2月23日，2023年“電動(dòng)中國(guó)”系列論壇——“第二屆全國(guó)鈉電池研討會(huì)”及“天目湖先進(jìn)電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新論壇暨固態(tài)電池研討會(huì)”在溧陽市舉行，來自全國(guó)各地的上千名新能源領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者、企業(yè)家、基金投資人濟(jì)濟(jì)一堂，共同探討新型儲(chǔ)能技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。
武漢格瑞斯新能源有限公司是2016年開始進(jìn)行材料相關(guān)研發(fā)設(shè)備和鋰電池實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開發(fā)，經(jīng)過多年的積累武漢格瑞斯現(xiàn)已成為新能源和新材料基礎(chǔ)研究、小試與中試、整體解決方案規(guī)劃者和提供者，武漢格瑞斯助力鈉電，推動(dòng)鈉離子電池發(fā)展。
 
最近，電池級(jí)碳酸鋰的價(jià)格一路飛漲。在一年多的時(shí)間里，從4萬元/噸漲到了接近50萬元/噸，翻了十多倍。在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大背景下，新能源汽車和儲(chǔ)能應(yīng)用持續(xù)超預(yù)期發(fā)展，鋰資源的重要性不言而喻。
 
 


然而，鋰元素的地殼豐度僅為0.006%，且大多數(shù)集中在南美洲。另外，全球大多數(shù)的鋰資源豐度太低，目前來看沒有開采的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。人們不禁擔(dān)憂，如果鋰資源用完了怎么辦？在這樣背景下，鈉離子電池走進(jìn)了公眾的視野。

鈉與鋰處周期表同族，有很多類似的性質(zhì)，由于鈉的原子質(zhì)量和半徑遠(yuǎn)大于鋰，故而鈉離子電池的能量密度難以望其項(xiàng)背。但鈉元素的自然界豐度是鋰的一千多倍，成本上絕對(duì)有優(yōu)勢(shì)。

鋰元素是最輕的金屬，鋰電池可能是理論上最輕便的電池，鈉離子電池雖完全不能相比，但也有自己的用途。正如《孤勇者》所說，“誰說站在光里的才算英雄”，今天，我們也聊聊并不完美的鈉離子電池。

一、鈉離子電池，陪跑50年終獲重視

通過復(fù)盤歷史，我們往往可以發(fā)現(xiàn)，一個(gè)行業(yè)的發(fā)展，往往是從“不計(jì)成本”開始，到“降本增效”，再到“斤斤計(jì)較”。鈉離子電池的發(fā)展也是如此。

上世紀(jì)70年代，鈉離子電池（鈉硫電池）和鋰電池幾乎同時(shí)問世。然而，在之后的50年時(shí)間里，鋰電池展現(xiàn)出了自身優(yōu)異的性能，贏得了絕大多數(shù)研究者和生產(chǎn)企業(yè)的青睞，得到了迅速的發(fā)展。由于鋰電池過于成功，鈉離子電池一直默默陪跑，直到近10年來，鋰電池越來越貴，鈉離子電池才重獲重視。

長(zhǎng)期來看，鈉離子電池?fù)碛型?u>磷酸鐵鋰比肩的潛力，疊加其低成本優(yōu)勢(shì)，有望在能量密度要求不高的低速電動(dòng)車和儲(chǔ)能領(lǐng)域占據(jù)一席之地。從成本角度考量，一方面，鈉離子電池中不需使用昂貴的過渡金屬；另一方面，鈉離子電池中正負(fù)極集流體均可采用廉價(jià)的鋁箔，替代了原先鋰離子 電池中較貴的銅制負(fù)極集流體；另外，鈉離子電池電解質(zhì)中溶質(zhì)用量可大大減少。根據(jù)中科海納官網(wǎng)，鈉離子電池的成本有望比鋰電池成本降低30%以上。




二、一個(gè)去汽車，一個(gè)去儲(chǔ)能，他們都有光明的未來

鈉離子電池和鋰電池并非冤家對(duì)頭，反而有著非常好的互補(bǔ)關(guān)系。就鋰電池而言，除了前文提到了鋰資源不足的“緊箍咒”以外，還存在著很多在技術(shù)上難以完全解決的問題：
· 從性能看，三元正極電池能量密度高，但循環(huán)壽命較差；
· 磷酸鐵鋰正極電池循環(huán)壽命高，但能量密度較低；
· 錳酸鋰正極電池工作電壓高，但能量密度和循環(huán)壽命都較差。
· 鋰離子電池。特別是磷酸鐵鋰電池在低溫下易發(fā)生嚴(yán)重的容量衰減，且容易在極端環(huán)境下失效，需要一套溫度控制系統(tǒng)。

