相信很多小伙伴都對新能源汽車有著濃厚的興趣，但是之前國內(nèi)很多特斯拉新能源汽車故障頻出造成多起事故使很多想要購買新能源汽車的小伙伴都打上了退堂鼓，而就在特斯拉陷入產(chǎn)品質(zhì)量旋渦的時(shí)候，我們中國本土的企業(yè)奮起直追，在電動車市場上取得了突破性進(jìn)展。
5月21號，中國新能源汽車動力電池生產(chǎn)企業(yè)寧德時(shí)代突然宣布，鈉電池將在7月前后上市，據(jù)相關(guān)人士透露，鈉電池將代替鋰電池解決純電動汽車的潛在缺陷，此消息一出立即引來了社會各界的廣泛關(guān)注，那么什么是鈉電池呢？鈉電池比鋰電池強(qiáng)在哪里呢？新能源電動車會迎來新紀(jì)元嗎？
鋰電池是40年前約翰 古迪納夫發(fā)明出來的，鋰電池自發(fā)明以來在我們的生活中扮演著相當(dāng)重要的角色，我們的手機(jī)跟電動汽車全都跟他緊密相關(guān)，同時(shí)也帶動了社會各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，寧德時(shí)代是國內(nèi)率先進(jìn)入國際頂尖車企供應(yīng)鏈的鋰離子動力電池制造商，還有專門提供鋰礦資源的贛鋒鋰業(yè)，鋰電池在一定程度上推動了社會的進(jìn)步，但是繁榮的背后往往都隱藏著巨大的危機(jī)，隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，我們對于鋰電池的運(yùn)用也越來越廣泛，這就意味著鋰礦資源的巨大消耗，但是鋰礦資源在地球上儲存本就十分稀少，所以造成鋰電池成本越來越高，根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，碳酸鋰目前的市場價(jià)達(dá)到了每噸89000元左右，對比年初上漲了大概67%，氫氧化鋰市場價(jià)達(dá)到了每噸89500元左右，對比年初上漲了大概80%，據(jù)相關(guān)人士解釋，鋰電池價(jià)格上漲如此之快首先是今年新能源汽車與儲能電池兩方市場需求大量增長，可是中國卻沒有大規(guī)模的鋰礦資源，每年只能滿足我們20%的需求，而其他的就要依賴進(jìn)口，全球鋰礦資源主要都集中在南美洲地區(qū)，當(dāng)下全球貿(mào)易緊縮的格局，一旦鋰礦資源進(jìn)口像進(jìn)口石油一樣遭到限制，將會使我國遭受不可估量的損失。而且鋰是一種十分活躍的化學(xué)元素，所以想要從鋰礦資源中提取到純凈的鋰是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，想要從鹽湖中提取到鋰，就要用萃取，電滲析膜分離技術(shù)等技術(shù)，昂貴的專業(yè)設(shè)備、繁瑣的提取工藝都在提高鋰電池的使用成本，我們國家的科研人員一直致力于這方面的研究，希望能夠改變這一弊端，但自從20年前，索尼推出了第一款商用鋰電池之后，幾十年來關(guān)于鋰電池的研究一直沒有突破性進(jìn)展。而當(dāng)下，如何增強(qiáng)鋰電池使用壽命，能量密度，安全可靠性是全世界都難以跨越的一道鴻溝。
