在鋰離子電池主導電池世界30多年后，鈉離子電池開(kāi)始登上歷史舞臺。
鈉離子電池具有原材料資源豐富、易制造、成本低、安全性高等優(yōu)勢，是繼鋰離子電池后又一個(gè)被業(yè)界普遍看好的電池技術(shù)，尤其是近兩年鋰價(jià)暴漲趨勢下，鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程被大大加速。
專(zhuān)注鈉離子電池研發(fā)的研究機構、初創(chuàng )公司紛紛推進(jìn)鈉離子電池項目落地，與此同時(shí)，像寧德時(shí)代、億緯鋰能等鋰電巨頭也開(kāi)始布局鈉離子電池業(yè)務(wù)。巨頭入局、多點(diǎn)開(kāi)花，業(yè)界預計，明年或迎來(lái)鈉離子電池的規模產(chǎn)業(yè)化元年，但在能量密度、材料、成本方面，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化仍面臨諸多挑戰。
業(yè)界苦“鋰”久矣，鈉電池走上臺前
近年來(lái)，新能源汽車(chē)在全球的快速發(fā)展，推動(dòng)著(zhù)鋰電池需求猛增，也帶動(dòng)了上游原材料價(jià)格的不斷上漲。作為鋰離子電池的主要材料，鋰價(jià)漲勢尤其迅猛，以電池級碳酸鋰為例，從2021年初的每噸5-6萬(wàn)元，到2022年11月最高漲至近60萬(wàn)元。
鋰電原材料價(jià)格暴漲，一方面是需求快速增長(cháng)，另一方面，鋰的儲量有限，且分布極不均勻，我國所需要的鋰中80%依賴(lài)進(jìn)口。受疫情和外部環(huán)境影響，國內鋰等原材料進(jìn)口受阻，導致其價(jià)格暴漲，也推漲了終端產(chǎn)品價(jià)格，企業(yè)利潤大幅降低，整車(chē)企業(yè)甚至電池企業(yè)為此都苦不堪言，業(yè)界苦“鋰”可謂久矣。
相比“貴”金屬鋰，同族的鈉要“平民化”得多，儲量豐富，資源多，成本自然就低得多。同時(shí)，相比鋰離子電池，鈉離子電池還具有安全性高、倍率性能好、低溫性能佳的突出優(yōu)勢。安全性高表現在鈉離子電池瞬間發(fā)熱更少、穩定性更好，在短路、針刺、擠壓測試下，無(wú)起火、爆炸;倍率性能好的特性使得鈉離子電池能實(shí)現更快的充電速度;低溫性能佳使得鈉離子電池正常工作溫度范圍可達到-40℃-80℃，可以適應嚴寒環(huán)境下的應用。
在鋰資源短缺、價(jià)格大幅度上漲以及儲能需求旺盛的背景下，迫切需要新型高效的儲能技術(shù)與鋰離子電池形成互補，鈉離子電池適時(shí)走上臺前。目前，在全球各主要國家，鈉離子電池尚處于產(chǎn)業(yè)化的前期研發(fā)和生產(chǎn)階段。我國的鈉離子技術(shù)研發(fā)走在行業(yè)前列，已有多家鈉離子電池企業(yè)在推進(jìn)鈉離子電池制造項目落地。
2022年3月，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》，提出推動(dòng)多元化技術(shù)開(kāi)發(fā)，研究開(kāi)展鈉離子電池技術(shù)試點(diǎn)示范。7月，工信部正式下達首批鈉離子電池行業(yè)標準計劃，在相關(guān)政策的支持下，國內鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程在緊鑼密鼓推進(jìn)中。
巨頭入局、多點(diǎn)開(kāi)花，鈉電池大規模量產(chǎn)在即
面對鈉離子電池的廣闊市場(chǎng)前景，國內涌現出了一批專(zhuān)注于鈉離子電池材料與電芯研發(fā)的初創(chuàng )企業(yè)，例如：中科海鈉、 鈉創(chuàng )新能源、星空鈉電、眾鈉能源、超鈉新能源、上海璞鈉能源、深圳珈鈉能源等，同時(shí)，鋰離子電池企業(yè)也開(kāi)始規模布局鈉離子電池業(yè)務(wù)，例如：寧德時(shí)代、孚能科技、容百科技、億緯鋰能、振華新材料、璞泰來(lái)、翔豐華、多氟多、鵬輝能源、欣旺達、湖南立方新能源等。
