有了它 特斯拉們又要降價了

每日快訊
2021
08/01
22:43
愛范兒
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來源:愛范兒

在凡爾納的筆下,鸚鵡螺號是一艘永遠沒有「焦慮」的潛艇。

▲ 鸚鵡螺號潛艇模型. 圖片來自: FIGURE COMPLEX

通過提煉海水中的鈉,與汞混合,制成電池,供鸚鵡螺號行駛,為船員提供日常用電,永不停歇。

與凡爾納小說暢想的「潛艇」、「火箭」進入現實類似,鸚鵡螺號上的「鈉元素」同樣出現在了當下或者近未來的「化學電池」之中。

成本低 30%,15 分鐘充 80%,鈉離子電池來了

有人在議論,電池的化學體系已經很難創新了,只能在物理結構上做些改進。

我們認為電化學的世界,就像能量魔方,未知遠遠大于已知,我們樂此不疲地探索其中的奧秘。

▲寧德時代創始人兼董事長曾毓群. 圖片來自:寧德時代

而寧德時代所發布的第一代鈉離子電池就是曾毓群博士以及寧德時代對電化學「能量魔方」的一個探索。

鈉離子電池其實早在 19 就被提出,但一直到寧德時代第一代鈉離子電池公布之前,它依然處于研究階段。

阻礙鈉離子電池進入投產、量產的主要因素還是能量密度與使用壽命上。

國內的中科海鈉、鈉創新能源公布的鈉離子電池能量密度分別為 135Wh/kg、120Wh/kg,而英國 Faradion 公司能量密度則達到 140Wh/kg。

在使用壽命上,上述三家公司的鈉離子電池循環次數分別為大于 2000 次、大于 1000 次和 1000 次。

作為對比,磷酸鐵鋰電池能量密度平均在 180Wh/kg,循環次數大于 6000 次。三元鋰電池則接近 300Wh/kg 和 3000 次。

而寧德時代公布的第一代鈉離子電池則來到了 160Wh/kg 的能量密度,為「全球最高水平」。并且,下一代鈉離子電池能量密度會突破 200Wh/kg。

這個數據已經超越了現在部分磷酸鐵鋰電池的水平。

而在壽命上,寧德時代在采訪中透露,其循環次數已經超過了 3000 次,已經超越行業平均水準。

而在其他維度上,第一代的鈉離子電池也有了一定的優勢。

由于鈉元素地殼含量豐富,且分布于全球,鈉離子化合物容易獲取,相對于鋰,價格穩定且低廉,鈉離子電池可降低 30%。

另外,鈉離子電池有著更好的耐溫性,在零下 20℃ 下,仍有 90% 以上的放電效率,冬天終于可以大膽的開空調了。

第一代鈉離子電池在 15 分鐘內可以充入 80% 電量,具備了快充能力。

產業上,寧德時代為鈉離子電池開發的新型電解液體系,可以兼容現行的鋰離子電池工藝及設備,有量產的潛力。

而相對于鋰,鈉離子更為穩定,安全性已經超越了國家動力電池強標的安全要求。

綜合來說,寧德時代所公布的第一代鈉離子電池在能量密度、安全性、成本、使用壽命、耐溫性、補能速度等六個維度上,已經可以媲美磷酸鐵鋰,以及開始接近鋰電池的性能。

鈉離子電池量產后,特斯拉、蔚來們繼續降價?

