太平洋科技 出行

不是，哥們兒，鈉離子電池都還沒搞明白，鉀離子電池就來啦？

最近，一款來自 Group 1 公司的 18650 鉀離子電池橫空出世，說是能用比鋰離子電池更低的價格，把能量密度做到 160-180Wh/kg 。這啥概念？比亞迪的磷酸鐵鋰刀片電池才 140 Wh/kg 。。。

之前宣傳的鈉離子電池也是，能把能量密度干到 160 Wh/kg ，甚至寧德第二代 200 Wh/kg 的鈉離子電池都已經(jīng)在研發(fā)了。

要命，難道鋰離子電池馬上就要被拋棄了？

誒～事情沒這么簡單。

首先我們得更正這個比法， “ 能量密度 ” 其實有 “ 電池包能量密度 ” 和 “ 電芯能量密度 ” 兩種，電池包要比電芯多個外殼，數(shù)值上自然要低不少。

上面說的鈉、鉀離子電池是指 “ 電芯能量密度 ” ，而比亞迪的刀片電池一般是指 “ 電池包能量密度 ” ，所以不能這么比。

按現(xiàn)在的技術(shù)水平，鈉、鉀離子最多也就做到和磷酸鐵鋰差不多的能量密度。

因為鈉、鉀離子的 “ 性能 ” 本身就不如鋰離子。拿鈉、鉀離子做的電池，它的電壓和比容量都要更低（ 這倆的乘積就是能量密度 ）。

咱們首先就來看這個電壓。

要知道，一般車上搭載的動力電池都叫做 “ 搖椅型電池 ” ，因為離子會像搖椅一樣在正負兩極之間搖擺。。。

呃... 如果這個說法太抽象，那咱們也可以把電池充放電的過程看作是上下班，正極就是出租房，負極就是辦公樓，這個打工人就是金屬離子，它為了電子，整天在這之間兩點一線。

誒，別說了，別說了，我看到我自己了。。。

而之所以選鋰、鈉、鉀作為這個天選打工人，當然是因為它們天賦異稟，骨骼清奇。

有不少人說，是因為這三位之間有血緣關(guān)系，都是堿金屬家族，位于化學元素表的第一列。那下一代電池閉著眼睛都猜出來了，必然是銣離子。。。

但其實真不是這么回事兒。

本質(zhì)上，咱們看的還是化學性質(zhì)的活潑性，比如鋰、鉀、鈣、鈉、鎂、鋁，它們的標準電極電勢更低，說明更容易丟掉電子，拿它們做電池，電壓就更高。

所以咱們也看出來了，在這些元素中間，鋰、鈉、鉀這三位是尖子生中的尖子生，但問題是，為啥最后考上大學的就只有鋰呢？

這還得再看比容量，比容量指的是單位質(zhì)量里的電量（ 電荷數(shù)量 ）。也就是說，在一個塊正極材料里面，鋰、鈉、鉀粒子塞的越多，比容量就越高。

要知道，在這堆金屬元素里面，鋰是最瘦的，化學元素表它排第 3 號，而鈉是 11 ，鉀是 19 ，越高就越胖。

所以同樣一間屋子，你能擠進去的鋰離子必然要比鈉、鉀更多，它的比容量和能量密度自然也就高很多。

那鈉、鉀離子不就徹底沒戲了？倒也不能這么說。

其實萬事萬物皆可 “ 輪椅 ” ，電池性能可不只看金屬離子，更要看整個正極材料。大伙兒都知道，鋰離子電池的正極材料分磷酸鐵鋰和三元鋰，同樣是鋰，三元鋰就比磷酸鐵鋰性能更好。

所以鈉、鉀離子也可以改變正極材料提高性能，一般來說就這三種：過度金屬氧化物、聚陰離子化合物和普魯士藍類似物。

上面說的三元鋰就是第一種，磷酸鐵鋰是第二種，而從目前的技術(shù)方案來看，鈉、鉀離子都會采用第三種，普魯士藍類似物。

雖然名字聽著怪，但普魯士藍類似物和前面?zhèn)z兄弟一樣，代表一種化合物，也就是亞鐵氰化鐵。如果它帶兩個金屬離子，就會顯示普魯士藍色，所以叫普魯士藍，如果帶一個金屬離子，就叫普魯士白。。。

誒，沒錯，之前寧德的鈉離子電池，用的就是普魯士白，而鉀離子電池用的是普魯士藍，因為實驗得出這種方案的綜合性能最優(yōu)。

總之配合上普魯士藍類似物，目前的鈉、鉀離子電池是能做到和磷酸鐵鋰相近的能量密度。

但就算這樣，鈉、鉀離子電池也很難在目前替代磷酸鐵鋰。

要知道，大家之所以研發(fā)它們，主要還是看在它們的制造成本更低，因為這倆貨哪哪都有，比如鈉元素，我家廚房能找出一堆，鉀元素，則是農(nóng)村的常用化肥 “ 草木灰 ” 。

而現(xiàn)在的問題在于，鈉、鉀電池的價格優(yōu)勢并不明顯，因為鋰價都已經(jīng)跌麻了。。。

前幾天就有新聞?wù)f，碳酸鋰價格跌破 8 萬元 / 噸，雖然不至于像銅、鐵這么便宜，但相較前兩年的 50 萬元 / 噸，已經(jīng)便宜到了六分之一。

而采用普魯士藍類似物的鉀離子電池，雖然正極材料便宜，但在隔膜、負極等材料的花費上還要比磷酸鐵鋰更貴，這樣價格的優(yōu)勢就不明顯了，甚至還可能比鋰更高。。。

說實話，這我真有點沒繃住。

而且更大的問題還在于工藝，目前的鈉、鉀離子電池生產(chǎn)一致性還比較差，能不能達到實驗室的性能，還是個問題。

就拿現(xiàn)在已經(jīng)量產(chǎn)的鈉離子電池來說，在理論上講它會比鋰電池更安全，不容易發(fā)生自燃，但 B 站上也有 UP 主通過自制的針刺實驗，發(fā)現(xiàn)它依然存在安全隱患（ 這哥們兒是真猛 ）。

所以至少在目前來說，鈉、鉀離子電池可能更適合儲能，而不是咱們電車的動力電池，就算將來某天有足夠技術(shù)和工藝去支撐，它們也無法代替更具性能的三元鋰電池，因為材料的上限就這么多。

其實說白了，大伙兒研發(fā)各種類型的電池，不是因為鋰離子不行，而是鋰太少了。

因為鋰元素是一種稀有金屬，本身在地球的儲量就很少，還都集中在南美，而且做成電池以后，鋰元素也很難回收，遲早會被用完。

所以就算性能差點，咱們也要開發(fā)一種又便宜，量又多的電池，來應(yīng)對未來缺鋰的可能，大不了就多整點換電站嘛。

而鉀離子電池的出現(xiàn)，主要是為了彌補鈉離子電池沒法用石墨負極的 Debuff ，所以它先替代的不是鋰，而是鈉。

總之不管怎么說，從目前的技術(shù)來看，鈉和鉀都只是鋰的下位替補。它倆在未來究竟能不能有所突破，就看電池研發(fā)的兄弟能不能多給點力了。

如果真搞出來個磷酸鐵鋰的替代品，咱們又得換車了不是？

本文來源：差評