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钠电池是否是下一个电池界新星?

发布日期:2022-09-17浏览次数:92

自碳中和以来,节能减排已成为我国控制污染的主要手段。现在,在街上可以慢慢看到各种新能源汽车,新能源汽车主要依靠的燃料是锂电池,以此来满足汽车启动的需要。 

但由于气候和环境变暖,新能源汽车在驾驶过程中,会产生自燃的危险,这给人们的生命安全带来了巨大的隐患。汽车自燃的主要因素基本上是锂电池。但是,这一隐患将很快得到中国新能源企业的最新研究结果的解决。

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不久前,宁德时代宣布开发新的钠电池,它的出现可能会解决新能源汽车的许多困难,钠电池将取代锂电池的信息源源不断涌现,那么钠电池到底是什么呢?与锂电池相比,钠电池真的能取代锂电池吗?然后成为新能源行业的新星吗?

 

全球新能源汽车发生了重大变化。早在上个世纪,锂电池就已经生产出来了,这种轻而小的电池已经深入到我们的日常生活中。一般来说,人们对锂电池的需求相当大,但地球上锂资源的储量越来越少,近年来人们提炼锂原料碳酸锂,价格一步一步上涨,中国仍然是锂电池的制造和消费大国,但是中国的锂资源很少。一年内只有20%的自给自足,其余的大部分都依赖于进口。在当今全球贸易紧缩的今天,我们将随时面临被卡住的尴尬局面。

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近年来,中国一直在电池路上爬行,最重要的是三元锂电池和磷酸铁锂电池,这两种电池都有缺点:即安全系数低,里程短,耐久性不足,新能源汽车最重要的是耐久性和安全性。面对这种情况,中国迫切需要一种新能源。中国的研究人员早就意识到锂电池永远不会是一种可以长期使用的能源,并一直在寻找一种可以取代锂电池的新能源。那么,有能源取代锂电池吗? 

答案是肯定的,即钠电池,其全名称为钠离子电池,其工作原理是在充电时,钠离子将从正极材料中分离出来。然后在电解质的帮助下,嵌入到负极材料中,电子通过电路转移到负极,以保持电荷稳定。

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相反,钠离子作为元素周期表的11元素。在化学性质上,它与锂非常相似,这给了研究人员用钠制作电池的想法,钠离子也有一个很大的优势,那就是储量多,价格便宜。对于企业来说,原材料价格越低,成本就会相应降低,产品在价格上也会有很大的优势。此外,新能源汽车还存在一个极其不便的问题。也就是说,充电速度太慢,使用钠电池的新能源汽车不必考虑这个问题。 

在相同的功率下,锂电池最快的充电速度需要近半个小时才能充满一半的电量,而钠电池需要十分钟以上就能完成。根据两种电池的充电速度,钠电池不仅比锂电池快,而且在冬季。随着温度的下降和新能源汽车电池寿命的严重缩水,钠电池预计将使新能源汽车摆脱这一困境。 

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根据相关数据,即使在零下20度的低温环境中,钠电池的电解质仍然可以稳定、持续地放电。这样,它将大大缓解冬季新能源汽车的缩水问题。此外,由于钠电池的高密度带来了很大的重量,但新技术的应用可以使这种电池更安全,这在电池安全要求的技术领域非常重要。事实上,早在第一次石油危机期间,就有关钠电池的研究报告,但由于当时钠电池的发展势头远远低于锂电池,所以人们并未过多的给与关注,从而忽视了钠电池的研究和发展。然而,就在2010年以后,为了丰富储能系统,钠电池逐渐被人们记住。在这一方面,欧美国家长期以来一直处于领先地位,一些公司已经参与了相关领域的研究,美国能源部也非常支持。2012年,日本丰田发布了一种钠离子电池正极材料,可以将电动汽车的里程提高约500-1000公里,这是当时国际钠电池领域的定性飞跃。中国也从未忽视对钠电池的研究。包括中国科学院在内的几家科研机构一直在研究钠离子,并于2016年进行测试。为了支持钠电池的发展,中国科技部于今年4月发布了一份文件,称要大力促进储能的多元化发展,加快钠离子电池的规模化进程。

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事实上,从目前钠电池的工业化速度和专利布局来看,中国在钠电池领域仍处于领先水平,那么为什么要更换锂电池呢?由于目前市场上锂电池的价格远高于铅酸电池,铅酸电池的耐久性和使用寿命相对较短。然而,由于成本低,为了节约成本,普通电动汽车使用铅酸,但新能源汽车则不同,它基本上使用锂电池。随着新能源汽车的快速发展,对锂电池的需求也相应增加。地壳中的锂含量非常罕见,只有0.0065%,这意味着即使我们把地球上所有的锂资源都用来生产新能源汽车,它们只能生产约14.8亿辆,锂资源基本分布在南美洲。 

然而,由于该地区的情况非常动荡,锂资源的价格也有高有低。最重要的是,大多数锂元素都集中在盐湖上,目前的锂提取技术无法实现大规模发展。因此,我们迫切需要钠电池来替代锂电池,宁德时代开发的钠电池不仅可以替代锂电池,而且可以逐渐减少中国对锂资源进口的依赖。钠电池可以应用于储能领域,然后符合中国碳中和政策的实施。如今,自碳中和政策出台以来,中国一直决心倡导节能减排。钠电池的出现可以说是解决了中国碳中和政策的一个主要问题。


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