前言

7月29日，寧德時代新能源科技股份有限公司成功舉行了首場線上發(fā)布會，董事長曾毓群博士發(fā)布了寧德時代的第一代鈉離子電池，同時，創(chuàng)新的鋰鈉混搭電池包也在發(fā)布會上首次亮相。作為寧德時代創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的又一里程碑式成果，鈉離子電池將為能源清潔化和交通電動化提供全新解決方案，推動“碳中和”目標(biāo)早日實現(xiàn)。

受此消息影響，寧德時代今日股價開盤逆勢拉升，最高漲幅達(dá)到7.62%，截至收盤，股價上漲6.05%收報5556.80元，總市值近1.3萬億元。

寧德時代第一代鈉離子電池發(fā)布會亮點

1、材料體系

正極材料：普魯士白，層狀氧化物，體相結(jié)構(gòu)進(jìn)行電荷重排，還有一些表面改性，創(chuàng)新性地對材料體相結(jié)構(gòu)進(jìn)行電荷重排，解決了普魯士白在循環(huán)過程中容量快速衰減這一核心難題;

負(fù)極材料：改性后的硬碳，比容量350mah/g，開發(fā)了具有獨特孔隙結(jié)構(gòu)的硬碳材料，其具有克容量高、易脫嵌、優(yōu)循環(huán)的特性。

電解液：新型電解液制造工藝：設(shè)備可以跟鋰離子電池產(chǎn)線兼容。CATL開發(fā)了適配這樣的正極負(fù)極材料的新型獨特電解液體系，在制造工藝方面可以與目前的鋰離子電池制造工藝和設(shè)備相兼容。

2、電池性能

單體160wh/kg，為目前全球最高水平。15分鐘達(dá)到80%，零下20度還有90%的放電保持率，同時在系統(tǒng)集成效率方面，也可以達(dá)到80%以上。熱穩(wěn)定性超過國家安全要求，在低溫性能和快充方面有明顯優(yōu)勢。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計

AB電池解決方案，鈉離子電池和鋰離子電池同時集成到同一個系統(tǒng)，通過BMS算法控

4、后續(xù)展望

下一代單體能量密度為200wh/kg，2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。

總體來看，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)高功率應(yīng)用場景。

什么是鈉離子電池?

鈉電池其實并非是一種全新的電池技術(shù)路線，最早于20世紀(jì)70年代被首次提出，只是目前仍處于產(chǎn)業(yè)化初期。

在正常的使用情況下，上述充放電過程不會破壞電池的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)，能夠保證電池重復(fù)使用。

從元素周期表來看，鈉與鋰同屬于堿金屬主族，鈉擁有與鋰相似的物理和化學(xué)特性，自然被適合用作電池技術(shù)。

鈉電池與鋰電池具有相似工作原理：依靠鈉離子在正極與負(fù)極之間可逆地遷移實現(xiàn)充放電，正極和負(fù)極均由允許鈉離子可逆地插入和脫出的插入型材料構(gòu)成。

但電池這個系統(tǒng)乍看起來原理簡單，實際上其背后牽扯到材料學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理甚至熱力學(xué)、機(jī)械加工等諸多問題，這也造成了電池行業(yè)想取得革命性突破非常困難。

除了鈉電池之外，2000年誕生的鎂電池，一度被認(rèn)為是取代鋰電池的最佳選擇，但在推廣過程中，同樣因為能量密度與商業(yè)化原因，逐漸沉寂在市場的汪洋里。

但就核心定位而言，鈉電池主打性價比。

正極方面，和鋰離子電池正極不同，鈉離子電池的高價態(tài)過渡金屬選擇多為銅、鐵、鎳、錳等，也有鋰摻雜手段使用。

充放截止電壓多在2.5-4.2V范圍，比容量在70-130mAh/g之間(相對高比容量體系的電壓稍低)。前瞻性的研究還包括引入晶格氧、類似富鋰正極的“富鈉”正極材料(首次比容量超過200mAh/g)構(gòu)建等。

