從0 到1，鈉離子電池時代開啟

文 / 本刊記者 劉通

隨著各方在鈉離子電池領(lǐng)域的投入以及鈉離子行業(yè)標準的制定，鈉電池技術(shù)及材料逐步具備產(chǎn)業(yè)化的可能，而屬于鈉離子電池的時代大門正在快速打開。

2022 年，鋰電池原材料猶如坐上火箭，一路“狂飆”。高企的鋰電池原材料價格，成為動力電池廠商以及整車企業(yè)的不可承受之重。在此背景下，沉寂多年的鈉離子電池終于等來發(fā)展風口。

其實，早在上世紀70 年代，人們對鈉離子電池的研發(fā)已經(jīng)開始。相較鋰離子電池，鈉離子電池具有原材料儲量大、成本低、高低溫性能卓越、安全性高、可快充等優(yōu)點，但是由于鈉離子電池的質(zhì)量和體積較大、能量密度比鋰電池要低，所以在兩者價格相差不大的情況下，人們更多得選擇了使用鋰電池。

近年來，業(yè)內(nèi)對鈉離子電池的研發(fā)取得長足進步；鈉離子電池的應(yīng)用空間也得到進一步拓展；而去年鋰電池成本壓力的驟增，更加大了市場對理論成本更低的鈉離子電池的期待。

鈉離子電池圖表電池類型 鈉離子電池 磷酸鐵鋰電池 錳酸鋰電池 鉛酸電池電壓平臺（V） 3.2 3.2 3.7 2正極材料容量（mAh/g） 130 160 125 _以正極計克能量（mwh/g） 416 512 462.5 _無煙煤/石墨負極克容量（mAh/g） 260 360 360 -以負極計克能量（mwh/g） 832 1152 1332 _正負極能量密度（wh/Kg） 277 354 343 _能量密度（wh/Kg） 100-150 14-210 130-170 30-50數(shù)據(jù)來源：高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）

2023 年，或?qū)蔀榧{離子電池時代的開端。

應(yīng)用場景逐步打開

業(yè)內(nèi)人士分析認為，鈉離子電池的應(yīng)用場景主要包括儲能、低速兩輪車及電動車、插電混合動力汽車三方面；另外，其在戶儲、UPS、5G 基站領(lǐng)域，可以形成一定滲透。

東吳證券研報指出，鈉離子電池技術(shù)及材料逐步具備產(chǎn)業(yè)化的可能，未來將首先取代鉛酸電池，并逐漸切入A00 級電動車和儲能領(lǐng)域。光大證券在研報中稱，鈉離子電池本質(zhì)上是替代磷酸鐵鋰電池在價格更加敏感的應(yīng)用場景，在戶儲/UPS/5G 基站領(lǐng)域，鈉離子電池可以進入并形成一定滲透；在兩輪車領(lǐng)域，鈉電池有望占據(jù)較大份額；乘用車領(lǐng)域，鈉電池在成本敏感度較高的A00/A0級車有望快速滲透。

在儲能方面，2021 年我國棄電總量約為267 億千瓦時，同比增加22.7%。隨著風電、光伏的規(guī)模化發(fā)展，棄電現(xiàn)象將持續(xù)存在。作為緩解棄風、棄光的重要手段，儲能建設(shè)已迫在眉睫。鈉離子電池因其成本及資源優(yōu)勢將在大規(guī)模儲能市場中大有作為。

大型儲能系統(tǒng)對能量密度要求不高，對安全性及經(jīng)濟性要求更高，這使得鈉電池成為其落地應(yīng)用的重要場景。2022年《鈉離子電池儲能技術(shù)及經(jīng)濟性分析》報告中指出，鈉離子電池在調(diào)峰應(yīng)用場景下的全生命周期的度電成本約0.55 元/wh，而磷酸鐵鋰和三元鋰電池的度電成本約0.81 元/wh 和1.18 元/wh，就度電成本而言，鈉離子電池成本優(yōu)勢明顯。

與此同時，在零下40 攝氏度的低溫環(huán)境下，鈉離子電池還能釋放80%的電量，比鋰電池更加“耐寒”。這一特性，使得鈉離子電池可適應(yīng)不同緯度地區(qū)的氣候條件，有效提高分布式電源滲透率，提升配電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