而目前，現(xiàn)有鈉離子電池體系的能量密度已逼近磷酸鐵鋰，循環(huán)壽命也在逐漸提升當(dāng)中。其次，從安全性看，由于鈉離子電池的熱失控起始溫度略高于鋰離子電池，因此電芯層面的安全性有較大的提升。


基于其性能上的差異，鋰離子電池和鈉離子有望形成錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)。錯(cuò)位為主，競(jìng)爭(zhēng)為輔。鋰離子電池主要用于電動(dòng)車、消費(fèi)3C等對(duì)成本相對(duì)不太敏感、但對(duì)能量密度非常敏感的領(lǐng)域；鈉離子電池有望在對(duì)能量密度要求不高、成本敏感性較強(qiáng)、對(duì)體積不太敏感的儲(chǔ)能、低速交通工具以及部分低續(xù)航乘用車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)替代和應(yīng)用，未來還存在著“鋰鈉混搭”的可能性。


 

三、一根藤上的兩個(gè)瓜，產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)用率高

全球鈉離子電池研究的熱潮起始于2010年，我國(guó)的鈉離子電池研究和產(chǎn)業(yè)化處于領(lǐng)先地位，國(guó)內(nèi)鈉離子電池企業(yè)可分為兩類：
· 科研院所自研技術(shù)轉(zhuǎn)化創(chuàng)建的初創(chuàng)企業(yè)，以中科海鈉為代表；
· 鋰離子電池成熟企業(yè)，切入鈉離子電池賽道參與競(jìng)爭(zhēng)，以寧德時(shí)代（300750）為代表。

鈉離子電池組成與鋰離子電池類似，主要由正極、負(fù)極、電解液、隔膜幾大部分組成。雖然鈉離子電池的技術(shù)路徑尚不完全統(tǒng)一，但整體來看，其產(chǎn)業(yè)鏈和鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈還是大同小異。

研究表明，鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)用率達(dá)80%。正負(fù)極材料方面，層狀金屬氧化物和聚陰離子化合物分別與三元電池和磷酸鐵鋰電池同體系，均有良好產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)，而普魯士藍(lán)類似物較為獨(dú)特，缺少產(chǎn)業(yè)鏈的配套資源。另外，鈉離子電池在集流體鋁箔、電解液、隔膜、電池組裝等產(chǎn)業(yè)鏈均可直接使用現(xiàn)有鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈?？偠灾?，雖然當(dāng)前鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)成熟度還有待提升，但是鈉離子電池一直站在巨人的肩膀之上，已經(jīng)贏在了起跑線上。

四、純堿鋁箔有望提前“錄取”

鈉離子電池，當(dāng)然離不開鈉元素，純堿（即碳酸鈉）可能是其最主要的來源。當(dāng)前純堿價(jià)格僅3000元/噸，只相當(dāng)于碳酸鋰價(jià)格的1/150，具有很大的成本優(yōu)勢(shì)。根據(jù)平安證券的預(yù)測(cè)，到2025年，250GW/h的電池市場(chǎng)空間對(duì)應(yīng)大約14-72萬噸電池級(jí)碳酸鈉新增需求（不同的正極材料體系對(duì)純堿的需求不同），如果要是算上電解液，市場(chǎng)空間還會(huì)更大，有望占到純堿總需求的3%-5%。

另外，目前鋰電池的正負(fù)極的集流體分別是鋁箔和銅箔。由于鈉離子不會(huì)與鋁形成合金，因此鈉離子電池的正負(fù)極的集流體均可以使用成本更低的鋁箔。鈉離子電池集流體鋁箔不同于一般鋁箔，技術(shù)壁壘較高，但與鋰電池基本相同，性能要求基本接近。根據(jù)平安證券的預(yù)測(cè)，到2025年，250GW/h的電池市場(chǎng)空間對(duì)應(yīng)大約20萬噸的電池鋁箔，國(guó)內(nèi)電池鋁箔行業(yè)有望實(shí)現(xiàn)大躍進(jìn)式的發(fā)展。