早春二月，在中科海鈉位于安徽阜陽的生產(chǎn)車間，隨著制漿、涂布、輥壓、模切等多道工序結(jié)束，一個個合格的鈉離子電池電芯就生產(chǎn)完成了。該產(chǎn)線于2022年11月投產(chǎn)，是全球首條鈉離子電池規(guī)模化量產(chǎn)線。中科海鈉執(zhí)行董事長唐堃告訴《中國電子報》記者，鈉離子電池正處于市場化探索階段，2023年或?qū)⒂瓉砼渴袌鰬谩?/p>

鈉離子電池不是要取代鋰電

鈉離子電池并非新鮮事物。20世紀70年代末，鈉離子電池和鋰離子電池研究幾乎同時進行。與鋰離子電池工作原理相似，鈉離子電池主要依靠鈉離子在正負電極之間移動來工作，是一種二次電池（可充電電池）。

(相關資料圖)

由于材料研發(fā)困難和實際需求有限，鈉離子電池長期停留在實驗室階段且研究進展緩慢。直至近十年，鈉離子電池的相關研究才迎來井噴式增長并在近幾年加速產(chǎn)業(yè)化實踐。

據(jù)賽迪研究院電池儲能產(chǎn)業(yè)研究室研究人員凌黎明介紹，相比鋰離子電池，鈉離子電池具有理論成本低、資源豐富等優(yōu)勢。

從資源儲量上看，鈉的地下儲量排在第六，地殼豐度高達2.75%，分布在全球各地。而鋰元素的地殼豐度僅0.0065%，且絕大多數(shù)分布在美洲。綜合各項材料成本測算，相比鋰離子電池，鈉離子電池材料成本有望降低30%~40%。

從產(chǎn)業(yè)建設端看，鈉離子電池與鋰離子電池原理相同、工藝類似、設備兼容，可以共用產(chǎn)線中絕大多數(shù)的環(huán)節(jié)，從而降低產(chǎn)線建設成本?！扳c離子電池站在鋰離子電池的‘巨人’肩膀上，整個產(chǎn)業(yè)鏈完備。”唐堃說。

然而，有觀點認為，鈉離子電池不過是高價鋰電池的“備胎”，當鋰價回歸常態(tài)后，鈉離子電池競爭力將大大減弱。數(shù)據(jù)顯示，2020年12月至今，碳酸鋰價格從近4.6萬元/噸一路飆升至44.2萬元/噸，漲幅近10倍。

對此，唐堃認為，發(fā)展鈉離子電池有國家戰(zhàn)略考量，同時也有其自身性能獨特的因素。他介紹，鈉離子電池在低溫充電、低溫放電的安全性與環(huán)保特性上具有很大的優(yōu)勢。

電力規(guī)劃設計總院技術產(chǎn)業(yè)中心主任章超介紹，鈉離子電池可以在零下40攝氏度左右運行，在零到百分之百的充電過程中，不易發(fā)生內(nèi)短路，可以大大減少安全隱患。

“鈉離子電池不是要取代鋰離子電池，而是做鋰電池的有益補充。”唐堃說。

在凌黎明看來，鈉離子電池在低速電動車和小型靈活儲能等方面有很大應用空間，將來可成為大規(guī)模儲能和中低續(xù)航新能源汽車的潛在技術。

中國已經(jīng)走在世界前列

目前，全球紛紛布局發(fā)展鈉離子電池：美國能源部明確將鈉離子電池作為儲能電池的發(fā)展體系，歐盟儲能計劃“電池2030”項目將鈉離子電池列在非鋰離子電池體系的首位。與此同時，鈉離子電池也得到了我國政策層面的支持。

近日，工業(yè)和信息化部等六部門聯(lián)合發(fā)布《關于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》，提出聚焦電池低成本和高安全性，加強硬碳負極材料等正負極材料、電解液等主材和相關輔材的研究，開發(fā)高效模塊化系統(tǒng)集成技術，加快鈉離子電池技術突破和規(guī)?；瘧?。

