來源：經(jīng)濟(jì)觀察網(wǎng) 作者：李靖
恒繼鋰離子電池后，鈉離子電池正在受到越來越多的關(guān)注。
近期，國家發(fā)改委、工信部等部門表示，將采取一系列措施促進(jìn)鋰離子電池、鈉離子電池等新型電池的健康有序發(fā)展。工信部在答復(fù)政協(xié)第十三屆全國委員會(huì)第四次會(huì)議第4815號(hào)(工交郵電類523號(hào))提案中稱，將組織有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究機(jī)構(gòu)適時(shí)開展鈉離子電池標(biāo)準(zhǔn)制定，并在標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)、標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批等環(huán)節(jié)予以支持。
前段時(shí)間，在寧德時(shí)代(300750.SZ)舉辦的線上發(fā)布會(huì)上，董事長曾毓群介紹了寧德時(shí)代的第一代鈉離子電池。曾毓群表示：“鈉離子電池在低溫性能、快充以及環(huán)境的適應(yīng)性等方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，與鋰離子電池相互兼容互補(bǔ)?！?/p>
此外，愛瑪科技(603529.SH)早在7月份就在經(jīng)銷商大會(huì)上發(fā)布了鈉離子電池，稱未來將搭載在兩輪車上。
方正證券分析師申建國在近期的研究報(bào)告中介紹，鈉和鋰屬同一主族元素，在電池工作中均表現(xiàn)出“搖椅式”電化學(xué)充放電行為。鈉離子和鋰離子電池研究均起始于20世紀(jì)70年代，由于儲(chǔ)能需求日益增長，低成本儲(chǔ)能電池技術(shù)的需求愈發(fā)緊迫，鈉離子電池研究在近十年內(nèi)突飛猛進(jìn)。
“鈉電池發(fā)展歷時(shí)五十多年，國內(nèi)外沒有明顯差距。”申建國表示。
更便宜 更安全
申建國認(rèn)為，由于現(xiàn)在鋰資源緊張，所以鈉離子電池的研究開始受到重視。目前全球70%鋰資源分布在南美洲，我國鋰資源80%依賴進(jìn)口，整體上我國鹽湖鋰資源品質(zhì)和外部開發(fā)條件差，導(dǎo)致開發(fā)難度大、成本高。因此，鋰離子電池難以兼顧電動(dòng)汽車和電網(wǎng)儲(chǔ)能兩大產(chǎn)業(yè)的需求。而鉛酸電池會(huì)則造成環(huán)境污染，雖然固態(tài)、氣態(tài)污染可以消除，但無法避免水溶性鉛重金屬離子的污染。
根據(jù)上海有色網(wǎng)的數(shù)據(jù)，目前電池級(jí)的碳酸鋰市場(chǎng)均價(jià)已經(jīng)超過了14萬元/噸，今年以來的漲幅超過了150%。相比之下，鈉比較容易獲得，鈉離子電池成本遠(yuǎn)低于鋰離子電池。
申建國介紹，與鋰電池結(jié)構(gòu)一樣，鈉電池同樣由正極材料、負(fù)極材料、集流體、隔離膜、電解液和殼體、頂蓋組成。鈉電池通過替換鋰元素降低正極和電解液的成本，通過無煙煤降低負(fù)極成本，同時(shí)替換掉負(fù)極的銅箔之后，成本能有30%-40%的材料降幅。由于現(xiàn)階段供應(yīng)鏈不完整，生產(chǎn)工藝有待提升，樣品成本在0.6-0.8元/Wh，未來隨著技術(shù)成熟、規(guī)模擴(kuò)大，理論上成本能降到0.2-0.3元/Wh。
曾毓群亦表示，寧德時(shí)代研發(fā)的鈉離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)“電芯單體能量密度高達(dá)160Wh/kg；常溫下充電15分鐘，電量可達(dá)80%以上；在-20°C低溫環(huán)境中，也擁有90%以上的放電保持率；系統(tǒng)集成效率可達(dá)80%以上；熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)超國家強(qiáng)標(biāo)的安全要求。”
申建國亦認(rèn)為，鈉離子電池安全性較鋰離子更高。全球鋰電池起火事故頻出，電動(dòng)車、儲(chǔ)能起火事故頻發(fā)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2011-2021年全球共發(fā)生32起儲(chǔ)能電站起火爆炸事故，其中26起事故采用三元鋰離子電池。鈉離子電池電化學(xué)性能相對(duì)穩(wěn)定，熱失控過程中容易鈍化失活，安全實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)較鋰離子電池更好。
目前，鈉離子電池已通過中汽中心的檢測(cè)，針刺時(shí)不冒煙、不起火、不爆炸，經(jīng)受短路、過充、過放、擠壓等實(shí)驗(yàn)也不起火燃燒。對(duì)比鋰離子電池起始自加熱溫度達(dá)到165℃，鈉離子電池則達(dá)到260℃。而且在ARC測(cè)試(電弧測(cè)試)中鈉離子電池最大自加熱速度顯著低于鋰離子電池，這些均表明鈉離子電池具有更好的熱穩(wěn)定性。
互補(bǔ)還是替換？
寧德時(shí)代研究院副院長黃起森在發(fā)布會(huì)上還表示，在制造工藝方面，鈉離子電池可以實(shí)現(xiàn)與鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備、工藝的完美兼容，產(chǎn)線可進(jìn)行快速切換，完成產(chǎn)能快速布局。目前，寧德時(shí)代已啟動(dòng)相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化布局，2023年將形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。
“下一代鈉離子電池能量密度研發(fā)目標(biāo)是200Wh/kg以上?！痹谷赫f。
而申建國則認(rèn)為，由于能量密度限制，鈉離子的應(yīng)用場(chǎng)景更多是在儲(chǔ)能、兩輪車等領(lǐng)域。鈉離子電池與NCM(鎳鈷錳)鋰離子電池呈互補(bǔ)關(guān)系，與LFP(磷酸鐵)鋰電池存在一定的替換關(guān)系。寧德時(shí)代宣布的AB鈉鋰電池方案，可能會(huì)拓寬在乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。
申建國在報(bào)告中進(jìn)一步分析，從能量密度來看，鈉離子電池能力密度為70-200Wh/Kg，與NCM鋰電池240-350Wh/Kg的能量密度范圍沒有沖突，理論上高能量鈉電池和LFP電池在同一水平，現(xiàn)階段鈉電池主要集中在130-150Wh/Kg區(qū)間。循環(huán)來看，鈉電池的理論循環(huán)可以達(dá)到10000次，現(xiàn)階段在3000-4000左右，與LFP鋰電池還有一點(diǎn)差距。
“現(xiàn)階段鈉離子電池成本仍高，技術(shù)發(fā)展仍處于早期階段，與下游適配的電池材料解決方案尚未定型，而鋰離子電池成本仍有下降空間?！鄙杲▏硎?。