作為動力電池，鈉離子電池的主要替代對象為性能較低、污染嚴重的鉛酸電池；同時在低速電動車領(lǐng)域也可替換成本更高的磷酸鐵鋰電池。

在汽車動力電池領(lǐng)域，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)的進一步推進，也將削弱動力電池對電動汽車成本的制約，促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

數(shù)據(jù)顯示，我國二輪電動車電池市場七成以上為鉛酸電池。同時，由于A00 級、A0 級電動車售價低，電池成本占比高，因此對電池成本更為敏感。

鈉離子電池充放電循環(huán)次數(shù)可達3000 次，遠超鉛酸電池的500-800 次，能量密度可達鉛酸電池3 倍以上；其成本同樣低于鉛酸。相對于磷酸鐵鋰電池，鈉離子電池的成本優(yōu)勢同樣明顯，以單車30 度電為例，鈉離子電池成本比磷酸鐵鋰電池便宜6000 元以上，這意味著鈉離子電池標準化程度提高、實現(xiàn)量產(chǎn)后，更容易切入A00級、A0 電動車領(lǐng)域。

奇瑞新能源汽車有限公司副院長曾祥兵曾表示：2013-2015 年，磷酸鐵鋰能量密度在120Wh/kg 左右，另外軟包111 三元體系在160Wh/kg 左右。從整車應(yīng)用角度，目前鈉離子電池的能量密度與之相當，可以滿足A00 級電動在150-200KM 的續(xù)航要求。

在新能源汽車領(lǐng)域，鈉離子電池無法完全取代鋰電池，這幾乎成為業(yè)內(nèi)共識。除了在小型電動車上應(yīng)用外，長安汽車副總工程師吳振豪提出了另外一個思路：將鈉離子電池應(yīng)用在插電混合動力車上。吳振豪認為，在長續(xù)航、高電量應(yīng)用場景，鈉離子電池沒有優(yōu)勢，安全特性也無法體現(xiàn)，車企可以在低成本和高功率上做文章，比如插混，可以很大程度降低插混成本。

總的來看，鈉離子電池商業(yè)化應(yīng)用具有巨大的想像空間。在一定程度上，它將成為鋰離子電池的補充，緩解鋰資源短缺的問題。而在汽車動力電池領(lǐng)域，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)的進一步推進，也將削弱動力電池對電動汽車成本的制約，促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

在動力電池領(lǐng)域，預(yù)計鈉離子電池將在電動兩輪車、低速四輪車領(lǐng)域先行應(yīng)用。在A00 級電動車領(lǐng)域，2025年滲透率達到10%；在A0 級電動車領(lǐng)域，將形成鋰鈉各占50%的混搭應(yīng)用。

2025 年全球需求或超100GWh

雖然鈉離子電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)用處于從0 到1 的產(chǎn)業(yè)化起步階段，但業(yè)內(nèi)認為2023 年有望成為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化元年，實現(xiàn)小批量出貨；2024 年實現(xiàn)大批量量產(chǎn)，規(guī)模有望達到30GWh；預(yù)計2025 年鈉電池全球需求超100GWh，未來有望成為鋰電池的有效補充。

浙商證券發(fā)布的鈉電池行業(yè)系列深度報告中指出，我國鋰資源儲量相對不足，未來或?qū)⑦M一步牽制電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展；鈉離子電池理論成本低廉，能量密度和循環(huán)壽命與鋰電的差距逐漸拉近；高倍率、耐低溫、更安全的特性較鋰電具備獨特優(yōu)勢，預(yù)計2023 年鈉離子產(chǎn)業(yè)鏈將基本形成。

分析認為，在戶用及工商業(yè)儲能、5G 基站、數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，鈉離子電池在2025 年滲透率或?qū)⑦_到15%；大型儲能領(lǐng)域的應(yīng)用從2025 年開始放量。目前為止，鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進度較為理想，目前已有MWh 級別的儲能電站投入運營。

在動力電池領(lǐng)域，預(yù)計鈉離子電池將在電動兩輪車、低速四輪車領(lǐng)域先行應(yīng)用。其在電動兩輪車領(lǐng)域的滲透率在2025 年將快速提升至與當前鋰電滲透率相當?shù)?5%左右；在A00 級電動車領(lǐng)域，2025年滲透率達到10%；在A0 級電動車領(lǐng)域，將形成鋰鈉各占50%的混搭應(yīng)用。

