新材料能源
前言:科技发展迅速,网络科技从4G逐步走向5G,现在又一个好消息,一种概念性的电池——钠离子电池或将在不久将来问世。
电器时代,用电逐渐成为世界主流的时代,特别是在电动车成为国家战略时,对于新型电池的研发、对旧版电池的升级就十分重要了。
在各国能源日益紧张的今天,我国的锂电池储量降低,这在未来,很可能出现面临卡脖子的情况,毕竟华为等一系列的事情,就是很新鲜的一个参考。考虑到国家的安全战略,对未来新能源的负责,选择出一种新的材料来代替原本老旧的锂电池是十分有必要的!
在众多材料内,科研人员最先想到的,是钠。
因为钠相对于锂来说,它更加有利于离子的储存,从本质上讲,电池的充放电,就是电子正负极间来回地移动,这是高中课本也有讲到的,而用钠代替锂明显再合适不过。
有了方向,但没有技术,想要研发,就十分困难。一开始对钠电池的开发,并没有研发出长效稳定的电极材料,一直走不出实验室的范围,以至于钠电池始终停留在理论阶段。而现如今,随着各项材料不断更新革代,钠电池也逐渐从理论走向现实。
钠电池问世!以及消息带来的影响。
最新消息,新能源新材料峰会8月召开,宁德时代或发布钠离子电池。
此消息一发布圣阳股份、华阳股份、山东章鼓等个股涨停。
其中,公司是 A 股上市公司中唯一具有金属钠生产能力的公司。目前公司金属钠的产能已经达到 4.8 万吨,位居全球第一,而且是国内电耗最小,成本最低,质量最好的生产企业,金属钠产品国内市场占有率高达 42%。公司金属钠生产工艺采用美国杜邦先进技术,较国内其他制钠企业生产工艺成熟可靠。
可见很多人都对纳电池抱有很大的期待,所以才会在消息一发布的同时,选择对这方面相关的行业进行大量的投资。
为何钠离子电池那么重要?
对于这个问题,归根结底都是因为锂电池的缺点太多、太明显了,同时,锂离子电池的发展,不适合我国的能源战略要求。
主要原因有以下几点:
1.能源储量:由于锂电池的技术发展较为成熟,所以锂电池在国际上是非常受欢迎的,但是在制作锂电池的时候,其原材料锂却是非常难以提取的。最主要的是因为我国的锂资源非常的稀少。
根据资料显示,锂在地壳中的含量仅为0.0065%,而对于钠来说,钠不仅分布广泛,它的总储量也非常的多,约占地壳元素储量的2.64%,光是我国已探明的钠盐储量就已超过了1.1.4万亿吨。
目前为止,我国本土并未发现大规模的锂矿,世界上70%左右的锂资源都集中在南美洲,而我国80%的锂资源需要进口。
2.性能:锂电池在国内市场上失去价值,不仅仅是因为它的资源十分的稀缺,也是因为它在充电以及续航方面与钠电池相比体无完肤,也是成为它即将被钠取代的原因之一。
3.价格:价格钠作为地球上仅次于锂的第二轻金属元素,就算是在元素周期表上两者的化学性质也非常相似,这样相比一下钠电池的成本明显更低
近年来,通过我国的科研团队在钠电池的技术方面上不断地攻关,通过不懈的努力,在领域内的科研探索,终于将这些问题逐个地解决了。
因为锂金属的化学特性非常的活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常的高,随着科学技术的发展,锂电池已经成为了社会主流,而我国的能源发展也将因为纳电池的降临迎来新突破。
这种锂电池被发明出来之后,很多国家都大力地对锂电池进行研究,随之技术成熟,锂电池已经成为了社会主流,但是锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常的高,所以钠电池还是比锂电池的使用性以及商用性更加给力。
汽车能源——电池能否取代石油?