那么有沒有什么能夠替代鋰電池的產(chǎn)品呢？經(jīng)過我們科研人員的不斷嘗試，終于讓我們發(fā)現(xiàn)了鋰電池的替代品，就是即將上市的鈉電池，鈉是地球上僅次于鋰的第二輕的金屬元素，通過觀察元素周期表我們可以發(fā)現(xiàn)鈉與鋰是同一族元素，這就表明他們的化學(xué)性質(zhì)是相似的，這也提供了最初的理論，用加工鋰的方式加工鈉是否可以代替鋰做電池。雖然鈉的原子半徑要比鋰大很多，鈉原子比鋰原子多出了8個(gè)電子，所以鈉不能像鋰一樣嵌入到石墨中，而且也要比鋰重很多，這就造成同一單位質(zhì)量的鈉電池的儲能比鋰電池少，但是鈉有一個(gè)非常大的優(yōu)勢，那就是它的儲存量非常大，海水中就含有非常豐富的鈉，我們平時(shí)吃的食鹽中也含有大量的鈉元素，這也就意味著它的價(jià)格會便宜很多，提取鈉的成本會少很多，在市場上鈉離子電池原料的氯化鈉每噸只需要幾千元，這對于未來鈉電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是一個(gè)非常巨大的優(yōu)勢，成本的環(huán)節(jié)得到了解決，那么我們對鈉的研究應(yīng)用到了什么程度呢，其實(shí)我國在這方面所取得的成就已經(jīng)處于世界領(lǐng)先位置了，我們傳統(tǒng)概念中的電池是由正負(fù)極材料以及電解液構(gòu)成的，鈉電池跟鋰電池都沒有脫離這個(gè)范圍，所利用的原理也是一樣的，利用的是鈉離子在正負(fù)極之間的嵌脫，鈉電池在充電時(shí)，鈉離子由于通電從正極流出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到負(fù)極，同時(shí)電子補(bǔ)償電荷經(jīng)外電路供給到負(fù)極，是正負(fù)極的電荷達(dá)到平衡的狀態(tài)，放電是則是一個(gè)相反的過程，既然原理想通，為什么到現(xiàn)在鈉電池才面世呢？其實(shí)是因?yàn)檎?fù)極材料的使用一直困擾著科研人員，以鈉離子電池負(fù)極來說，雖然滿足條件的材料有很多種，但是要從中選擇哪一種材料才能使電池發(fā)揮最大的功效是新電池技術(shù)最令人頭疼的問題，而這一問題直到科研人員像碳芯電池一樣使用碳作為介質(zhì)才得以解決，這個(gè)突破性的發(fā)現(xiàn)讓鈉離子電池的能效相比鋰離子電池高了足足七倍。除了材料的問題，鈉離子電池還有一個(gè)難以攻克的難題，就是鈉離子的液態(tài)記憶，然而，經(jīng)過我們國家科研人員的不斷努力，終于克服了這一難題。此項(xiàng)技術(shù)的突破震驚了全世界，歐盟，美國還有之前在這方面一直處于領(lǐng)先的日本都不得不對中國豎起大拇指，鋰電池的最佳工作狀態(tài)只有3-4年時(shí)間，據(jù)有關(guān)資料顯示，鈉離子電池的最佳工作狀態(tài)將超過10年，此外，雖然鈉離子電池跟鋰離子電池相比在體積方面不占優(yōu)勢，但鈉離子電池的安全性卻也因此得到了提升，因?yàn)橹亓康脑蜮c電池每克儲存的能量比鋰電池少，意味著一旦電池發(fā)生爆炸，鈉電池造成的傷害要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋰電池，這對一些安全性要求較高的領(lǐng)域非常實(shí)用，科研人員還提到鈉離子電池跟鋰離子電池在本質(zhì)原理上沒有太大的差別，所以在鈉電池投入生產(chǎn)以后，不需要建立新的廠房，而之前生產(chǎn)鋰電池的工人在經(jīng)過簡單的培訓(xùn)之后馬上就可以投入到生產(chǎn)鈉電池的工作中，生產(chǎn)鋰電池的設(shè)備經(jīng)過簡單的調(diào)整就可以繼續(xù)使用，不僅使電池生產(chǎn)廠家免去了一大筆開銷，還避免了大批工人失去工作，而對于喜歡新能源汽車的車主來說，鈉電池最明顯的優(yōu)勢就是充電速度更快，在購買新能源汽車的時(shí)候除了關(guān)心他的續(xù)航能力之外，最關(guān)心的無疑就是充電速度了，同樣使用大功率直流快充，鋰電池電量從20%-80%大概需要半小時(shí)左右，磷酸鐵鋰需要五十分鐘左右，而鈉電池的充電速度將顛覆我們的認(rèn)知，僅僅需要十分鐘，還有一點(diǎn)必須要提到的是，之前使用鋰電池的新能源汽車更換成鈉電池之后，類似之前的暖氣耗電50%，兩個(gè)充電樁超長續(xù)航百公里等冬季續(xù)航嚴(yán)重縮水的問題不會再出現(xiàn)，這都?xì)w功于鈉電池的電解液穩(wěn)定性十分強(qiáng)大，在零下40度的環(huán)境下依然可以正常工作，哪怕是在東北零下幾十度的條件下也不用擔(dān)心電動汽車罷工的問題，鈉電池還有一個(gè)最強(qiáng)的殺手锏，就連我們的科研人員都為之驚嘆，那就是過度放電，眾所周知鋰電池一旦過度放電就會出現(xiàn)問題，而鈉電池卻允許過度放電到0伏，雖然鈉電池能量偏低是目前無法克服的短板，但是有了這一項(xiàng)優(yōu)勢，鈉電池可以盡情應(yīng)用到需要儲能的場景中去
綜合上述優(yōu)點(diǎn)，鈉電池的未來發(fā)展前景一片光明，而新能源的最大賣點(diǎn)就是新，但是之前新能源汽車上所用的鋰電池，在地球上屬于稀有礦產(chǎn)資源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，就算把全球的鋰礦資源都集中在一起，也只能滿足15億新能源汽車的生產(chǎn)，而鋰礦資源最集中的南美洲則占據(jù)著先天優(yōu)勢，而我國的鋰提取技術(shù)還沒有達(dá)到最佳狀態(tài)，大部分的鋰電池都需要從澳大利亞進(jìn)口，當(dāng)然價(jià)格也是他們說了算，如果鈉電池能夠批量生產(chǎn)使用將會使我國徹底擺脫現(xiàn)在的尷尬局面，我國鈉資源的儲存量是非常豐富的，如果采用鈉電池，我國完全不需要依賴國外進(jìn)口，而當(dāng)今世界的金屬鈉生產(chǎn)正在不斷地轉(zhuǎn)移向我國，雖然首先公布做出鈉電池的是寧德時(shí)代，但是之前國內(nèi)就有多家企業(yè)透露過鈉電池生產(chǎn)的風(fēng)聲，鈉電池一旦面世將很快就會被鋰電池取代雖然還言之過早，但是作為鋰電池的絕佳替補(bǔ)還是非常完美的。2017年，胡勇勝和他的團(tuán)隊(duì)就研制出了一款鈉離子電池，全球首款鈉離子電池低速電動車就出自他的辦公室，而且這項(xiàng)技術(shù)可以運(yùn)用到諸多儲能領(lǐng)域中去，本以為這將是短時(shí)間內(nèi)誰都無法超越的巔峰，但是就連我們自己都小看了我們中國人的智慧，2018年12月，南京理工大學(xué)教授夏暉與其團(tuán)隊(duì)以新型的調(diào)控方法與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并在錳基正極材料研究方面取得突破性進(jìn)展，震驚了整個(gè)學(xué)術(shù)界，這種正極材料制成鈉電池，整個(gè)電池的電極柄容量就能達(dá)到211.9毫安時(shí)每克，而現(xiàn)在的鋰電池只有他的三分之一。無論從哪個(gè)方面看鈉電池都是未來作為新能源汽車動力的最佳選擇，雖然現(xiàn)在鈉電池還無法完全取代鋰電池，但是我們相信在我們科研人員的不斷努力之下，這一天距離我們不會太遙遠(yuǎn)。
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