文｜車百智庫(kù) 陳重山
編輯｜阿峰
此前，很多研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為，2023年將會(huì)是“鈉電池量產(chǎn)元年”，甚至認(rèn)為鈉電池是“鋰電池的平替”，將逐步取代鋰電池。
資本市場(chǎng)亦對(duì)鈉電池十分關(guān)注。統(tǒng)計(jì)顯示，過(guò)去的2022年，鈉電池板塊共有13只個(gè)股漲幅為正，其中漲幅超過(guò)20%的有7家。鈉電池牛股傳藝科技曾在2022年下半年，即6月23日至12月5日，從不到12元漲至54元，漲幅達(dá)350%。
如今，2023年已過(guò)半，“鈉電池量產(chǎn)元年”的說(shuō)法，似乎并不準(zhǔn)確。
鈉電池上車的車型，目前并不多。據(jù)工信部日前公布第372批《道路機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》，奇瑞汽車旗下的奇瑞牌NEQ7000BEVJH11L純電動(dòng)車型，以及江鈴汽車旗下羿馳牌JX7001ESMBEV純電動(dòng)車型，將搭載鈉電池的車型，但這兩款車均是微型車。為此，證券日?qǐng)?bào)發(fā)文表示，“鈉電池車”未來(lái)或只能“主攻微型車”。
業(yè)內(nèi)人士對(duì)鈉電池是“鋰電池平替”的說(shuō)法，產(chǎn)生了質(zhì)疑。經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)發(fā)表評(píng)論文章認(rèn)為，在應(yīng)用方面，鈉電池目前還需要找到合適的應(yīng)用場(chǎng)景。目前看來(lái)，鈉電池或?qū)o(wú)法取代鋰電池地位。
傳藝科技的股價(jià)也在近半年走熊，截至2023年6月21日，其股價(jià)為24.8元，與2022年12月5日的54.44元?dú)v史高點(diǎn)相比，已經(jīng)腰斬。
但是，這并不意味鈉電池的發(fā)展就此“偃旗息鼓”。如中科海鈉創(chuàng)始人、執(zhí)行董事長(zhǎng)唐堃所言：“我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展飛速，但80%的鋰需要進(jìn)口，倒了一圈，我們還是受制于人，這才是鈉電池應(yīng)運(yùn)而生的邏輯?！毕噍^于鋰資源的匱乏，我國(guó)鈉資源儲(chǔ)量十分豐富，不必受制于人。
除了“上車”，鈉電池還有一個(gè)重要的應(yīng)用場(chǎng)景——儲(chǔ)能。
2023年1月，中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)張永偉就表示，儲(chǔ)能的發(fā)展或讓行業(yè)期盼已久的鈉電池出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，要加快鈉電池的規(guī)模化試驗(yàn)示范。他預(yù)測(cè)，2023年，鈉電池將初步形成產(chǎn)業(yè)化。
目前看來(lái)，此預(yù)測(cè)最為妥帖，鈉電池雖未大規(guī)模量產(chǎn)，但正在“初步形成產(chǎn)業(yè)化”。近期，派能科技、普利特、天能股份、鵬輝能源、欣旺達(dá)、孚能科技、貝特瑞等，均持續(xù)加碼鈉電池賽道；包括傳藝科技在內(nèi)的江鈴集團(tuán)、星恒電源、雅迪科技等企業(yè)，也紛紛宣布更清晰的鈉電池產(chǎn)業(yè)化時(shí)間表。至于鈉電池“上車”問(wèn)題，電池巨頭寧德時(shí)代、比亞迪正在采用與鋰電池混裝的方式，加快“上車”步伐。
那么，鈉電池的產(chǎn)業(yè)化有哪些困難，該如何解決；鈉電池產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)如何，又有哪些商機(jī)呢？
此前，車百智庫(kù)與中金資本合作的研報(bào)《2022創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)新一代電池繁榮》（下簡(jiǎn)稱“研報(bào)”），已對(duì)鈉電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行了詳細(xì)而理性的深度分析。