2025 年，鈉離子電池全球需求有望達到100GWh，國內(nèi)需求有望達到32.9GWh，對應(yīng)市場空間約203.7 億元。

需要注意的是，目前鈉離子電池材料形式多、技術(shù)路線寬泛，還未形成統(tǒng)一的發(fā)展趨勢且不具備規(guī)模效應(yīng)，相較于鋰電池，尚未形成明顯“性價比”。由于鈉離子電池配套的產(chǎn)業(yè)政策目前并不多，不利于產(chǎn)品的市場推廣和成本的降低。除了技術(shù)的更迭外，鈉電池量產(chǎn)更需要政策的支持。

鵬輝能源技術(shù)總監(jiān)王康曾在公開場合表示，眼下鈉離子電池更多參考的是鋰離子電池標準，兩者雖然在技術(shù)原理上相差不多，但在測試過程中差異很大。規(guī)范化、統(tǒng)一化的行業(yè)標準，可以通過頂層設(shè)計，避免低質(zhì)化浪費，實現(xiàn)降本增效，有利于行業(yè)發(fā)展。

近年來，國際領(lǐng)域紛紛發(fā)布鈉離子電池相關(guān)政策，如美國能源部明確將鈉離子電池作為儲能電池的發(fā)展體系；歐盟儲能計劃“電池2030”項目將鈉離子電池列在非鋰離子電池體系的首位。2022 年7 月14 日，我國工信部頒布有關(guān)文件，明確提出對鈉離子電池的行業(yè)標準進行規(guī)定，在技術(shù)創(chuàng)新、實驗驗證、產(chǎn)業(yè)化推進等方面進行推進，加快鈉離子電池的發(fā)展速度。

在政策加持下，面對未來充滿想象空間的鈉離子電池使用場景，鈉離子電池的商業(yè)化進程開始提速，近年來相關(guān)公司動作不斷。

產(chǎn)業(yè)化布局提速

雖然國內(nèi)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)化初期階段，但鈉離子電池與鋰離子電池工作原理、結(jié)構(gòu)相似，在漿料配方設(shè)計、電極生產(chǎn)過程和電池裝配過程幾乎沒有差別，這使得企業(yè)在布局鈉離子電池產(chǎn)業(yè)時，起步便按了“快進鍵”。

縱觀國內(nèi)布局鈉離子電池業(yè)務(wù)的企業(yè)，可大致可以分為三類。一類是以寧德時代為代表的鋰電巨頭企業(yè)；一類則是以中科海鈉、眾鈉能源等為代表專注于鈉離子電池領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)；還有就是如杉杉股份、振華新材等專注于上游材料配套的企業(yè)。

作為全球市占率第一的動力電池提供商，寧德時代在鈉離子電池技術(shù)方面不斷進取和突破。早在2021 年寧德時代便發(fā)布了第一代鈉離子電池，其能量密度達160Wh/kg，為目前全球最高水平。雖然第一代鈉離子電池的能量密度略低于目前的磷酸鐵鋰電池，但其在低溫性能和快充方面具有明顯的優(yōu)勢，特別是在高寒地區(qū)，在-20°C 低溫環(huán)境中，鈉離子電池也具有90%以上的放電保持率。另外，第一代動力電池在常溫下充電15 分鐘，電量可達80%以上。

在2022 年鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標準發(fā)展論壇上，寧德時代研究院副院長黃起森表示，寧德時代通過首創(chuàng)的AB 電池系統(tǒng)集成技術(shù)，實現(xiàn)鈉鋰混搭，優(yōu)勢互補，提高電池系統(tǒng)的能量密度，使鈉離子電池應(yīng)用有望擴展到500 公里續(xù)航車型。這一續(xù)航車型會面向65%的市場，應(yīng)用前景廣闊。同時，寧德時代計劃將下一代鈉離子電池能量密度提高至200Wh/kg。2 月21 日，寧德時代在互動平臺上表示,公司正致力推進鈉離子電池在2023 年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

