#vegan新时尚# 8月9日,雀巢旗下的送餐服务公司Freshly推出了其第一条全素食餐线。

“我们很高兴为我们的客户提供一种更便捷的方式,将最少加工的植物性膳食纳入他们的日常生活,”Freshly 创始人兼首席执行官 Mike Wystrach 说。“我们认识到,在不牺牲口味的情况下吃更多以植物为基础的饮食可能具有挑战性;但随着 Freshly 的 Purely Plant 的推出,我们专注于提供各种美味、方便且对您更有益的膳食选择,同时也希望促使更多为植物性生活方式做出简单改变的弹性素食者。 ”

宁德钠电池深度分析:续航330km,15.99万的特斯拉Model 3你会买吗?
众所周知,目前最主流的电池是锂离子电池,原因有很多,比如锂最轻,以及锂可以形成最高的电池电压。但锂的缺点也很明显:地球上的储量太少,因此价格很高。于是,钠离子电池的概念应运而生。

钠离子电池并不是新鲜概念。早在20世纪70年代就有类似的概念提出,毕竟这个思路太自然不过了——钠和锂是最接近的碱金属元素,而且钠在地球上的储量实在非常多,这个看看家里的盐罐子就知道。

但是钠也存在一些与锂不同的性质:钠比锂的电位稍微“正”了一点,因此电池的能量密度会降低一点;

(从这张图里还可以看到其他有研究潜力的电池体系,如钾离子电池,钙离子电池,镁离子电池等)

另外,钠比锂的原子尺寸也大了一点,也重了一点。

也因此导致了锂离子与钠离子电池的诸多不同。

首先是两者使用的材料不同。由于原子尺寸大了一点,容易卡在材料内部出不来,可以供锂离子存储的正负极材料通常无法供钠离子使用。因此关键在于开发新体系的正负极材料,正如宁德时代董事长曾毓群所说,“有人在议论,电池的化学体系已经很难创新了,只能在物理结构上做些改进;我们认为电化学的世界,就像能量魔方,未知远远大于已知,我们乐此不疲地探索其中的奥秘。” 在这里,也对这些孜孜不倦研发材料的科学家和工程师们表达我们的敬意。

在多种钠离子电池用正极材料体系中,宁德时代选择了“普鲁士白”体系。这类材料具有克容量较高,不含贵重金属因此价格很低,以及电压平台很高等优点:

可见材料为白色粉末状。

Mn掺杂使得材料电压平台(相对于钠金属)高达3.7V,有助于实现电池的高能量密度

但其缺点也很明显:其本身的晶体结构不是很稳定,会在循环中发生结构变化,导致循环容量衰减;同时,普鲁士白材料难以完全去除结晶水,会在循环中发生水与负极的副反应,引起电池产气。从某种意义上来说,由于结晶水恰恰是稳定普鲁士白晶体结构的关键,这两个缺点难以同时解决,如何平衡这两个问题,就成为了钠离子电池应用的关键。

也正因此,此前基本没有厂商发布过循环可超过千次的普鲁士白类正极材料。宁德时代自称解决了这个问题,其通过材料计算方法进行了大量尝试后对实验方向进行了指导。至于其所使用的具体途径,包括材料表面修饰和体相的改进,可以通过查阅其近期专利寻找线索。宁德时代此次发布的克容量160mAh/g与磷酸铁锂材料的克容量接近。但发布会并未提及电池循环寿命,因此还有待进一步了解。

钠电的负极材料也与锂离子电池不同。绝大多数锂离子电池之所以使用石墨作为负极材料,是因为锂离子可以与石墨形成LiC6结构的稳定插层化合物。但石墨无法用于钠电:其无法与钠形成稳定结构的化合物(这并非是由于钠离子尺寸比锂离子大,因为令人费解的是,比钠离子更大的钾离子却可以与石墨良好兼容,其中的原因尚未得到解释)。

因此,钠电的负极材料研究共识为采用另一些层间距更大的碳材料,如中科海钠发布的无烟煤基,以及此次宁德时代发布的硬碳基材料。此材料在成本低于石墨的同时实现了与石墨接近的克容量(350mAh/g)发挥,同时由于层间距较大等因素,原子可以快速进出层间,使得电池快充与低温充放电成为可能。

硬碳储存钠的优势就在于其晶面间隙大,缺陷位置较多,因此可以容纳较多的钠。同时作为碳材料之一与石墨工艺接近,也因此成为了最主流的钠电负极材料:

但实际上硬碳是一个比石墨门类广泛得多的领域(所谓硬碳,即由于碳材料结构混乱,高温烧结仍然不会形成石墨的层状结构,如上图。无烟煤基碳材料本质上也可以归类为硬碳),此次发布会实际上并未透露所使用硬碳的具体信息。此外,由于硬碳材料较低的首次库伦效率,会导致电池的容量低于同等条件下的锂离子电池。

