当“钠”元素遇上干法革命:如何破解动力电池“长短板魔咒”?

近期,动力电池行业悄然步入“发展瓶颈期”,核心矛盾集中体现为技术迭代成果愈发难以契合消费者实际需求。

以今年年初新能源汽车领域掀起的“超高速充电”热潮为例,多家企业正加速推出全容量充电倍率达4C-5C、高效区间充电速率达7-8C的新一代产品。这意味着车辆可在10-20分钟内完成全电量补给,较此前全容量2C、高效区间4C-5C的动力电池(完整充电需半小时以上,高效区间充电需10-20分钟),充电效率提升50%-70%,补能速度已趋近燃油车水平。

然而,技术参数的大幅跃升并未带来持续的消费热情。现实困境在于:快充基础设施覆盖率不足、商业快充成本居高不下,多数用户仍依赖7kW家用充电桩夜间补能,甚至为节省成本刻意等待午夜12点后的“峰谷电价”时段充电。与此同时,消费者长期关注的“冬季续航缩水”“电池安全性”等核心痛点,技术突破却步履缓慢。

这种“优势性能持续强化,关键短板始终存在”的行业现状,暴露出一个客观事实:传统技术路线的发展边界已严重制约动力电池产业升级。突破现有技术瓶颈,成为行业破局的必然选择。

动力电池技术路线为何限制创新?

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探寻革新动力电池技术路线的突破口,首要任务是精准定位问题根源。令人意外的是,这一困境的关键制约因素,竟源于电化学的基础物理特性。

以当前市场占有率最高的磷酸铁锂材料为例,在常规石墨负极构型下,其理论能量密度极限约为200Wh/kg。而当下量产产品已实现205Wh/kg的能量密度,在不改变构型的前提下,其性能提升空间已趋近饱和。与此同时,乘用车留给动力电池的布局空间极为有限,底盘中部被前后悬架所“夹”的区域,成为最合理的安装位置,这也间接导致搭载磷酸铁锂电池的新能源车续航里程受限。

若想提升三元锂电池的能量密度,目前唯一可实现量产的方案是“半固态”技术,即在隔膜两侧额外涂覆材料。这种方式虽能将容量密度提升至360-370wh/kg,但制造成本却比普通三元锂电池高出50%之多。

事实上,任何电化学体系,无论是当下应用的,还是未来可能出现的,都存在“优点”与“缺点”并存的情况。

可以将目前动力电池的多种化学体系,比作一群“偏科生”。但消费者这一“老师”,往往更青睐各方面表现均衡的“学生”。这种电化学基础属性与消费者对全维度均衡性能的期待之间的矛盾,正是动力电池发展陷入“尴尬期”的核心原因。

明确问题后,解决思路也随之浮出水面,主要有两条路径:其一,探寻全新的、性能更均衡的电化学体系,但现实中尚未发现如此理想的元素;其二,整合现有的电化学体系,通过优势互补的方式,突破当前技术瓶颈。

技术边界,释放创新

而钠离子电池的崛起,正为打破技术边界提供了全新可能。

钠离子电池凭借其独特的材料属性,在低温性能、安全性和成本端展现出显著优势:

电芯能量密度可达175Wh/kg,轻松具备超500公里的纯电续航能力和200公里以上混动续航能力,还支持峰值5C的超充能力;

在-40℃的环境下电芯能量保持率仍达90%,极寒环境也不掉电;

循环寿命超强,理论上拥有超过10000次循环寿命(磷酸铁锂一般为3000次);

安全性能特别突出,电钻穿透、锯断电芯、多轴向挤压等极端滥用测试下依然不起火、不爆炸。

更重要的是,钠离子电池不依赖锂资源,最核心的钠元素可以在地壳和海水中轻松提取。要知道,锂资源仅占地壳的0.006%,且超过七成集中于南美“锂三角”等少数区域,而钠是它的420倍,钠离子电池的规模化应用,可以破解全球新能源发展被“卡脖子”的困局,为全球各个国家的能源安全提供了全新选项。

从技术突破到产业化:上海联净干法制备技术的破局之路

当钠离子电池的性能优势逐渐清晰,产业化落地的关键技术——制备工艺,成为行业突破的重点。在这一领域,上海联净的钠离子电池干法制备技术,正为行业提供了高效、低成本的量产解决方案。从生产工艺路径来看,钠离子电池与锂离子电池工艺相似,能沿用锂电现有的生产设备及生产工艺,转换成本低。

