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钠电池和锂电池的优缺点是什么?对比就知道哪个好

时间:2021-07-12 来源:太阳能电动汽车网 作者:style
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最近宁德时代宣布,将在今年7月份推出一款新型的、可以解决传统电动汽车缺陷的钠电池,在电动汽车事故频发的当下,这无疑是一个令人振奋的好消息。

钠电池

钠电池是什么?它比以前的锂电池好在哪里?为何钠电池可以解决电动汽车的难题?下面就跟着大家一起去寻找答案。

钠电池是什么?钠电池又称钠离子电池,其充电原理就是利用钠离子在正负极之间的嵌脱过程,从而实现充放电,这里的嵌脱过程是指充电的时候钠离子离开正极,然后经过电解质进入负极。与此同时,电子的补偿电荷经过外电路也来到负极,从而保证了正极的电荷平衡,而放电时这个过程完全倒了过来。

钠电池的工作原理其实和锂电池差不多,只不过由于电解质不同,两者的名字有差别,但是理论上几乎是完全一样的,本质都是电池在充放电过程中正负极电子的移动。不过你可能想不到,其实钠电池的发现比锂电池要早,但是因为锂电池的能量密度和放电功率高,再加上循环寿命也比较长,锂电池后来居上了。

宁德时代大单体电池

既然锂电池如此优秀,宁德时代为何还好推出钠电池?

相信大家都知道,自从锂电池问世以来,它在人们日常生活中的作用就越来越大,从智能手机到电动汽车,从太阳能路灯到航空领域都离不开锂电池的使用。

而随着它的影响逐渐加大,国内也相继涌现了很多和锂有关的企业,比如专门提供锂矿资源的赣锋锂业,还有制作锂电池的宁德时代和比亚迪等等,市场可谓是一片繁荣,但繁荣的背后其实还暗暗隐藏着一片阴影。

钠

根据相关机构统计,目前全球的锂资源总量超过了62000万吨,而我们国内已经探明的锂资源量大概为450万吨,虽然这个数字占全球资源的比重较高,但是就全球的锂矿储备来说,这两个数字其实算是比较少的,因为全球大部分锂矿资源都在南美洲,我国目前还没有大规模的锂矿,所以对国内企业来说锂矿算是一种稀缺资源。

同时也因为资源稀缺,锂矿的价格就不停地在涨价。有人统计了一下,最近一次碳酸锂的价格在每吨8.9万元左右,和今年年初每吨5万元的数字相比,上涨速度却实有点吓人。业内人士称,因为电动汽车和锂电池的市场需求越来越大,而我国大部分锂矿需要进口,所以锂矿方不得不涨价。

锂

除了资源可能面临被卡脖子的风险外,锂的提取工艺也相当复杂,从蒸发池里提取出锂,需要用到的萃取、分析等工艺,还是20年前的锂电技术。由此可见它的研发难度,但各种设备对锂电池的要求却越来越高,为了满足消费者的需求,研发人员只能不停提高锂电池的使用寿命和能量密度,但这又造成了另一个无法解决的难题,那就是锂离子电池的安全性问题。

可能大家都注意到了,最近这些年来发生了很多电动汽车起火的事故,虽然有时候外部原因,例如内部进水、过充过放等也是起火的直接原因,但是锂电池本身的特性才是根本原因。

电动汽车

根据有关人士透露,纯电动汽车着火的原因是因为电池内的热量未按照设计的要求进行释放,当这些没被释放的热量积累到一定程度,温度就能达到燃烧物的燃点,这种现象一般叫做热失控,它是由锂电子本身自带的特性造车的,一旦电动汽车遇到某种外力,着火就可能发生,而这个难题目前还无法解决,所以宁德时代的研究人员就将目光放到了可以作为锂电池替代品的钠电池上。

锂电池

为什么不是别的蓄电池,而是用钠离子电池来替代锂电池,了解化学的朋友们可能知道,锂是地球上目前发现最轻的金属元素,而纳仅次于它。除此之外,从元素周期表上的位置来看,钠和锂的化学性质十分相似,因此从理论上来说,钠完全可以取代锂作为制造电池的金属,但钠也有一个缺点,那就是它的身体比锂胖得多。

从原子角度来看,钠原子的数量比锂原子多了整整8个,也就造成了它无法像锂那样直接嵌入石墨,而且因为身材制造出来的钠电池不仅储能不如锂电池,质量也比锂电池要重。这也是我们前面提到的锂电池脱颖而出的原因。

但和锂相比,钠还有一个关键的优势,那就是价格便宜。说到这里可能有人就明白了,钠可以说是我们日常生活中离不开的元素,比如每人每天必须要摄入的食盐,里面包含了大量的钠。还有钠的提取技术也已经非常成熟了,所以用钠来做电池成本是非常低的,原材料氯化钠的价格是每吨几千元,和锂矿相比简直是业界良心。

值得注意的是,钠电池直接解决了新电池技术的难点,以负极材料为例,在电池行业能做负极材料的有很多种,但研究人员一直没有找到最佳的选择,直到我国的研究人员将碳作为钠离子驱动的介质,直接将电池的能效提高了7倍。

而除了这些,钠也因为体积较大,所以同样大小的电池,它包含的密度就比锂电池少。所以如果突然达到燃点,所造成的伤害也就比锂电池小得多,再加上钠和锂相似的特性,就算是让制作锂电池的工厂和工人直接去制造钠电池也是相当容易的一件事。

电动汽车充电

至于大家关心的充电和续航问题,对锂电池有所了解的朋友可能知道,锂电池的充电速度已经很快了,30分钟电量就能从20%充到80%,而钠电池完成这个涨幅仅仅需要10分钟。更让人意外的是,之前锂电池暖气耗电50%,两个充电桩仅可续航百公里的缺点也被钠电池解决了。而且因为其拥有优于锂电池的稳定性,所以即使在零下几十度的恶劣环境里,电动汽车依然能保持良好的运行,因为钠电池的这些优越性其实除了宁德时代,我国还有很多家企业也放出过钠电池的消息。

说了这么多,相信大家也明白了,钠离子电池拥有超过锂电池的众多优势,未来很可能会给电动汽车带来新时代,你觉得呢?

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