研報(bào)表示，鈉電池將成為鋰電池的重要補(bǔ)充。緩解上游資源供給以及與鋰電池兼容互補(bǔ)，是鈉電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)前鈉電池處于產(chǎn)業(yè)化階段初期，我國(guó)技術(shù)研究處于世界前列地位。鈉電池未來(lái)有望在儲(chǔ)能、低速車等領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)成熟或逐步走向車用領(lǐng)域。提升能量密度、改善循環(huán)特性、完善產(chǎn)業(yè)鏈并進(jìn)一步降低成本，是下一階段行業(yè)發(fā)展重點(diǎn)。
一、鈉電池產(chǎn)業(yè)化驅(qū)動(dòng)力
20世紀(jì)70年代，人們就開(kāi)始了鈉電池的研發(fā)。2011年，全球首家專注鈉電池產(chǎn)業(yè)化的英國(guó)Faradion公司成立，此后，鈉電池的相關(guān)研究迎來(lái)全面增長(zhǎng)。截至2021年年中，國(guó)內(nèi)外已有超過(guò)20家企業(yè)對(duì)鈉電池進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化布局。在鈉電技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面，我國(guó)處于領(lǐng)先地位。
據(jù)研報(bào)，加強(qiáng)鈉電池產(chǎn)業(yè)化，驅(qū)動(dòng)力主要來(lái)自兩點(diǎn)：其一，發(fā)展鈉電池能夠部分緩解我國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)上游資源對(duì)外依存度，其二，鈉電池在低溫性能、快充、環(huán)境適應(yīng)性方面是鋰電池的重要補(bǔ)充。
具體來(lái)看，我國(guó)的鈉資源豐度較高，較鋰資源優(yōu)勢(shì)明顯。目前全球已探明鋰資源儲(chǔ)量約8600萬(wàn)噸，但呈現(xiàn)分布不均的格局，主要分布在南美洲和澳洲。我國(guó)鋰資源儲(chǔ)量約占全球的 5.9%，且以鹽湖鹵水為主，優(yōu)質(zhì)硬巖鋰礦相對(duì)稀缺。這導(dǎo)致我國(guó)鋰資源對(duì)外依存度較高，據(jù)測(cè)算，2020 年我國(guó)約74%鋰鹽供給原材料從澳洲進(jìn)口。基于原材料供給安全考慮，電池企業(yè)是有動(dòng)力尋找鋰資源替代選項(xiàng)的。相比鋰資源，鈉資源地殼豐度達(dá)2.75%(鋰資源豐度僅為0.006%)，全球地區(qū)資源分布較分散，且在礦石、鹽湖、海水中等均有廣泛分布。隨著未來(lái)鈉電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，將能夠在一定程度上緩解鋰電上游資源供給緊缺的格局。
另外，鈉電池在低溫性能、快充、環(huán)境適應(yīng)性等方面，擁有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，與鋰電池兼容互補(bǔ)。相比于鋰電池，鈉電池具有較好的低溫性能，-20°C下容量保持率能夠達(dá)到80%以上；鈉電池快充性能更佳，如寧德時(shí)代發(fā)布的第一代鈉電池，便能達(dá)到常溫下充電 15 分鐘，電量可達(dá) 80%以上；鈉電池工作溫區(qū)更寬，鋰電池的工作溫區(qū)一般在-20-55℃，而鈉電池的工作溫區(qū)達(dá)到-40-80℃；鈉電池可采用鋁箔作為負(fù)極集流體，不存在過(guò)放電的問(wèn)題，可以在放空電后甚至是零電壓下運(yùn)輸，降低電池運(yùn)輸?shù)陌踩L(fēng)險(xiǎn)。
二、鈉電池產(chǎn)業(yè)化“瓶頸”
據(jù)研報(bào)，鈉電池與鋰電池有一系列相似之處，因此，在鋰電池產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)上進(jìn)行鈉電池的產(chǎn)業(yè)化，并不很難。
