磷酸铁锂电池不香了？来看看钠离子电池
随着近两年比亚迪刀片电池的热潮，磷酸铁锂电池再次被带回大众视野。
与传统三元锂电池相比，磷酸铁锂电池在满足一定能量密度的同时，能够具有相对更高的安全性和更低的成本，获得了无数厂商的青睐。
但现在，随着宁德时代钠离子电池的出现，钠离子电池几乎拥有磷酸铁锂电池的所有优点，在安全性和充电速度方面表现更加出色。
真的不香了吗？
钠离子电池（Sodium-ion Battery）顾名思义，使用的是钠离子而不是锂，因为通过进行电荷转移而制成的电池具有与锂离子电池相同的工作原理。
钠是与锂同族的金属元素，因此具有相似的化学性质，可用于制造电池。
与锂离子电池不同，钠离子电池正极材料采用普鲁士白材料，负极材料采用硬碳材料。
普鲁士白，钠离子电池的正极材料，听起来很奇怪。
在介绍普鲁士白之前，我们首先要提一下它的“近亲”——普鲁士蓝。
普鲁士蓝本质上是一种蓝色化学涂料，最早由一位名叫迪斯巴赫的德国工人于 18 世纪发明。
而普鲁士白则以普鲁士蓝为基础，通过一系列化学变化产生更高钠的化合物，产生白色，因此得名普鲁士白。
我们不要被陌生的名字所迷惑，只需了解它是一种粉末状正极材料即可。
该材料在微观层面具有独特的三维网络结构，结构稳定，具有较高的电化学可逆性，能够支持导电，适合作为钠基离子电池的正极材料。
用于钠离子电池负极材料的硬碳材料，主要是指一些在2500℃以上高温下难以石墨氧化的碳材料。
C. 我们常见的柚子皮、葡萄糖、纤维素、碳树脂（如酚醛树脂、环氧树、炭黑（乙炔黑）等）都属于硬碳材料。
与石墨的六方固定结构相比，它是非晶态结构，相同质量的材料可以含有更多的离子，让电池具有更高的能量密度
事实上，钠离子电池已经存在很长时间了。
这不是一项新技术。
实际应用。
2019年，全球首个钠离子电池储能工厂在江苏常州开业。
由于其能量密度与锂离子电池不具有竞争力，因此从未大规模商业化。
如今，得益于技术创新，宁德时代研发的第一代钠离子电池能量密度已达到160Wh/kg。
相当于锂离子电池
。
1. 安全优势
电池安全是必须的人们最关心的问题 由于化学性质的差异，钠离子电池相对于锂离子电池在安全性上具有绝对的优势：可以防止过充、过充等。
放电、针刺、挤压等安全试验均未发生火灾、爆炸。
不仅如此，钠离子电池还可以低功率运输，不需要充电，提高了电池的安全性。
锂离子电池使用铜箔作为负极总线。
在低电压下，铜箔很容易被氧化。
因此，锂离子电池在运输前通常需要充电。
与低能量电池相比，高能量电池运输的风险更高
与锂离子电池、钠离子电池不同。
可以采用稳定性更好的铝箔作为负极母线，这样就不用担心负极被氧化，导致电池性能恶化甚至失效。
2. 15 分钟即可充电至 80% 电量。
相同钠浓度下。
与锂离子电池的电解液相比，离子电池的电解液具有更好的流动性和更高的导电率。
高的。
因此，它可能会有更好的快充性能。
根据CATL测试，15分钟即可将电池充电至80%。
与磷酸铁锂电池相比具有明显的优势。
温度适应性
“北方别碰新能源车”、“冬天电池寿命减半”。
我们经常抱怨新能源汽车的续航能力在冬天下降严重。
有的车主甚至不敢开暖气，裹着厚厚的毯子开车。
图中显示了磷酸铁锂电池在不同温度下的放电容量。
可以看出，在-20摄氏度时，容量较常温条件下降了约40%。
磷酸铁锂电池受温度影响较大。
钠离子电池则不同。
经测试，在-20℃下仍保持90%以上的电量。