成立于2017 年的中科海鈉，是國內(nèi)首批鈉離子電池創(chuàng)業(yè)企業(yè)，其技術(shù)來自中科院物理所成果轉(zhuǎn)化，在關(guān)鍵材料方面已獲國內(nèi)外專利近三十個，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。其鈉離子電池的能量密度目前已達到145Wh/kg，循環(huán)壽命達4500次以上，工作溫度為-40℃—80℃，具備快充能力。

目前中科海鈉在建兩條規(guī)模量產(chǎn)線，第一條規(guī)劃鈉離子電池產(chǎn)能5GWh，第一期規(guī)模為1GWh 已于去年落成；第二條產(chǎn)線與華陽股份合作，規(guī)劃1GWh 鈉 離 子 電 池PACK 廠 于去年投產(chǎn)，并計劃于2023 年擴產(chǎn)至10GWh。

寧德時代通過首創(chuàng)的AB 電池系統(tǒng)集成技術(shù)，實現(xiàn)鈉鋰混搭，優(yōu)勢互補，提高電池系統(tǒng)的能量密度，使鈉離子電池應(yīng)用有望擴展到500 公里續(xù)航車型。這一續(xù)航車型會面向65%的市場，應(yīng)用前景廣闊。

2 月22 日，有消息稱多氟多鈉離子電池3 月份將推向市場。對此，多氟多相關(guān)負責人回應(yīng)稱，現(xiàn)在已有產(chǎn)品在客戶車上裝車測試。負責人特別強調(diào)，電池生產(chǎn)出來需要實驗室數(shù)據(jù)，最重要的是裝車測試，車輛的匹配程度，還有冬標極寒、夏標極溫測試。這意味著，其產(chǎn)品距離量產(chǎn)應(yīng)用還有一段路要走。

除此之外，蜂巢能源第一代鈉離子電池原型樣件已經(jīng)完成開發(fā)，能量密度達110Wh/kg，目前正在研發(fā)第二代鈉離子電池產(chǎn)品，預(yù)計2023 年一季度完成設(shè)計定型，能量密度為135Wh/kg，且在2023 年第四季度計劃完成160Wh/kg 的鈉離子電池開發(fā)。

在鈉離子電池領(lǐng)域跑在前邊的電池企業(yè)還有：孚能科技宣布與江鈴集團新能源達成“EV3 車型鈉離子電池前期適配性預(yù)研工作”合作，新車型將在2023 年上市銷售；傳藝科技即將進行中試線投產(chǎn)，預(yù)計一期2GWh 的鈉離子電池項目將于2023 年投建；眾鈉能源現(xiàn)處于中試驗證階段，已與多家下游客戶達成戰(zhàn)略合作，第一代量產(chǎn)產(chǎn)品將于年內(nèi)啟動交付，計劃在2023 年進入量產(chǎn)階段，2023 年電芯產(chǎn)能規(guī)劃達GWh級……

在材料端，正極材料布局相對領(lǐng)先的企業(yè)包括容百科技、振華新材等，兩者采用層狀氧化物路線，產(chǎn)品大都處于送樣驗證階段。其中容百科技規(guī)劃在2023 年實現(xiàn)鈉電池正極材料每個月千噸級出貨；振華新材鈉離子電池正極材料在2022 年第四季度進入小批量試用階段。

負極材料企業(yè)主要包括佰思格、貝特瑞和杉杉股份，佰思格產(chǎn)品性能處于第一梯隊，產(chǎn)品性價高，貝特瑞和杉杉股份兼顧硬碳和軟碳，官網(wǎng)披露的產(chǎn)品性能較為優(yōu)良。電解液企業(yè)中多氟多具備年產(chǎn)千噸六氟磷酸鈉的生產(chǎn)能力，已具備1GWh 鈉電池產(chǎn)能，并規(guī)劃5GWh 產(chǎn)能。

隨著各方在鈉離子電池領(lǐng)域的研發(fā)投入，鈉電池技術(shù)及材料逐步具備產(chǎn)業(yè)化的可能。同時，鈉離子行業(yè)標準制定在即，加上鈉離子電池的后發(fā)優(yōu)勢和與鋰離子電池生產(chǎn)工藝的兼容，2023 年必定會成為鈉離子電池量產(chǎn)元年！而其商業(yè)化的進程，一定會比鋰離子電池要快得多，但其大規(guī)模商業(yè)化時代的正式開啟至少還要1-2年的時間。