具體來(lái)看，鈉電池與鋰電池工作原理相似，兩者均屬于二次電池，其工作原理都是“搖椅式”。不過(guò)，鈉電池的材料體系與鋰電池有一定的不同。鈉電池的組成，包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液和集流體等，與鋰電池在隔膜方面，是可以通用的，但在其他材料選擇上，有很大區(qū)別。如正極方面，由于離子特性的差異，直接將鋰電正極材料中的鋰換成鈉并不合適，而銅、鐵等元素在鈉電中有不錯(cuò)的表現(xiàn)；負(fù)極方面，由于鈉離子半徑比鋰離子大很多，使得石墨類材料儲(chǔ)鈉性能不佳，無(wú)定形碳類材料更適合鈉電池。
在產(chǎn)業(yè)化方面，鈉電池的生產(chǎn)工藝，是可以參照鋰電池的。這是因?yàn)?，鈉電池與鋰電池具有相似的工作原理和結(jié)構(gòu)。因此，在生產(chǎn)中可以沿用鋰電池現(xiàn)有的生產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備和制造工藝等，有利于加快其產(chǎn)業(yè)化速度。
雖然此前資本市場(chǎng)對(duì)鈉電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行了“炒作”，而且很多企業(yè)已在不斷加碼鈉離子產(chǎn)業(yè)化，甚至認(rèn)為2023年是“鈉電池量產(chǎn)元年”，但是，目前，2023年已過(guò)半，鈉電池的“上車”、量產(chǎn)，均有所“瘸腿”，媒體、資本市場(chǎng)都對(duì)鈉電池產(chǎn)業(yè)化的信心有所下降。據(jù)研報(bào)的分析，這背后的原因，就在于鈉電池的產(chǎn)業(yè)化，還有一定的瓶頸。
其一，鈉電池能量密度需進(jìn)一步提高
與當(dāng)前商業(yè)化鋰電池相比，鈉電池能量密度仍有一定差距。較重的鈉離子質(zhì)量和較大的鈉離子半徑，使鈉電池的重量和體積能量密度無(wú)法完全與鋰電池相媲美。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，鈉離子電芯質(zhì)量能量密度約為70-200Wh/kg，而磷酸鐵鋰電芯質(zhì)量能量密度為150-210Wh/kg，三元電芯質(zhì)量能量密度達(dá)到200-330Wh/kg。較低的能量密度，將成為制約鈉電池在主流動(dòng)力電池領(lǐng)域應(yīng)用的主要瓶頸之一。
其二，產(chǎn)業(yè)化鈉電池循環(huán)性能仍需改進(jìn)
與磷酸鐵鋰電池相比，鈉電池循環(huán)壽命仍需提高。根據(jù)文獻(xiàn)，鈉電池的循環(huán)壽命在1000-2000次左右。雖然中科院物理所“長(zhǎng)壽命和低成本鈉電池正極材料研究”將鈉電池循環(huán)壽命提高到4500次，但商業(yè)化的磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命已達(dá)到3000-6000次，產(chǎn)業(yè)化的鈉電池與之相比，仍有不小差距。這可能將成為制約鈉電池在主流動(dòng)力電池領(lǐng)域或大型儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用的另一個(gè)主要瓶頸。
其三，鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈待進(jìn)一步完善
鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)與鋰電池類似，其中正極材料產(chǎn)業(yè)鏈變化較大，如普魯士白正極與當(dāng)前三元、磷酸鐵鋰正極供應(yīng)鏈差別較大；負(fù)極和電解液需要開(kāi)發(fā)新材料，但供應(yīng)鏈基本能夠沿用鋰電供應(yīng)鏈；隔膜材料和供應(yīng)鏈基本沒(méi)有變化；集流體不再需要銅箔；電池環(huán)節(jié)除了當(dāng)前主流動(dòng)力電池企業(yè)外，也會(huì)涌現(xiàn)一批創(chuàng)新企業(yè)。
