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新能源隔膜(新能源隔膜)

钠离子电池元年,新能源如虎添翼

对电动车来说,什么样的电池才算是好电池?

它安全素质要好,高温不自燃、碰撞不起火、遇水不短路;它能量密度要高,用有限的空间和质量提供尽可能长的续航;它充电速度要快,最好充电5分钟,续航满一周;它使用寿命要长,电池衰减最好避免,回收利用也无压力;它成本控制要好,油电同价是基础,物超所值是目标。

上述这些因素,只满足一个还远远不够,要能在方方面面都占据领先,再逢天时地利人和,才可能有大规模应用的机会。

原型车是花仙子 ?,一款微型纯电动车。在采用蜂窝技术的钠离子电池后,25kWh的容量可提供252km的续航里程,能量密度为140Wh/kg,快充时间为15-20分钟。

钠离子电池在新能源汽车市场的应用将从A00级电动车开始,待离子电池技术和性能进一步成熟后,则可以顺势应用在中大型电动车上。

不局限于汽车的话,钠离子电池在两轮电动车行业也已落地。

说“曾经不受待见”,是因为钠离子电池的研究几乎与锂离子电池同期启动,它们都被认为适合用于电池正极材料,最终却由于各种原因没能发展起来。

锂和钠,就属于同一主族。相比锂离子,钠离子的半径更大、质量更重,不容易击穿电池隔膜,电池成品的能量密度较低、循环寿命较差。

在新能源高涨的需求面前,锂离子电池日新月异,而钠离子电池实在是难讨人喜欢。

从工作原理来说,钠离子电池与锂离子电池基本一致,由正极、负极、电解液、隔膜等组成,利用钠离子充放电时在正负材料之间反复嵌入、脱出,发生可逆的氧化还原反应。

从技术路线来说,目前钠离子电池正极材料主要有层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝(白)类化合物、聚阴离子化合物三种,负极材料则以硬碳为主,软碳为辅。

相比锂电池,钠电池安全性更高,短路情况下瞬间发热量少、温升较低。针对锂电池的各种试验,如过充、过放、短路、针刺、挤压等,截至目前均没有让钠电池起火或爆炸。

其次,钠电池的温度适应性更好,在-40°C 低温下电池容量保持率达到70%,在80°C高温下也可循环充放使用。

再次,钠电池支持较高的充放电倍率,可以提升充电速度、也可以提升车辆功率,而且还没有过放电特性。但,充得快,放得也快。

在锂电池之外,钠电池是目前最好的、有可能制衡锂电的选项,其它类型电池都难堪大任。但能量密度低和循环寿命差这两个短板,又无时无刻不在限制钠电池的发展。 ?相比锂电池,钠电池安全性更高,短路情况下瞬间发热量少、温升较低。针对锂电池的各种试验,如过充、过放、短路、针刺、挤压等,截至目前均没有让钠电池起火或爆炸。

一个比较可行的方案是,将钠离子电池与锂离子电池混搭,既弥补钠电池能量密度的短板,又发挥其高功率、宽泛温度适应性的优点。

新能源汽车电池材料有哪些?

当前,新能源汽车动力电池属锂离子电池,其构造可分为正极材料、负极材料、电池隔膜、电解液等几部分。从正极材料上看,新能源汽车动力电池大致可分为磷酸铁锂电池和三元锂电池两种。

所谓磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,而三元锂电池则是正极使用镍钴铝或镍钴锰三种材料按一定比例搭配而成的锂离子电池。

与磷酸铁锂电池相比,三元锂电池最大的优势就是能量密度高。它可以通过调整正极材料中镍的占比,来提高电池能量密度。在电动汽车把续驶里程作为主要技术参数的情况下,能量密度更高的三元锂电池,已成为电动汽车动力电池的主要选择,目前装车量已达60%左右。

2018年底,我国三元锂电池电池单体电芯能量密度已达265Wh/kg,2019年宁德时代更是推出了能量密度高达304Wh/kg的811三元锂电池。高能量密度三元锂电池的使用,使我国主流电动汽车续驶里程达到400公里以上,部分车型续驶里程甚至高达500公里,有效缓解了电动汽车的里程焦虑。不过,高能量密度同时也带来了高风险,它的稳定性相对较差,发生燃烧事故的可能性也较高。

磷酸铁锂电池也具有自身优势。

1.循环寿命长。

实验室中,工程师以1C的充放电倍率持续不间断地进行试验,发现磷酸铁锂电池要经过2000次充电循环才会衰减到新电池状态的80%,远高于三元锂电池的800次。

2.安全性能好。

研究表明,磷酸铁锂电池在800℃的时候才会发生分解,且在面对撞击、针刺、短路等情况时不会释出氧分子,不会产生剧烈的燃烧,安全性能高;而三元锂电池在300℃左右就会发生分解,燃烧的概率比磷酸铁锂电池更高。

3.制造成本低。

磷酸铁锂电池电芯每瓦时的成本已降至0.7元以下,而三元锂电池电芯成本依然在每瓦时0.9元左右。一个50kWh的动力电池包,使用磷酸铁锂电池电芯,成本可降低1万元。

另外,磷酸铁锂电池不含重金属,不会对环境造成污染,是一种绿色电池。

磷酸铁锂电池最大的弊端,就是能量密度低。当前,磷酸铁锂电池的能量密度最高只有180Wh/kg,普通产品的能量密度基本只有140Wh/kg。不过,比亚迪推出的全新一代磷酸铁锂电池。新一代磷酸铁锂电池在能量密度上与之前的三元锂电池持平,差不多可达210-270Wh/kg,可使电动汽车续驶里程轻松突破400公里,完全能满足用户对续驶里程的要求,所以,磷酸铁锂电池此前的最大弊端将消失。