钠离子电池比磷酸铁锂电池具有更强的温度适应性，更适合我国北方使用。
4. 资源优势
众所周知，我国作为锂电池生产大国，三元锂需要大量进口锂、钴等材料。
电池，资源安全难以保障。
地球上的锂、钴、镍储量有限，不足以支撑锂电池产业进入TWh时代。
我国“锂电池之父”陈立泉院士曾说过：“用来储存世界上所有电能的锂离子电池根本不够用。
钠离子电池是新型电池的首选。
” 其中钠离子电池是首选。
地球所需的钠来源在地球上十分丰富，丰度为2.74%，是锂的400多倍。
并且分布广泛。
我们每天吃的盐是氯化钠（NaCl）。
可以说，哪里有海，哪里就有钠。
因为钠离子电池的正极不需要使用稀有金属像钴、镍这样我国的资源安全就会得到很大的保障。
5. 成本优势
电池成本主要是原材料成本。
近年来，随着新能源汽车、储能等领域对锂电池需求的快速增长，锂资源日益稀缺，锂价格也日益昂贵。
前几年，碳酸锂最便宜的价格不到4万元/吨，现在已经翻倍达到8万~9万元/吨。
此外，钠离子电池正极不需要使用钴、镍等稀有金属，负极使用的硬碳材料比锂电池使用的石墨便宜。
综合材料成本应比锂离子电池低30-40%。
此外，钠离子电池和锂离子电池的工作原理和电池结构相似。
锂电池生产线只需进行少量改造即可生产钠离子电池。
对于CATL来说，这种改变相对容易做出，并且可以利用现有生产线来降低投资成本和时间成本。
我们发现钠离子电池相比磷酸铁锂电池在安全性、充电速度、温度适应性和成本方面都具有优势。
电池寿命与磷酸铁锂电池相当，但暂时能量密度不如磷酸铁锂电池。
那么钠离子电池用在什么地方呢？ 让我们考虑一下它的应用领域。
1.储能装置
由于能量密度要求不高，钠离子电池具有适合能源生产的优点储能电站。
安全、充电速度快、温度适应性好、成本低、寿命长是储能电站最需要的。
相信未来钠离子电池在储能领域会有大量的应用。
2. 城市交通新能源汽车
与储能工厂类似，很多类似于五菱宏光MINIEV的小城市能量密度要求较低。
新能源汽车对于交通来说也是一个很好的应用场景。
这类电动汽车对电池的寿命和性能要求不高，需要控制生产成本，因此目前这类车辆上使用的电池大多是廉价的磷酸铁锂电池。
随着钠离子电池产业不断扩大和原材料价格下降，钠离子电池的成本优势将越来越强。
我相信这种类型
钠离子电池及材料，本文全讲明白了
钠离子电池及材料：这篇文章完整清晰地解释了钠离子电池的历史，可以追溯到20世纪80年代，但面对锂离子电池的优异性能，钠离子电池的发展陷入了停滞。然而，随着2010年锂离子电池需求的快速增长，锂资源供应十分紧张，室温钠离子电池的研究再次受到关注。
钠离子电池主要应用于动力和储能领域。
工业钠离子电池产业链的上游主要包括原材料，如森和原电池。
钠离子电池和锂离子电池在原材料的应用上有很多相似之处，但钠资源分布更广泛，成本更低。
钠离子电池的组成包括正极、负极、电解液、液流和挡板。
正负极材料对电池性能有重大影响。
活性材料的主要生产商包括格林米夏科技、贝特里、华阳和荣百。
在负极材料方面，硬碳材料因其深入研究已成为主流选择。
钙、电解质和流动材料收集在钠离子电池中也发挥着重要作用。
隔膜材料与锂离子电池兼容，技术成熟。
电解盐的主要生产厂家有多氟、天赐材料。
铝箔集材成本低，性能稳定。
电池制造和设备技术与锂离子电池高度相似，制造工艺基本相同。
在电池系统集成方面，宁德时代等企业推出了AB电池系统解决方案，通过算法实现不同电池系统的均衡控制。