《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》要求，開展鈉離子電池、新型鋰離子電池等關鍵核心技術、裝備和集成優(yōu)化設計研究，研究開展鈉離子電池、固態(tài)鋰離子電池等新一代高能量密度儲能技術試點示范。

隨著“雙碳”目標的提出，新能源汽車、大規(guī)模儲能等領域?qū)︿囯姵匦枨蠹眲U張，鋰電池在資源成本上所面臨的若干挑戰(zhàn)加速了鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進程。同時，應用場景更趨廣泛，也要求加快多元化儲能技術示范應用。

記者在采訪中了解到，在這種情況下，國家密集出臺相關文件，指明有潛力的多元化儲能技術并提出系列發(fā)展保障措施。這將在研究探索、試點示范、商業(yè)化利用和規(guī)模應用等層面，推動包括鈉離子電池在內(nèi)的新型儲能技術多元化發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化。

目前，我國在鈉離子電池方面的研究走在世界前列。凌黎明介紹：“我國在鈉離子電池領域發(fā)表論文數(shù)占全球60%以上?！?/p>

唐堃表示：“我們的產(chǎn)品性能目前是世界上最領先的，電池的循環(huán)周數(shù)能達到6000次，而行業(yè)平均值一般在2000次左右。更難能可貴的是，中國擁有鈉離子電池技術的核心專利，在歐盟、美國、日本獲得授權。我們可以自豪的地說，中國在鈉離子電池領域走在了世界的前列，實現(xiàn)了底層的創(chuàng)新?！?/p>

鈉離子電池“上車”在即？

面對鈉離子電池的廣闊市場前景，國內(nèi)涌現(xiàn)出一批專注于鈉離子電池材料與電芯研發(fā)的初創(chuàng)企業(yè)。同時，鋰電龍頭也開始規(guī)模布局鈉離子電池業(yè)務。據(jù)記者不完全統(tǒng)計，目前已有十余家鋰電企業(yè)押注鈉離子電池賽道。

寧德時代于2021年7月發(fā)布了第一代鈉離子電池及鋰鈉混搭電池包，并多次表示推進鈉離子電池在2023年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。寧德時代相關負責人告訴《中國電子報》記者，該鈉離子電池電芯單體能量密度達160Wh/kg，常溫下充電15分鐘，電量可達80%以上，在零下20攝氏度低溫環(huán)境中，也擁有90%以上的放電保持率；系統(tǒng)集成效率可達80%以上。

寧德時代研究院副院長黃起森表示，在乘用車應用方面，鈉離子電池普遍可以滿足續(xù)航400公里以下的車型需求。此外，通過結(jié)合寧德時代首創(chuàng)的AB電池系統(tǒng)集成技術，還可以實現(xiàn)鈉鋰混搭，使鈉離子電池應用有望擴展到500公里續(xù)航車型。這種續(xù)航車型會面向65%的市場，應用前景非常廣闊，也為鈉離子電池產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化落地提供了條件。

億緯鋰能在2022年底發(fā)布第一代鈉離子電池，目前正準備進入中試環(huán)節(jié)。

孚能科技日前官宣，收到江鈴集團新能源“同意就EV3車型開展鈉離子電池前期適配性預研工作”的通知，相關配置應用鈉離子電池的車型將于2023年上市銷售。

多氟多鈉離子電池已有批量成品下線，正在進行各類檢測，同時也在推進多家車廠的車載測試，未來將根據(jù)市場需求制定生產(chǎn)計劃。

而專注鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn)的中科海鈉更是先行一步，率先實現(xiàn)鈉離子電池規(guī)?；a(chǎn)。2022年9月，中科海鈉與華陽集團聯(lián)合打造的全球首批量產(chǎn)1GWh鈉離子電芯生產(chǎn)線投運；12月，中科海鈉（阜陽）全球首條GWh級鈉離子電池生產(chǎn)線產(chǎn)品下線，并計劃于2023年擴產(chǎn)至3-5GWh。