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区别于传统湿法工艺复杂的溶剂回收流程和高能耗特点,上海联净干法制备技术采用“干电极工艺”,通过粉末直接成型,无需溶剂添加与回收,从根本上解决了湿法工艺的环保与成本痛点:

工艺简化:省去溶剂搅拌、涂布、烘干等复杂工序,生产流程缩短40%以上,设备投资成本降低30%;

材料适配:可兼容硬碳、软碳、普鲁士蓝等多种钠离子电池正负极材料,适配不同性能需求;

性能提升:干法工艺制备的电极片压实密度更高,离子传导速率提升20%,电池循环寿命与能量密度同步优化;

绿色生产:全程无溶剂排放,能耗较湿法工艺降低50%,符合新能源产业低碳化发展趋势。

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以钠离子电池与磷酸铁锂的组合为例,通过上海联净干法技术制备的钠铁电池包,既能凭借钠离子电池-40℃环境下90%的电量保持率满足北方低温通勤需求,又能通过磷酸铁锂的能量密度优势提升综合续航,实现“低温性能+长续航”的双重突破。这种技术路线,恰是对动力电池“均衡化”需求的精准回应——不再依赖单一材料体系的极限突破,而是通过工艺创新与体系整合,让“偏科生”组合成为“全科优等生”。

技术更新思路,“重塑”动力电池

如果说钠离子电池打破了材料本身的性能边界,拓展了动力电池的低温应用场景,夯实了新能源发展的基础;那么上海联净干法制备技术则是从制造端切入,让钠离子电池的产业化落地拥有了更高效的路径。

从行业视角看,当传统锂电池体系受限于电化学属性难以突破时,钠离子电池与干法工艺的结合,正构建起一套“材料创新+工艺革新”的双轮驱动模式。这不仅为动力电池解决 “偏科”问题提供了可行方案,更推动行业从“单一技术比拼”转向“系统级解决方案”的竞争 ——正如上海联净干法制备技术所展现的,只有将材料性能、工艺效率与成本控制深度融合,才能真正打破技术边界,让动力电池在能量密度、安全性、低温性能、成本等维度实现协同提升。

技术更新思路,“重塑”动力电池

如果说“钠离子电池干法制备”打破了材料本身的性能边界,拓展了动力电池的低温应用场景,夯实了新能源发展的基础;那么宁德时代选择的是让全电化学体系优势互补,最大化提升全场景的应用效果。

宁德时代在“超级科技日”上发布了一款产品“骁遥双核电池”,它的创新点听起来其实“很简单”——采用“跨化学体系电池设计”,从而绕过单一化学体系的理论极限,重新构建动力电池的技术边界,而这款产品核心技术点的其中一项就是“宁德时代双核架构”。 这个双核结构也“很简单”,就是宁德时代将常规的电池包,分成了物理层面分隔的两个空间,一个是“主能量区”,另外一个是“增程能量区”。这个分区的最大特点,就是两个区域的电化学体系种类,电芯的具体构型、电压的高低、运行时的热管理,甚至是热失控时的安全防护,都被相应“分割”。

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一下子给电池包综合性能带来了两个重要改变:

你可以在两个区域拼不同种类的电池(例如钠+锂,又或者是不同种类的锂电池,也可以是低压+高压),实现两种电化学体系的性能融合;

两个区域的管理相互独立,一个区域如果出现问题,另外一个区域仍可以保持可用。在极限的热失控条件下,甚至能提供备份的高压(行驶动力)或者低压(车机门锁等)供能。

宁德时代本就不弱的单个电化学体系,通过“双核架构”的组合,最终演变为了“不同成本区间不同应用场景下的电池性能最优解”,也让拥有系统级解决方案能力的“骁遥双核电池”成为了真正的“六边形战士”动力电池。

作为新能源产业的关键环节,动力电池的技术突破始终牵动着行业神经。从钠离子电池的性能突围,到上海联净干法制备技术的产业化赋能、宁德时代跨化学体系电池的设计,中国企业正以全链条创新能力,改写全球动力电池的竞争格局。

当技术创新从“单点突破”迈向“系统整合”,当产业发展从“资源依赖”转向“工艺驱动”,我们有理由相信,动力电池终将能以更均衡的性能、更亲民的成本,加速新能源产业的普及与迭代。而这背后,正是中国科技企业在全球产业链中的实力见证。

文章参考资料:虎嗅、上海联净

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