钠离子电池应用市场潜力巨大。
在电动汽车领域，钠离子电池主要用于低速电动汽车和部分低速乘用车。
在电动自行车领域，钠离子电池作为铅酸电池的替代材料，前景广阔。
在固定式储能领域，钠离子电池潜力巨大，特别是在高温硫电池的实际应用中。
一张图看懂钠离子电池技术生产制备工艺
锂离子电池产品线与钠离子电池兼容。钠离子电池的制造工艺可以应用于锂离子电池，而且有些工艺还很简单。
以软辊涂工艺为例，其工艺流程可分为三个部分： 1. 电极前端制造工艺、电极液制备、电极涂覆、滚压、真空干燥极柱、分极等。
2、后端包括装配工艺、焊接、外壳涂装、真空干燥、注液密封等。
除其他外。
与锂电池不同，钠电池可以使用铝箔作为负极集流体，因此正负极都可以用铝极耳连接，这使得极耳焊接过程更加容易。
钠离子电池工艺流程。
层状氧化物正极材料由于其成本低且易于加工，预计将处于大规模生产的前沿。
钠离子电池正极材料体系主要分为层状过渡金属氧化物、聚阴离子型和普鲁士蓝型三种技术方式：层状氧化物：NaxMO2（M一种或多种过渡金属元素或掺杂替代元素）、二维高堆积率和高能量率钠离子的传导通道和快速扩散以及三元材料的制备工艺。
兼容，可直接利用现有设备，缩短产业周期，降低研发成本。
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聚阴离子：NaxMy(XaOb)zZw，M为T、V、Fe等中的一种或多种，X为S、P等，Z为F等。
它具有开放的三维骨架结构，结合聚阴离子和卤素阴离子的诱导效应，具有较高的工作电压，通常具有优异的速度性能、循环性能和热稳定性。
然而，设计的控制较弱，需要通过额外的碳涂层或纳米技术来改进。
普鲁士蓝：NaxMM'(CN)6·xH2O，M'通常为Fe元素，M为过渡金属元素。
其中，FeMn基普鲁士蓝材料具有独特的150mAh/g和3.4V平台电压，原材料成本低廉，有望实现产业化。
该问题需要采用水溶液的方法来整合，结晶水含量难以控制，含水量它会影响电池的性能。
层过渡金属氧化物正极具有成本低、加工简单、技术相对成熟的特点，率先实现量产。
对于常见的钠正极材料来说，普鲁士蓝原料价格低，那么层状氧化物和聚阴离子的价格就高。
1GWh钠电层氧化物正极材料，原材料成本约为8700万元，具有较高的成本优势。
中科钠铜基层状氧化物正极材料的电池循环性能达到4500次（140Wh/kg），基本满足储能电池的循环性能要求。
2GWh发电容量（位于阜阳和太原）将于2022年建成投产。
碳基负极材料在钠离子电池中具有巨大的商业应用潜力。
钠离子电池负极材料主要包括碳基材料、钛基化合物、合金材料和金属化合物。
在碳基材料中，传统石墨被广泛用作商业锂离子电池的负极材料。
然而，由于热力学原因，钠离子无法稳定地结合到石墨表面，无法与碳形成化合物，因此石墨很难用作钠电池的负极材料。
相比之下，层间距较大的无定形碳（如软碳、干碳）具有较高的储钠容量、较低的储钠容量以及优异的循环稳定性，因而在钠离子电池中具有良好的性能。
固体碳材料的产业化仍在筹备中。
受锂电池市场选择影响，软碳、硬碳材料市场规模有限，软碳、硬碳产业化进程缓慢。
国内领先的负极材料企业如贝特瑞、杉杉股份目前正处于试点阶段，固体碳材料年出货量达到100吨。
电解液连接完整，钠离子电池和锂离子电池在电解液方面兼容性高，可快速转换产能，支撑钠能源产业化加速。
这很重要。
