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氫能源電池,鋰離子電池和鈉離子電池誰能戰到最後?

在各國都相繼出臺燃油車禁售時間表的背景下,新能源汽車早已是大勢所趨。但在這個時候,又出現了新的爭論,就是未來到底會是鋰電池的天下?還是氫燃料電池會逆襲?亦或者鈉離子電池會異軍突起呢?

毫無疑問,目前肯定是以磷酸鐵鋰和三元高鎳為代表的鋰電池,牢牢佔據了新能源的制高點。

作為現在最常用的儲能電池,我們就拿鋰電池分別跟氫能源電池和鈉離子電池進行對比。

氫能源電池,鋰離子電池和鈉離子電池誰能戰到最後?

首先是鋰電池和氫能源電池。我們先搞清楚這兩種電池的優缺點,鋰電池雖好,但有四個顯著的缺陷。

第一就是怕冷,受不了低溫的環境。

第二是充電慢,續航短,能量密度不如汽油。

第三是鋰屬於比較稀有的資源,價格昂貴。

第四是廢舊的鋰電池,如果回收不當的話,會再次對環境造成汙染。

但是你再看氫燃料電池,不管環境是冷是熱,都可以穩定執行,而且它的基礎能量密度是汽油的三倍,充氣三分鐘能夠跑千公里,並且在大氣中氫的佔比高達75%,可以說是取之不盡。最重要的一點是,氫能源車唯一會產生的廢物就是水,他就真正實現了零汙染。

氫能源這麼好,為什麼他沒有能夠在現在替代鋰電池呢?

氫能源電池,鋰離子電池和鈉離子電池誰能戰到最後?

首先氫氣主要是透過電解水獲得的,它需要耗費大量的電能。目前最理想的方案就是用光伏發電來制氫,但我們現在火力發電的佔比仍然超過了六成。因此現在使用氫能源依然不是那麼的環保。其次,氫氣易燃易爆密度小又容易擴散,就會給儲存和運輸帶來很大的難題。如果把氫氣壓縮之後,用罐車運到加氫站的話,成本很高,而且一車的運輸單位有限,同時也大大增加了運輸成本。那肯定不如充電樁方面,拉個線就能把電運過來了。而且氫氣活潑的化學性質意味著不安全,車上拉著一罐高壓氫氣跑。這個事兒感覺就跟拉了一個定時炸彈一樣的,很沒有安全感。但問題就用來解決的,其實我們早就研發出了稀土儲氫的自主方案,安全又穩定,而且儲存的密度是氣體的百倍。可是它的缺點就是稀土太貴了,用稀土來儲存,就相當於是給馬桶鍍了一層金,講到底還是成本。

但是在今年的五月份,西安交通大學的張錦英教授團隊又攻克了一個固態儲氫的難題。那就是透過石墨烯的包裹覆蓋來極大的提高處境的安全性和儲存密度。石墨烯這個東西曾經也很貴,但是隨著技術的突破,五年時間裡他已經從一克500元降到了一個五毛錢。這個突破使得氫氣已經具備了成為未來能源的可能性了。再加上現在光伏發電的佔比在迅速的提升。所以相信在未來氫氣製取的成本問題肯定不再是個問題。

7月8號,華為跟大連化工所合作,宣佈加入新能源的戰局。然後8月27號,能源巨頭中石化也在天津港保稅區簽署協議,深耕氫燃料電池汽車和加氫站的建設運營。各大巨頭都在接連入場。但是就眼下而言,你可以看得到成本還是制約氫燃料電池的最主要的問題。短期內想要實現大規模的商用,產生商業價值的可能性是不大的。所以雖然未來氫電池很有發展空間,但是從投資的角度,我們不妨把現在的氫能源電池看作是五年前的鋰電池。它處在一個厚積薄發的過程中,但是現在也存在著研發失敗的不確定性。

而就在上個月寧德時代一場短短十分鐘的釋出會將鈉離子電池這個新興事物帶到了我們的面前,鈉離子電池究竟對我們有多大的意義?鈉離子電池能否異軍突起成為未來核心的儲能電池解決方案呢?

熟知氫鋰鉀銣銫鍅的朋友們都知道,鈉和鋰是同族相近的元素,最外層的電子相同,化學性質相似,理論上完全能夠勝任電荷搬運工的工作。

上世紀80年代,科學家就已經在研究鈉離子電池了,但因為鈉離子體積較大,使得鈉離子的能量密度普遍不太行,同樣體積的鋰離子電池儲存的電量是鈉離子電池的1。5到2倍,而且鈉離子電池的迴圈次數比較少,不耐用。這也是鈉離子電池難以普及的原因。但這一局面可能就要被寧德時代這家新能源公司扭轉了。

上個月,寧德時代釋出的第一代鈉離子電池電芯單體能量密度高達160瓦時,每千克,幾乎達到了兩年前磷酸鐵鋰電池的水平。而且這款鈉離子電池可以在15分鐘輕鬆衝過80%的電量,迴圈次數也能和三元鋰電池打平。還能在-20度的環境中擁有90%以上的放電保持率,最好的鋰電池也只有70%,充電速度上去了。高寒地區也終於能夠開電動車了,光這兩項就足夠讓所有的電動車主羨慕不已。

突然想到鈉離子電池有優勢,鋰電池有長處,如果把它倆結合優勢互補,那不就成了。這是個創業的鬼點子。不過寧德時代已經在做了,他們將鈉離子電池和鋰電池混搭使用,也就是電池包裡既有鈉離子電池,也有鋰電池,再透過BMS精準演算法進行不同電池體系的均衡控制。這樣兩種電池的優勢都能保持住。這短短十分鐘的釋出會,便打破人們對鈉離子電池的劣勢印象,給新能源產業帶來新的活力。

氫能源電池,鋰離子電池和鈉離子電池誰能戰到最後?

但以我看來,鈉離子電池對於我們的意義不止如此。我國鋰金屬匱乏,長期依賴進口。現在鋰電池火熱,今年碳酸鋁已經漲價60%以上了,但鈉元素地殼含量第六,全世界都不缺我們平時吃的鹽就是氯化鈉。原料來源豐富,估計電池成本也能大幅下降。在國家制定了2060年實現碳綜合的背景下,我們需要的儲能裝置也將越來越多。如果只埋頭走鋰電池一種技術路線,不僅有可能面臨鋰原料斷供的風險,同時有可能在突破性的電池技術上落後於人。據寧德時代預估,他們的鈉離子電池將在2023年形成產業鏈,也就是兩年之後我們就能用上了。技術掌握在我們手上,原材料也不缺,到時候也許就會形成鋰電池,氫能源電池,鈉離子電池三足鼎立的態勢。

我們都聽過一句老話,不要把雞蛋放在一個籃子裡。現在我國投入大量資源在儲能領域,各種技術都展現出無限的前景,能夠看到的是,無論以後鋰電池、氫能源電池、鈉離子電池哪種儲能方式能夠獲得勝利,都將是我們全民之福。