負(fù)極方面，和在鋰離子電池中的行為不同，石墨在含有碳酸酯電解液的鈉離子電池中的可逆比容量卻不足50mAh/g，不足以作為質(zhì)優(yōu)價廉的負(fù)極材料。

相比之下各類無定型碳材料的可逆比容量在200-400mAh/g，甚至還有進(jìn)一步的提升空間。

鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

寧德時代表示，第一代鈉離子電池主要會應(yīng)用于交通和儲能兩大應(yīng)用場景。

在交通方面，寧德時代在電池系統(tǒng)開發(fā)了AB電池系統(tǒng)解決方案，即鈉離子電池與鋰離子電池兩種電池按一定比例進(jìn)行混搭，集成到同一個電池系統(tǒng)里，通過BMS精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制。

AB電池系統(tǒng)解決方案可以彌補(bǔ)了鈉離子電池在現(xiàn)階段的能量密度短板，也發(fā)揮出了它高功率、低溫性能好的優(yōu)勢。以此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，可為鋰鈉電池系統(tǒng)拓展更多應(yīng)用場景。

儲能方面這里無需多做介紹，就是存電。

在生產(chǎn)制造方面，寧德時代研究院副院長黃起森博士介紹，在制造工藝方面，鈉離子電池可以實現(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，寧德時代已啟動相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化布局，2023年將形成基本產(chǎn)業(yè)鏈，同時還歡迎相關(guān)研究機(jī)構(gòu)、上游材料供應(yīng)商和下游電池應(yīng)用端一起參與，共同加速鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈的完善和發(fā)展。

為什么要發(fā)展鈉電池

“發(fā)展鈉離子電池，有望緩解因鋰資源短缺、分布不均引發(fā)的儲能電池發(fā)展受限的問題，作為鋰離子電池的重要補(bǔ)充;還可逐步取代嚴(yán)重污染環(huán)境的鉛酸電池，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值與戰(zhàn)略意義。”

電動車概念在全球范圍內(nèi)火起來了，中國在這方面的步子走得很快，已成為全球純電動車、油電混動車的最大市場，產(chǎn)銷量差不多占全球的一半，而且，全球鋰電池有高達(dá)70%以上是中國制造。

可是這些數(shù)據(jù)是很好看沒錯，但實際上也潛藏一些隱憂，比如中國的鋰礦產(chǎn)量相對較小。目前，鋰產(chǎn)量最大的國家是澳大利亞，其次是南美洲的玻利維亞、智利、阿根廷，北美的墨西哥等，所以中國非常依賴從它們手里進(jìn)口。

最明顯的例子就是鋰時代快速來到，讓這些產(chǎn)鋰國家賺翻了!2014年時，電動車概念還沒起來，沒多少人關(guān)心鋰，每噸的價格才3.8萬，結(jié)果才過幾年就翻了4倍多，2018年最高峰時，每噸16.8萬!現(xiàn)在雖然價格回落一些，差不多是18年的一半，但也算貴。

說白了，現(xiàn)在美國、歐洲國家、日本、韓國這些汽車強(qiáng)國都在爭奪鋰產(chǎn)能，我們在供應(yīng)上難免還是要看人臉色。

因為如果長期高度依賴外國資源的話，很容易造成“卡脖子”問題，不利于我國未來的能源安全。

鈉離子電池具有與鋰離子電池類似儲能原理，但資源豐富、分布廣泛、成本低廉，并且可以沿用現(xiàn)有鋰離子電池的材料及電芯生產(chǎn)工序和生產(chǎn)裝備，被認(rèn)為是大規(guī)模儲能領(lǐng)域的變革性技術(shù)之一。另外，相比于鋰離子電池，雖然鈉離子電池能量密度暫時處于劣勢，但是在功率密度、寬溫和循環(huán)壽命等方面具其有獨特的優(yōu)勢。

在元素周期表中，鈉和鋰屬于同一族(即周期表中同一列)的金屬，有著相近的化學(xué)性質(zhì)，并且鈉比鋰便宜的多——食鹽(氯化鈉)純堿(碳酸鈉)都可以成為鈉的來源。從這個角度講，鈉電池像一條捷徑，繞開了鋰資源瓶頸。

