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无负极金属电池技术?或将用于宁德时代下一代钠离子电池
2022.01.14 07:24 澎湃新闻

动力电池龙头宁德时代新能源科技股份有限公司(300750,下称宁德时代)的钠离子电池发布会已过去半年时间,最近的一项专利申请让该公司距离下一代钠离子电池能量密度超过200Wh/kg的目标越来越近。

1月13日,据财联社记者从相关渠道获悉,宁德时代已布局“无负极”金属电池技术,并申请专利。该专利包括相关技术的材料设计与关键工艺,或将应用于下一代钠离子电池。这意味着,电池能量密度有望从材料本质上得到大幅提升。

锦缎研究院资料显示,无负极金属电池是指生产制造过程中不添加负极活性材料,仅采用负极集流体作为名义上的负极。但这负极集流体不具备负极的功能,只有在首次充电完成后,正极材料中的金属迁移到负极集流体的表面,负极集流体上形成的金属层才是真正意义上的负极。

无负极金属电池示意图 图片来源:锦缎研究院

据国家知识产权局网站显示,宁德时代此前已从负极材料入手,开发出一项针对钠离子电池的“无负极”类似技术工艺,并获批专利。该技术无需设置负极活性材料,通过设置负极集流体、并在其表面设导电涂层,可有效提高电芯循环性能。专利说明书显示,出于降本及减重考量,优先采用铝基集流体,后者为铝箔、铝合金箔和铝基复合集流体中的任意一种。

1月10日,宁德时代在投资者互动平台表示,目前公司已启动钠离子电池产业化布局,2023年将形成基本产业链。

钠离子电池(Sodium-ion battery)是一种二次电池(充电电池),主要依靠钠离子在正负极材料间的交互反应产生电流,工作原理和制造工艺与锂电池类似,可以直接使用锂电池的生产设备进行生产。

图片来源:中科海钠

钠离子电池具有资源储备丰富、价格成本较低、安全稳定性强等优势。首先,钠元素在全球的资源储备量远高于锂元素,材料成本低于锂离子电池30%-40%。其次,由于在低电压下铝不会和钠合金化,钠离子电池负极集流体可使用铝箔替代铜箔,降低了电池的成本和重量。此外,钠离子电池在高低温下均有相对稳定的电化学性能和安全性,未来可应用于储能和动力领域。

虽然钠离子电池优势明显,但目前仍未实现大规模产业化。主要原因在于能量密度较低、循环寿命较短、配套供应链与产业链不完善等问题。2021年7月,宁德时代发布的第一代钠离子电池的能量密度为160Wh/kg,在世界范围内已经是顶级水准。但在能量密度方面仅优于铅酸电池,与磷酸铁锂电池和三元锂电池相去甚远。

在行业龙头宁德时代的影响下,近来越来越多钠离子电池相关项目进入大众视野。1月11日,山西华阳集团新能股份有限公司举行钠离子电芯项目签约暨开工仪式,该项目由华阳股份、中科海钠、开源资产合作建设,旨在推动钠离子电池产业化、规模化发展。其中,中科海钠更是在不久前宣布,与三峡能源等共建全球首条钠离子电池规模化量产线。

值得一提的是,钠离子电池的加速发展或将在一定程度上带动对负极材料铝箔的需求。据平安证券分析,在储能、低速交通工具和部分低续航电动汽车领域实现替代下,2025年钠离子电池的潜在的市场容量约为250GWH。对标锂离子电池铝箔单位用量,测算出钠离子电池铝箔2025年潜在市场需求可达20万吨。

此外,宁德时代日前宣布与招商局集团在深圳签署战略合作协议,未来将在科技创新、绿色交通、综合金融、绿色园区等领域展开战略合作。

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