成本降低30%!钠电池为何没能取代锂电池?

Jun 14, 2024

近年来相关储能电站的火灾大多是由锂电池爆炸引起的。

如果锂电池这么不安全,我们为什么还要用呢?原因很简单,从综合性能来看,锂离子电池仍然是目前所有电池技术中最好的。

随着新型电池技术的不断涌现,钠电池逐渐走入大众视野。相比之下,钠电池比锂电池安全得多,在过充、过放、短路、针刺等测试中,都能避免起火爆炸。

安全、廉价,能避免大部分储能电站事故,钠电池为何没能取代锂电池?

 

什么是钠离子电池?它有哪些优点?

钠离子电池的工作原理与锂离子电池非常相似:

充电时,电池正极释放出的钠离子通过电解液到达负极材料,同时电子通过外电路进入负极,保证正负电荷的平衡。放电时情况则相反,电子从负极通过外电路进入正极,产生电流驱动用电设备。

钠和锂电池的重要区别在于,钠在地球上的储量远大于锂。钠在地壳中的含量为2.27%,是地壳中储量第五丰富的金属,仅次于铝、铁、钙、镁,而锂的储量还不到千分之一。因此,当投入产业化时,钠离子电池的成本将远低于锂电池。

此外,钠离子电池在安全性上也有显著优势,由于钠离子电池内阻略高于锂离子电池,当电路发生故障时,瞬间产生的热量较少,可以降低事故发生时电池起火的概率。

 

钠离子电池为何未得到广泛应用?

钠离子电池成本低、安全性高,但始终未能得到广泛应用,什么成为了其发展的桎梏?

1、钠离子电池能量密度较低,仅为100-150Wh/kg,而锂电池的能量密度为120-180Wh/kg,这意味着同样大小的电池,钠离子电池储存的能量要比锂离子电池少很多。

说得通俗一点,这就让钠电池在新能源汽车、储能电站等方面的“续航”效果不如锂电池,远远不能满足各方面的日常需求,这是钠电池普及需要攻克的一大难点。

2、钠离子电池循环次数较低,通常在2000次以上,而锂电池循环寿命通常在3000次以上。循环次数关系到电池的使用寿命,谁也不愿意使用一款电池劣化严重的产品,因此在工程应用中很难得到广泛接受。

3、产业链不成熟。钠离子电池正负极材料、电解液等产业链供应商体系尚未形成规模,上游价格较高,成本优势无法体现出来。

 

在储能系统领域,特别是风力发电领域,钠离子电池潜力巨大。自然风能等可再生能源发电不稳定,对电力系统要求稳定性高,这意味着风电不能直接并网,需要大型电池组作为风电“缓冲器”。钠离子电池体积小、重量轻、成本低,可以使储能系统更加紧凑、节能,更有效地利用可再生能源。

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