钠离子电池的历史可以追溯到1807年,由英国化学家Sir Humphry Davy发明。然而,直到20世纪70年代到80年代期间,钠离子电池才取得了技术进展。与此同时,锂离子电池几乎与钠离子电池同时发明,但其进展更为迅速。锂离子电池在1990年代实现了大规模商业化,导致钠离子电池失去了关注。
1、从理论上看,锂离子电池和钠离子电池都属于“摇椅式”二次电池。它们都使用相同的主族元素钠和锂,因此在电化学充放电行为(离子的嵌入和脱出)方面非常相似。
2、从资源储备层面来看,我国在钠离子电池的钠资源储备方面占据优势。
3、从工艺兼容性来看,钠离子电池的生产工艺基本上是参照锂离子电池的。生产过程中的生产检测设备和制造工艺在很大程度上可以沿用。然而,与锂电池体系不同的钠离子电池正极、负极和电解液等原材料的产业链尚未成熟,并且材料性能提升尚未得到及时验证。整个电池生产环节的工艺成熟度、产品质量稳定性和良品率都需要时间来改善。
4、从成本角度出发,虽然钠离子电池的能量密度不及三元锂电池,但在续航里程为600km以下的电动车中,钠离子电池完全可以满足需求。以目前60度电的电池模组为例,钠离子电池的成本能够便宜接近2万元。
5、从使用环境温度方面来看,钠离子电池具有宽温的使用环境,特别是低温性能较好。在-20℃下,其容量保持能力能够达到80%以上,这可以解决动力电池在低温下性能不足的问题。此外,钠离子电池的整体工作温度范围为-40℃至80℃,而锂离子电池的工作温度一般在-20℃至55℃之间,因此需要更强的BMS管理保护。在低温条件下使用钠离子进行放电和充电可以提高电池包的快充和低温性能,并且钠离子电池的成本更低。
6、从用户角度来看,钠离子电池具有更好的快充性能。它可以在常温下充电15分钟,电量可以达到80%以上,从而实现高压快充。此外,由于钠离子电池采用铝箔作为负极,不存在过放点电的问题,甚至可以达到0V,这为运输提供了更安全的方式。
7、目前阶段适合发展AB电池,即钠离子电池和锂电池的混合备份电池。宁德时代基于两种电池各有优缺点的情况提出了AB电池解决方案,将锂离子电池和钠离子电池集成混合使用。通过混搭、串联、并联和集成以及BMS电源管理进行均衡控制,可以实现优势互补。
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