电解液语焉不详。其可能与锂离子电池使用的电解液差别不大,不过对于特殊的正负极材料需要使用特殊的添加剂及溶剂,以避免发生正极材料溶出等问题。

其余,隔离膜,壳体,集电体等结构可以与锂离子电池相同。也因此,钠离子电池可以使用与锂离子电池接近的工艺路线进行生产,降低了工艺开发与设备改造的相应成本。这里还有钠离子电池的另一个特点:由于锂会与铝箔发生反应引起合金化,因此锂离子电池负极必须使用耐还原的铜作为集电体,而铜的密度是铝的三倍多,增加了电池的重量同时提高了电池成本。钠电中则不会有此问题,正负极都可以使用更轻更廉价的铝作为集电体,也有助于提升电池重量能量密度并降低成本。

其次,至于锂电、钠电混用的BMS,个人认为其更接近于模组层面的并联,通过控制充放电模式来分别对锂电或钠电模组进行控制。否则,由于锂电与钠电的不一致,会导致系统难以稳定工作。

综上分析,如果宁德时代的发布会内容为真实的,则其确实将钠离子电池商用化推进了一步,但即使是从最基础的材料层面分析,仍然远不足以称其为一个成熟可用的体系。其优点在于,由于使用正负极材料容量均与磷酸铁锂电池类似,因此可以将其视为一种 “成本较低,容量稍低,能量密度稍低,循环性能未提供数据”的低成本磷酸铁锂电池,其优异的低成本优势可在中低端领域发挥特长,取代锂离子电池。但不足之处仍然很多而且短期内难以克服,如循环性能尚不清楚,能量密度仍然较低等,可认为其短时间内可能会应用于两轮电动车等产品,而在电动汽车及储能等应用尚需要进一步完善。这也就解释了为何此次发布的电池包括圆柱电池和硬壳电池。

另外此次宁德时代仅透露了其电池的能量密度为160Wh/kg,却并未提及另一个同样重要的指标:体积能量密度。

由于汽车尺寸的限制,电池包的体积能量密度越高则可以容纳更大容量的电池。这也是比亚迪发布刀片电池和宁德时代发布CTP电池的原因:通过省去电池的模组结构提高电池的体积利用率。也正因此,比亚迪高调宣传其刀片电池可以实现体积能量密度提高50%(280Wh/L)的巨大优势。

而这恰恰是钠离子电池的另一个巨大短板所在:由于所用材料普鲁士白(1.8g/cm3)与硬碳材料(1g/cm3)的压实密度都远低于磷酸铁锂(2.4g/cm3)与石墨(1.7g/cm3)等材料,同时使用了更轻但更厚的铝箔作为负极集电体,因此相同容量下电池的体积会远大于锂离子电池,粗略计算有磷酸铁锂电池的1.4倍左右(同体积容量是锂离子电池的70%)。

这一点是由所使用材料体系决定的,因此短期内无解决的迹象。

以model3为例子,其NEDC里程为468km,若全部更换为钠离子电池,其里程会下降到约327.6km左右,考虑到冬季加热需求,冬季续航可能仅剩262.8km。但同样地,其电芯的BOM成本也能降低约20%。

我们按照目前最新的电芯成本来看,方形磷酸铁锂的价格为617元/kwh,特斯拉Model 3标准续航升级版55度电芯的成本为33935元,如替换成钠离子电池,电量按照70%计算为38.5kwh,成本降低20%为493.6元/kwh,实际成本下降到19003.6元。(降低14931.4元)

——这么看来,假设把当前Model 3的电池改为钠离子电池,我们可以获得一台22.09万,续航330km的model3,再考虑到这台车的续航和标准续航版相比差异实在太大,以及特斯拉一直有大约20%的卖车毛利,所以这台车特斯拉牺牲下毛利,是可以做到19.99万的。

而根据很多专业机构的预测,随着特斯拉第二工厂的建立、产能进一步扩大,标准续航版车型价格一定会降到19.99万。

届时按照特斯拉一贯的定价体系,如果有钠离子电池的车型,这款车或许可以打到15.99万的区间去。

——那么一台15.99万,春秋续航330km,冬季续航260km和标准版差不多的特斯拉,你会购买吗?

这些数据或许暗示着,钠离子电池最终的大规模应用可能在于储能。或许未来,我们在用电高峰期使用的电能,就会有相当一部分由这些臃肿但廉价的钠离子电池提供。

对于此次钠离子电池的发布,我们的观点是:请宁德时代提供电池的循环数据,同时提供的电池的体积能量密度数据,然后做进一步分析。

1971年6月,苏联宇宙飞船成功返回地面,然而舱门打开后,三位宇航员却纹丝不动,不想已经全部牺牲,迎接人员吓得魂飞魄散,到底怎么回事?
 