當(dāng)前鈉電池處于多技術(shù)路線共同發(fā)展階段，對(duì)于原材料環(huán)節(jié)，與鋰電體系不同的鈉電池正極、負(fù)極、電解液等原材料產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟，相關(guān)材料性能仍待進(jìn)一步提升；對(duì)于電池環(huán)節(jié)，鈉電池的成熟工藝、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、良品率等仍需時(shí)間進(jìn)一步完善。
三、鈉電池產(chǎn)業(yè)化的趨勢(shì)
鈉電池的潛在市場(chǎng)空間還是十分廣闊的，研報(bào)對(duì)于鈉電池的未來(lái)，看法是樂(lè)觀的。據(jù)研報(bào)，未來(lái)鈉電池成本的下降潛力很大。在應(yīng)用方面，未來(lái)鈉電池有望在儲(chǔ)能、低速車等領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)，而且，隨著技術(shù)成熟，或逐步走向動(dòng)力。
其一，未來(lái)隨著產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展和規(guī)模化發(fā)展，鈉電池成本將逐步下降。
現(xiàn)階段，鈉電池處于產(chǎn)業(yè)化初期，其產(chǎn)業(yè)鏈尚未完善、制備工藝不夠成熟、生產(chǎn)效率較低、產(chǎn)品良品率待改善、能量密度較低等因素，導(dǎo)致鈉電池與鋰電池相比，成本仍較高，目前鈉電池實(shí)際生產(chǎn)成本在1元/Wh以上。但隨著未來(lái)鈉電池產(chǎn)業(yè)化的順利進(jìn)展、下游需求的釋放、關(guān)鍵性能提升等因素驅(qū)動(dòng)，鈉電池成本將有較大的下降空間，其原材料成本低的優(yōu)勢(shì)將顯現(xiàn)。據(jù)中科海納測(cè)算，在供應(yīng)鏈完善和規(guī)?；l(fā)展下，鈉電池材料成本相比千鋰電池將下降30-40%。
其二，應(yīng)用場(chǎng)景方面，在儲(chǔ)能、低速車等市場(chǎng)，鈉電池或?qū)⒅鸩饺〈U酸電池及部分磷酸鐵鋰電池。
從電池性能來(lái)看，鈉電池綜合性能顯著優(yōu)于鉛酸電池，同等容量的鈉電池體積更小、重量更輕，比能量高出2倍以上，而且循環(huán)壽命更長(zhǎng)。兩者相比，鈉電池安全性和低溫性能好，鋰電池能量密度和循環(huán)壽命更佳。隨著鈉電池規(guī)?；l(fā)展，經(jīng)濟(jì)性凸顯，未來(lái)有望首先進(jìn)入鉛酸和磷酸鐵鋰電池主打的儲(chǔ)能、低速兩輪車、低速電動(dòng)車等市場(chǎng)。
其三，隨著技術(shù)不斷成熟，鈉電池的應(yīng)用場(chǎng)景或?qū)⒅鸩阶呦騽?dòng)力領(lǐng)域。
在動(dòng)力領(lǐng)域，鈉電池優(yōu)秀的低溫性能和快充性能是鋰電池的良好補(bǔ)充，但在能量密度方面稍有欠缺。寧德時(shí)代提出了 AB電池解決方案，將鈉電池與鋰電池集成混合共用，按一定的比例和排列進(jìn)行混搭、串聯(lián)、并聯(lián)和集成，通過(guò) BMS 的精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制，一方面充分發(fā)揮鈉電池高功率低溫優(yōu)勢(shì)，提高電池包快充和低溫性能，并降低成本；另一方面彌補(bǔ)現(xiàn)階段鈉電池能量密度偏低的短板。隨著鈉電池技術(shù)不斷成熟，或?qū)⒃谲囉脛?dòng)力領(lǐng)域也占有一席之地。
總之，雖然2023年曾被稱為“鈉電池量產(chǎn)元年”，但目前鈉電池的熱度有所下降。不過(guò)，其未來(lái)市場(chǎng)空間仍然很大，值得繼續(xù)關(guān)注。
（備注：受限于研報(bào)發(fā)布時(shí)間，其中所引數(shù)據(jù)、技術(shù)進(jìn)展，均源自2021年的行業(yè)現(xiàn)狀，具體以最新的數(shù)據(jù)、技術(shù)發(fā)展情況為準(zhǔn)。）