200Wh/kg。
可是,实现 1000 公里续航,解决车主续航焦虑,200Wh/kg明显不够。同样按照百公里能耗 15 度计算,1000 公里续航的钠离子电池包,重量高达 750kg。普通的 B 级车重量也就 2000kg 左右,若是中大型 SUV,大约在 2500kg 左右,电池的占比太高了。
不仅如此,电池还需要占用大量空间。宁德时代第二代钠离子电池能量密度按照体积计算,大约在 350Wh / L,100 公里续航电池就需要大约 0.43m³ 空间。
现在一些新能源汽车采用天幕设计,就是因为底部电池占用了太多空间,若采用传统天窗设计,那么头部空间很可能过于拥挤。电池的自重同样会影响续航,重量太高的车,就需要更大容量的电池,才能达到相同的续航,占用太多空间,又会降低乘坐舒适度。
钠离子电池的当务之急,依然是提高能量密度,预计达到 300Wh/kg,才有可能在普通车型上实现 1000 公里超长续航。
就目前的情况来看,钠离子电池有机会逐步取代磷酸铁锂电池,未来实现与三元锂电池、固态电池三足鼎立的局面。
钠离子电池商用后,磷酸铁锂电池的地位难免会很尴尬,原因在于该电池的低成本、高安全性优势,钠离子电池全都有,而且表现更好。
小通认为,未来国内汽车行业动力电池的分布很可能出现钠离子电池、三元锂电池、固态电池三足鼎立的情况。其中钠离子电池取代磷酸铁锂电池现有的地位,主要应用于 15 万元以内的车型,三元锂电池主要应用于 15 万元~35 万元的中高端车型,固态电池则应用于 35 万元以上的高端车型。
需要注意的是,限于空间和重量的影响,钠离子电池电动车不太可能有 1000 公里续航的版本,预计续航普遍在 400 公里~600 公里。
三元锂电池可能出现少量续航 1000 公里的车型,但普遍续航预计会在 550 公里~800 公里。固态电池电动车的续航大概率会在 700 公里以上,很有可能出现不少 1000 公里续航的车型。
当然,这些预测均为国产车,合资车与国产车的策略不同,没有那么在意性价比,因而可能会出现一些与国产车完全不同的结果。
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