1971年6月6日上午7时55分,苏联载人宇宙飞船联盟11号,在拜科努尔航天发射中心点火升空,这次任务非常重要,需要创纪录地将三名宇航员成功送入空间站礼炮1号,并完成一系列的天文观测与各种实验项目。
 
然而就在一个多月前,宇宙飞船联盟10号,竟与礼炮1号空间站对接失败,当时转移舱发生了技术故障,宇航员未能成功进入空间站。经过认真总结与技术提升后,这回一定要让宇航员们成功进驻空间站。
 
6月7日,振奋人心的时刻终于到来了,在工作人员的翘首以待中,联盟11号顺利地跟礼炮1号对接,并且成功地打开了转移舱的舱门。当天10时45分,三位宇航员热血沸腾地穿入空间站,地面上的工作人员掌声如雷。
 
这是人类第一次登陆空间站,并在空间站里较长时间工作生活,具有重大的科学与历史意义,这是一个全新的开始。三位具有开创意义的宇航员,分别为“指令长”格奥尔基、“实验工程师”维克托与“飞行工程师”弗拉季斯拉夫。
 
6月29日,三位宇航员已在空间站停留了23天18小时22分,开展了天文观测与植物在失重条件下的生长研究,以及一些特殊的医学实验等,还成功地将礼炮1号的轨道抬高两次。他们的工作非常出色,获得了许多珍贵的数据。

完成各项既定任务后,宇航员们打算返回地球。
 
6月29日下午9时,三位宇航员陆续进入联盟11号宇宙飞船,准备就绪后,飞船成功地与礼炮1号分离,经过一段时间伴飞后,慢慢离它而去,然而令人惊讶的是,飞船内的宇航员未穿特制的宇航服。
 
6月30日1时35分,指令长格奥尔基按照程序点燃了制动火箭,宇宙飞船进入大气层前,实现了轨道舱与返回舱的分离。分离瞬间,返回舱的压力阀门,因为技术故障被突然震开,失去密封效果的返回舱立刻变得危如累卵。
 
舱内的空气不断泄露,压力正在迅速消失,“实验工程师”维克托很快意识到大难将至,他奋不顾身地将自己从座椅上解开,试图把泄露的阀门关上,然而手动关闭这个危险的阀门,需要一分钟的时间。
 
而其他两位宇航员,只能眼睁睁地看着维克托在座椅底下忙碌,虽然他们心急如焚却无可奈何,因为这个返回舱实在太小了,就算转个身都有些吃力,更不用说一起排除故障了。联盟11号宇宙飞船的飞行数据记录器显示:
 
当返回舱内的空气泄漏数秒后,里面的气压就已经下降到非常致命的程度。空气泄漏四十秒后,舱内的宇航员已经气息全无。空气泄漏两百多秒后,舱内的气压彻底清零。宇航员们最终在极度缺氧与体液沸腾的情况下献出生命。
 
如果事故发生时,三位宇航员都穿着特制的宇航服,凭借宇航服的生命保障系统,他们将有充足的时间顺利关闭空气阀门,并坚持到安全着陆。那么,他们为什么非要脱下这么重要的宇航服?
 
因为苏联为了超越对手,打算抢先开创三位宇航员同时登上太空的壮举,但是联盟11号原本只是为两位宇航员量身定制的,现在突然多出一个座椅,返回舱立刻变得拥挤不堪,根本没办法穿上宇航服,大家只能无奈放弃。
 
所以舱内的宇航员只能穿着普通的毛纺制品,空气泄漏时,他们该是多么无助,想起来令人心痛不已,这第三把座椅的代价实在过于高昂。
 
此时宇宙飞船与地面控制中心的联系已经断开,地球上的工作人员并不知道返回舱里发生了什么,因为按照惯例,宇宙飞船进入大气层后,无线电通讯都会出现短暂中断。如果一切顺利,返回舱三十分钟后就会落在预设地点。
 
6月30日2时12分,联盟11号在卡拉干达成功着陆,接送宇航员的直升机载着医务人员等,准时到达卡拉干达,当他们激动地打开返回舱时,全部被眼前的一幕惊得目瞪口呆,这到底是什么情况?
 
只见舱内的三位宇航员紧闭双眼,已经失去了生命体征,大家哀伤至极,然而随行的医生们不愿放弃一丁点的希望,他们依然拼尽全力给宇航员们做最后的心肺复苏,然而一切已经太晚,医生们也无力回天。

这次特殊的航天飞行,虽然为苏联创下了许多第一,包括第一次实现三人升空,第一次成功进入空间站,第一次在空间轨道停留24天,第一次实现大量的科学测验。然而三位宇航员的牺牲,让辉煌卓越的成就逊色不少。
 
航天航空项目十分复杂,包含了太多的高新科技,每一个细微之处都不能等闲视之,毕竟就算一个微不足道的小零件出问题,都可能导致整个航天项目功败垂成,再者说,还有什么比人的生命安全更重要呢?
 
这次重大挫折,让苏联人深刻意识到科学事业必须严谨,也促使他们在航天航空项目上,做出了许多有益的改善,也算亡羊补牢犹未晚矣。


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