與此同時，在鈉電池中，可以用鋁箔取代銅箔，而鋁箔的成本只有銅箔的1/8左右。

根據(jù)華安證券的測算，在這兩個方面，鈉電池可節(jié)省25.3%的原材料成本。

所以，擺脫稀有金屬對電池材料的成本的束縛就越來越迫切，磷酸鐵鋰電池雖然擺脫了對鎳鈷錳的束縛，但是鑒于對鋰元素價格的不可控，我們依然沒有主動的話語權(quán)。

鈉離子電池市場前景如何 ?

近年來，鈉離子電池的商業(yè)化進(jìn)程正在加快。具體來看，早在2020年6月，寧德時代成立21C實驗室時，便把鈉離子電池作為中短期的三個主要研究方向之一。

此外，中科海鈉已完成的鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用項目主要包括：電動自行車、家庭儲能柜、低速電動車和儲能電站。今年3月，該公司宣布完成億元級A輪融資，投資方為梧桐樹資本。

產(chǎn)品方面，2020年，中科海鈉的鈉離子電池產(chǎn)品實現(xiàn)量產(chǎn)，電芯產(chǎn)能可達(dá)30萬只/月;今年6月28日，中科院物理所與中科海鈉在山西太原推出全球首套1MWh鈉離子電池光儲充智能微網(wǎng)系統(tǒng)。此外，中科海鈉還與華陽集團(tuán)在太原共同投入了年產(chǎn)2000噸的鈉離子電池正、負(fù)極材料生產(chǎn)基地。

此外，國內(nèi)已布局鈉離子電池的企業(yè)包括：欣旺達(dá)已儲備鈉離子電池專利;華陽股份已參股中科海鈉，另計劃分別投資8000萬元與6000萬元，用于建設(shè)2000噸鈉離子電池正極及負(fù)極材料項目;而浙江醫(yī)藥也已參股40%的鈉創(chuàng)新能源。

隨著更多公司的持續(xù)研發(fā)推進(jìn)，鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程或有望進(jìn)一步加速。不過，對于鈉離子電池的發(fā)展前景，目前業(yè)內(nèi)人士看法各不相同。

有業(yè)內(nèi)人士坦言，未來發(fā)展鈉離子電池的企業(yè)數(shù)量可能只有少數(shù)幾家。從技術(shù)層面來看，鈉離子電池確實已到了商業(yè)化應(yīng)用的初期，但鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈目前還遠(yuǎn)未構(gòu)成體系。

此外，胡勇勝向《科創(chuàng)板日報》記者分析認(rèn)為，“目前，鈉離子電池的定位是最具經(jīng)濟(jì)性的高安全儲能電池，規(guī)?；罂勺龅姐U酸電池的價格、鋰離子電池的性能。而我國鈉離子電池目前在材料體系、綜合性能、產(chǎn)業(yè)化速度、示范應(yīng)用方面都已達(dá)國際領(lǐng)先水平，擁有完全獨立自主的知識產(chǎn)權(quán)，有機(jī)會率先在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化與商業(yè)化應(yīng)用?！?/p>

結(jié)語

機(jī)構(gòu)預(yù)計2025年國內(nèi)鈉離子電池潛在應(yīng)用場景的需求量為123GWh，以磷酸鐵鋰電池價格計量，對應(yīng)537億元左右的市場空間。隨著鈉離子電池技術(shù)的不斷進(jìn)步、寧德時代入局推進(jìn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈有望充分受益。

如果隨著電池技術(shù)的不斷進(jìn)步，能夠突破鈉離子電池能量密度的天花板，那么性能更優(yōu)、價格更低、不受稀有金屬限制的新一代電池就會陸續(xù)走進(jìn)我們的生活，當(dāng)下可能更多的還是AB電池(即鈉離子電池與鋰離子電池混搭的模式)。

來源：上海錦町新材料科技整理自網(wǎng)絡(luò)

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