通常我們生活中使用的電器中的電池基本都算鋰離子電池,儲(chǔ)能產(chǎn)品中也不例外。但鋰離子還存在著一些缺點(diǎn),如成本較高以及安全性問(wèn)題等,相比之下,鈉離子儲(chǔ)量豐富,成本低,安全性高,也便于運(yùn)輸。而這種新型電池正在儲(chǔ)能市場(chǎng)中悄然發(fā)出新的能量。
鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)
目前的鋰離子電池正在迅猛發(fā)展,具有較高的比能量、比功率、充放電效率和輸出電壓,且壽命較長(zhǎng)、自放電小,是一種理想的儲(chǔ)能技術(shù),鋰電池也成為當(dāng)下電子設(shè)備和新能源汽車中的主流技術(shù)。
但由于鋰離子資源較為稀缺,有數(shù)據(jù)顯示,全球范圍內(nèi)鋰資源分布非常不均衡,有70%分布在南美洲,中國(guó)的鋰資源其實(shí)只占到全球的6%。雖然近幾年鋰礦價(jià)格一直在降低,但資源的稀缺卻一直擺在整個(gè)產(chǎn)業(yè)的面前。
尋找一個(gè)不是稀有資源、成本較低的儲(chǔ)能電池技術(shù),成為當(dāng)下產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向,而鈉離子電池正成為其中的方向之一。
相比鋰電池,鈉電池的材料成本較低,因?yàn)殁c是地殼中豐富的元素,相對(duì)于鋰來(lái)說(shuō)更容易獲取,這也意味著鈉電池的成本更低,通常而言鈉離子電池的成本比鋰電池低30%-40%。并且鈉電池的化學(xué)性質(zhì)更為穩(wěn)定,內(nèi)阻較高,這使得它們?cè)诎踩苑矫婢哂幸欢ǖ膬?yōu)勢(shì),同時(shí)鈉電池可以完全放電至0V再進(jìn)行運(yùn)輸,這降低了運(yùn)輸過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。
與此同時(shí),2023年鈉電池便已經(jīng)進(jìn)入到了兩輪電動(dòng)車行業(yè)當(dāng)中,包括雅迪、新日、臺(tái)鈴等品牌都相繼發(fā)布了鈉電池的電動(dòng)車,并且已經(jīng)開(kāi)始上市銷售。如果推廣使用鈉電池的兩輪車,至少在兩輪車安全上會(huì)有較大的提升。
雖然普通的鉛酸電池雖然安全穩(wěn)定性能較好,但壽命較短,大概只有2-3年時(shí)間,而鋰電池壽命則在5-6年左右,鈉電池的壽命可以達(dá)到10年以上。原因在于鈉離子的半徑較大,它們?cè)陔姌O材料中的擴(kuò)散速度較慢,這反而減少了電極材料的疲勞損傷,從而使得鈉離子電池在循環(huán)使用中能保持較長(zhǎng)的壽命。這種長(zhǎng)壽命的特性也讓鈉離子電池在需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)中具有潛在優(yōu)勢(shì)。
鈉電池在儲(chǔ)能上的突破
在國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局2022年印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》中,鈉離子電池技術(shù)是新型儲(chǔ)能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向之一。
內(nèi)業(yè)人士也認(rèn)為,2023年被稱為鈉電池量產(chǎn)化的元年,未來(lái)在兩三輪電動(dòng)車、家庭儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能、新能源汽車等多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域,鈉電池都將成為鋰電池的有力補(bǔ)充。
近期,江淮釔為首款鈉電池量產(chǎn)車正式交付,成為全球首款鈉電池量產(chǎn)車型,資料顯示,這款車型采用了中科海鈉提供的鈉離子圓柱電芯,并搭載了江淮釔研發(fā)的蜂窩電池結(jié)構(gòu),具備永不自燃的安全特性。
而在2023年,寧德時(shí)代第一代鈉離子電池電芯首發(fā)落地,該款電信在常溫下充電15分鐘,即可充滿80%以上電量,不僅成本更低,產(chǎn)業(yè)鏈也將實(shí)現(xiàn)自主可控。
而在國(guó)內(nèi)大港油田,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了酸鐵鈉電池儲(chǔ)能先導(dǎo)試驗(yàn)電站并網(wǎng)投運(yùn),這個(gè)電站由1個(gè)電池艙和1個(gè)升壓一體艙構(gòu)成,具有削峰填谷、應(yīng)急保障等多重功能,設(shè)計(jì)使用壽命12年。從實(shí)現(xiàn)結(jié)果來(lái)看,該實(shí)驗(yàn)電站累計(jì)充放電180余次,系統(tǒng)綜合轉(zhuǎn)換效率達(dá)85.5%,整體運(yùn)行平穩(wěn)。
有機(jī)構(gòu)測(cè)算,預(yù)計(jì)到2030年,全球儲(chǔ)能的需求量將達(dá)到1.5太瓦時(shí)(TWh)左右,這將為鈉離子電池留出廣闊的市場(chǎng)空間。
小結(jié)
隨著鈉離子電池的快速發(fā)展,已經(jīng)開(kāi)始在兩三輪電動(dòng)車、家庭儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能、新能源汽車等多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域嶄露頭角,并成為鋰離子電池的有利補(bǔ)充。由于其成本低、壽命長(zhǎng)、安全性高等特性,也將在未來(lái)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。