生活中随处都想要用到电,随着发展,充电宝、手机电池续航,包括大型的电池,逐渐地出现在人们的生活中,在这样的环境下,电池的重要性不言而喻。
对于电动车、电动汽车来说,电池就是动力来源,其重要性与石油旗鼓相当,或在将来,石油车的消失会把电池的重要性衬托的更加明显。
对于电池来说,其优点是低碳环保、零排放等,而缺点也是显而易见的,它的便利性无法与石油相比,需要在充电桩进行充电,充电过程也需要耐心地等待,而且在使用过程中,还有着自燃的风险,但是电能的存储非常丰富,石油是不可再生资源,所以相较于石油,电池更符合可持续性发展,未来的重心也会偏向这种可再生能源。
而最近有则消息称,作为国内电动车电池企业第一梯队的宁德时代,就对外宣布将在7月份左右推出钠电池,对于大家都不陌生的汽车来说,电池能否取代石油,完全想要看钠电池能够给我们带来多大的惊喜。
钠离子电池的难点在哪?
其实这跟它的工作原理有着紧密的联系,它是利用钠离子在正负极之间的嵌脱作用,当钠电池进行充电的时候,钠离子通电时,就会从正极跑出去,通过电解质嵌入负极,同时电子补偿电荷。
在经外电路供给到负极,保证正负极的电荷平衡,放电时则相反,钠离子从负极逃出去,又跑回到了正极,在之前的研究重点都放在了正负极的材料上。
就比如寻找负极所使用的材料,就是一项难点,而经过我国的科研院士的不断地努力之下,最终攻破了这项难点。
我国的中科院物理所,胡勇胜研究员带着他的团队,开发了当时最先进的低成本铜基正极材料,煤基碳负极材料和低盐浓度电解液。
锂电池有那么差劲吗?
与上一代电池相对比,锂电池的储电量更大、体积更加小巧,因此它能被应用到各个领域,例如电动汽车、电动车、手机和电脑内。
首先,锂电池的优点有很多,但不是只有优点,随着锂电池开始主导人们生活,它的短板也逐渐暴露出来。
首先,锂资源不可再生资源,特别是国内,锂资源需要依靠大量进口来满足需求,而锂资源在地球上的储量本来就少,随着科技发展,电池的需求量日益增多,人们对锂的需求越来越大,导致地球上的锂储量不断减少。
其次,提取锂的原料——碳酸锂,成本也在不断飙升,这导致了锂电池的成本价也在逐渐增加。
钠电池的优点
1.稳定性:和锂电池相比,钠电池更加稳定,用钠元素制作的电池不会轻易破损,而锂电池充电过热或环境过热,可能会引发燃烧风险,在一些新闻上,有少量的报道说明锂电池的自燃十分危险,而钠电池的密度较高,相对而言,它自燃的概率较锂电池要低。
2.材料成本低:地球上的金属中,钠资源的储量要比锂资源更多,这点我国是占有绝对优势的。至2020年,全球金属钠产能约16.05万吨,其中,国内占到13.25万吨,可见我国的能源战略将锂替换成钠有多么重要。
小结:在金属钠的开采制造方面,我国均处于行业领先地位,一开始,锂资源在被刚发现的时候,一吨才3.8万元,但随着锂电池的商用,价格瞬间翻了4倍,一吨高达16万元,那些靠出口锂赚取外汇的国家,也因此赚得盆满钵满。
我国作为最大的锂资源进口国,对于这样的现象,自然不能不管不顾,将那些哄抬锂电池物价的直接排除在外,从而稳定下锂电池的市场。如今,钠电池的问世,使我们的能源发展将不再受制于人。
最后
制造工艺方面,钠电池和锂电池也没有太大差别,它可以说是锂电池的完美替代品,它的优点不仅能将电动车的缺陷解决,还能降低新能源车的售价。
当代出售的新能源汽车,一半的以上成本都在电池上,随着钠电池的开发利用,新能源汽车的价格也会显著降低,或者届时为保持汽车价格,将会把开发重心移到其他方面,电能汽车将会得到大幅度提升。
值得一提的是,钠电池的充电速度极快,像锂电池充电半小时才能将其充满,在同样的储电量下,钠电池充满只需要10分钟。这意味着钠电池能够更快速地打入市场,抢占锂电池的地位。
如今,我国已经获得钠离子电池产业化主导权,虽然曾经错失了内燃汽车的发展机会,可相信在钠电池的助力下,我国必然能够继续维持新能源汽车的领跑地位。