就在發稿之前,特斯拉 Model 3 標準續航版直降 15000 元,補貼后來到 23.59 萬元。

倘若用上成本更低的鈉離子電池后,理論上特斯拉、小鵬或者蔚來也有可能下探到更低的價格。

但在暢想電動車降到白菜價之前,還得附上鈉離子電池量產并商用的前提。

雖然第一代鈉離子電池在產品力上已經可以比肩磷酸鐵鋰電池,并且相關的生產線也會兼容當前的鋰離子電池,但寧德時代表示相關的供應鏈建設要到 2023 年。

也就意味著,寧德時代的鈉離子電池達到大規模商用和批量上市,至少還要等個 2 年,屆時不排除直接量產新一代擁有 200Wh/kg 能量密度的鈉離子電池。

即便如此,鈉離子電池的能量密度與三元、四元鋰電池仍然有著不小的差距。

▲ 晉江 100MWh 級儲能電站. 圖片來自:寧德時代

未來幾年內,鈉離子電池的主要應用領域不會是特斯拉這種電動車的動力電池,而是會面向儲能、機械作業工具和二輪(小型低續航)電動車。

或者說,鈉離子電池挑戰的是并非是三元鋰電池、半固態電池,而是準備取代傳統的鉛酸電池,以及挑戰磷酸鐵鋰電池。

當鈉離子電池推向市場后,可能會與鋰電池應用場景互補,各自滿足不同細分市場的應用需求。

當然,這都是業內基于現狀的預估,并非是定數。

在寧德時代公布一代鈉離子電池的同時,還針對鈉離子能量密度不夠的缺點,開發了 AB 電池方案,在一個電池包內把鈉離子電池與鋰離子電池混合共用。

如此串聯并聯成為一個電池包后,彌補鈉離子電池能量密度的不足,發揮鈉離子低溫、穩定、高功率的優勢。

這種「集成」的動力電池包極有可能會用在一些廠商的入門車型之中,繼續拉低電動車價位或者繼續降價。

是「能量魔方」,還是「魔方大廈」?

「電化學的世界是能量魔方,有著很多未知」,但它也更像是魔方大廈,現在的電池工業,也如同走入魔方大廈的萊克一般,迷失在其中,一直沒有找到出口。

▲ 特斯拉 2170 鋰離子電池.

從 1996 年諾貝爾化學獎得主約翰·古迪納夫(John Goodenough)發現磷酸鋰鐵可以作為鋰離子電池的正極材料,到鋰電池走出實驗室商用,鋰離子電池技術的變化更多是量變。

特斯拉在去年 9 月發布的 4680 新電池,更多的是在電池設計上提升電池功率。新電池采用無極耳的方案,能量密度提高,成本降低,并會有望量產。

不過在上個月,馬斯克取消了搭載 4680 新電池,且續航超過 800km 的 Model S Plaid+,并在推特上表示「因為 Plaid 已足夠好,不需要了 Plaid+」。

但特斯拉十分需要 4680 電池的量產來提升自己的技術優勢,馬斯克表示 4680 電池會在明年量產,且會用于德州產的 Model Y 上。

現實是,特斯拉的德州工廠仍在建設,4680 電池仍在試驗和測試階段。甚至,路透社表示尚不清楚 4680 電池量產的具體時間以及兌現馬斯克在電池日上所說的宏偉目標。

而蔚來在今年 1 月份伴隨著新車型 ET7 也推出了一款能量密度為 360Wh/kg 的「固態電池」,預計會在 2022 年第四季度交付。

搭載該「固態電池」的電池包,ET7 NEDC 續航里程將超過 1000km。

但實際上,蔚來稱之為「固態」的電池,仍有電解液與隔膜,嚴格來說這并非是真正的固態電池。

無論是特斯拉的 4680 電池,還是蔚來所謂的「固態電池」,比亞迪的「刀片」電池,以及寧德時代的鈉離子電池,都是從物理材料、結構上進行創新和改良,并非是顛覆性的質變。

至于能夠帶來「質變」的電池,「固態電池」是一個方向,但一直到現在并沒有電池廠商給出可行方案,更多的是像特斯拉一樣,列出了一個時間點,LG 新能源的亞洲營銷總經理就透露,「爭取在 2026 年實現量產全固態電池」,但量產并不等同于商用,因此時間點并不明朗。

在沒有找到化學的電池這座「魔方大廈」的出口之前,解決焦慮只能冒險提升充電功率來實現,盡可能的減少補能時間。

如果按照加油機 30L/min 的流量為標準,不嚴謹的可以算出一輛汽油車加油功率大概是 1700kW,而特斯拉 V3 超級充電樁的充電功率峰值大概是 250kW,差距一眼便明,更別說加油站與充電站在數量上的差距。

▲ 五菱宏光 miniEV.

但如果在這些對比之前加入一個更低的成本呢?或許這是電動車目前想要普及,以及增加競爭力的一個方向。

寧德時代所發布的鈉離子電池可能在能量密度和壽命上可能并不及鋰電池,但商用后,更低的成本顯然可以讓很多電動車廠商在價格上更自由的發揮了。

THE END
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