2022年9月30日，中科海鈉和華陽(yáng)集團合作的全球首批量產(chǎn)1GWh鈉離子電芯生產(chǎn)線(xiàn)正式投運;10月11日，傳藝科技表示，公司鈉離子電池項目各生產(chǎn)設備及裝置安裝調試進(jìn)展順利，已具備中試生產(chǎn)條件、即將投產(chǎn)運行;10月12日，多氟多表示，公司鈉離子電池已有小批量成品下線(xiàn)，正在進(jìn)行各類(lèi)檢測，同時(shí)，多氟多的電解液材料六氟磷酸鈉已經(jīng)商業(yè)化量產(chǎn)，具備年產(chǎn)千噸的穩定生產(chǎn)能力;11月29日，中科海鈉(阜陽(yáng))全球首條GWh級鈉離子電池生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)品下線(xiàn);鋰電巨頭寧德時(shí)代自去年發(fā)布單體能量密度達到160Wh/kg的第一代鈉離子電池后，于近日表示，正致力于推進(jìn)鈉離子電池在2023年實(shí)現產(chǎn)業(yè)化;孚能科技也計劃于2023年推出其第一代鈉離子電池產(chǎn)品。
從目前公開(kāi)的消息來(lái)看，我國已率先實(shí)現鈉離子電池上游材料與電芯的量產(chǎn)，形成了初步的產(chǎn)業(yè)鏈。從生產(chǎn)制造環(huán)節來(lái)看，鈉離子電池與鋰離子電池原理結構相似，很多產(chǎn)線(xiàn)都可以共用，在產(chǎn)能、設備的投入建設上可以快速切換上量。業(yè)界預計，2023年或迎來(lái)鈉離子電池的大規模量產(chǎn)期，產(chǎn)業(yè)化元年到來(lái)。
降低成本、提升密度，儲能應用前景廣闊
盡管鈉資源豐富，碳酸鈉價(jià)格低廉(碳酸鈉幾千元每噸，碳酸鋰幾十萬(wàn)元每噸)，理論上鈉離子電池成本會(huì )更低，但由于目前產(chǎn)業(yè)鏈還不夠成熟，上游材料尚未實(shí)現大規模量產(chǎn)，價(jià)格偏高，所以導致鈉離子電池在整體成本上仍較高。“現在鈉離子電池的商業(yè)化進(jìn)程主要取決于它的成本下降幅度，這有賴(lài)于包括正極材料、負極材料、電解液等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節的完善配套，尚需要大量資金投入。”一位業(yè)內人士指出。
另一方面，鈉離子電池在能量密度上尚不及鋰離子電池，寧德時(shí)代表示已可以實(shí)現160Wh/kg的能量密度，接近磷酸鐵鋰電池密度，但距離三元鋰電池能量密度還有一定差距。因此，對于電池能量密度要求較高的電動(dòng)汽車(chē)應用，鈉離子電池目前還無(wú)法與鋰離子電池相提并論。
對于注重成本的儲能、小型電動(dòng)設備、低速電動(dòng)車(chē)等應用領(lǐng)域，隨著(zhù)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完善，成本下降，或將迎來(lái)廣闊的應用空間。尤其是儲能應用，對安全性要求較高，鈉離子電池本身所具有的優(yōu)異的熱穩定性使它成為未來(lái)儲能應用的理想選擇。目前，江蘇溧陽(yáng)、山西太原、內蒙古烏蘭察布、安徽阜陽(yáng)等全國多地已建成或在建多座鈉離子電池儲能項目，業(yè)內人士認為鈉離子在儲能領(lǐng)域的應用會(huì )比鋰離子電池前期走過(guò)的路徑更快。
研究機構EVTank聯(lián)合中國電池產(chǎn)業(yè)研究院共同發(fā)布的《中國鈉離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)(2022年)》預測，鈉離子電池理論市場(chǎng)空間到2026年會(huì )達到369.5GWh。在鋰材料嚴重不足的大背景下，單靠鋰離子電池，將無(wú)法支撐我國消費電子、新能源汽車(chē)、儲能這三大市場(chǎng)需求，而具有寬溫區、高倍率、易制造、低成本、高安全等優(yōu)勢的鈉離子電池就成為鋰離子電池的有益補充，在雙碳目標下，新型儲能市場(chǎng)增長(cháng)潛力巨大，鈉離子電池將迎來(lái)廣闊應用前景。