唐堃將2022年視作鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化元年。他告訴《中國電子報》記者，這不僅因為國內(nèi)率先實現(xiàn)了鈉離子電池電芯的量產(chǎn)，還因為越來越多的廠商開始披露旗下鈉離子電池產(chǎn)品的性能指標。在這一年，鈉離子電池正負極材料、電解液等產(chǎn)業(yè)鏈也初步形成。

唐堃說，2023年鈉離子電池將會迎來批量市場應用，將看到鈉離子電池“上車”。但鈉離子電池還處于市場化的探索階段，雖然大多數(shù)觀點認為它主要適用于低速電動車和儲能領域，但究竟哪個應用場景會最先破冰，還是需要由市場來做“決定”。

凌黎明表示，鈉離子電池關鍵材料和電池制造等相關公司目前多數(shù)處于從中試邁向量產(chǎn)階段。隨著鈉離子電池企業(yè)成功量產(chǎn)和訂單兌現(xiàn)，2023年鈉離子電池有望實現(xiàn)初步產(chǎn)業(yè)化。

研究機構(gòu)EVTank預測，2023年年底，全行業(yè)將形成13.5GWh的鈉離子電池專用量產(chǎn)線產(chǎn)能；到2030年，鈉離子電池的實際出貨量或?qū)⑦_到347.0GWh。

鈉離子電池未來可期

盡管擁有諸多優(yōu)點，但鈉離子電池在商業(yè)化過程中仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。

凌黎明向記者談到，鈉離子電池的劣勢在于能量密度較低、技術成熟度不高和產(chǎn)業(yè)鏈不完善，在產(chǎn)業(yè)化進程中主要面對三大挑戰(zhàn)。一是如何在較短時間內(nèi)優(yōu)化自身性能、提升技術成熟度并完成復雜應用場景的可靠驗證。二是產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈不完善，部分活性材料的規(guī)?；a(chǎn)和穩(wěn)定供應渠道欠缺。三是現(xiàn)階段規(guī)?；a(chǎn)不足導致自身成本優(yōu)勢短期內(nèi)無法發(fā)揮，未來碳酸鋰價格也有可能超預期下行，此種形勢下如何完成潛在應用場景中的滲透至關重要。

“由于尚未形成規(guī)模效應，原材料成本較高，當前并沒有充分體現(xiàn)鈉離子電池的低成本優(yōu)勢。”孚能科技相關人士表示。

唐堃坦言，鈉離子電池能量密度較低，配套供應鏈與產(chǎn)業(yè)鏈不完善，材料體系仍有待提高，這些都是其商業(yè)化進程較為緩慢的關鍵原因。“雖然很多鋰電制造商不缺鈉離子電池的制造能力，鋰電池產(chǎn)線都可以接過來做，但他們需要認真篩選尋找最合適的正負極材料和相應供應商，并完善材料體系，提高電池性能?！碧茍艺f。

談到鈉離子電池的未來，凌黎明建議，要聚焦突破鈉離子電池在基礎研究和產(chǎn)業(yè)化方面的技術瓶頸，有效提升儲能能力，強化資源成本優(yōu)勢，并持續(xù)打造滿足市場需求的特性產(chǎn)品。

唐堃則充滿信心：“我們正在致力提高鈉離子電池的能量密度。我們第一代鈉電產(chǎn)品能量密度可以達到磷酸鐵鋰電池能量密度的70%，第二代要做到88%，第三代就要接近或者超過磷酸鐵鋰電池?！彼诖?，未來政府能夠牽頭，在產(chǎn)業(yè)政策、基礎設施建設、推廣應用等方面，加快推進鈉離子電池先行先試，并出臺免征消費稅等稅收優(yōu)惠政策，激勵企業(yè)加大研發(fā)投入，為鈉離子電池的落地應用注入“新動能”。

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