近日，國內(nèi)動力電池龍頭寧德時代新能源有限公司（以下簡稱“寧德時代”）在互動平臺上回答投資者提問時稱，正致力推進鈉離子電池在2023年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
9月16日，澎湃新聞記者從知情人士處了解到，所謂鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化，不僅包括電池的量產(chǎn)，還包括上游產(chǎn)業(yè)鏈的建成。而在寧德時代預計于明年投產(chǎn)的鈉離子電池中，既有用于電動汽車的鈉離子動力電池，也有用于儲能電站的鈉離子儲能電池。
據(jù)了解，鈉離子電池是一種依靠鈉離子在正負極間移動來完成充放電的二次電池，其電池工作原理與鋰離子電池相似。充電時，鈉離子從正極脫出，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極；放電時相反。 在全球范圍內(nèi)，鈉離子電池技術(shù)的研究可追溯到上世紀70年代，甚至略早于鋰離子電池，但在20世紀90年代，鋰離子電池由于其更優(yōu)異的性能成功商業(yè)化。鈉離子電池的發(fā)展一度沉寂，2010年以來，伴隨著鋰資源的緊缺、鋰離子電池的安全問題，鈉離子電池又再度登上舞臺。
2021年7月29日，寧德時代發(fā)布了其第一代鈉離子電池，據(jù)公司在發(fā)布會中介紹，電池電芯單體能量密度達到160Wh/kg；常溫下充電15分鐘，電量可達80%以上；在-20°C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。寧德時代表示，第二代鈉離子電池電芯單體能量密度將突破200Wh/kg。
澎湃新聞記者從多位業(yè)內(nèi)人士處了解到，跟鋰離子電池相比，在能量密度方面，鈉離子電池并不太占優(yōu)勢，目前三元鋰電池的電芯單體能量密度能達到200—350Wh/kg,但鈉離子電池在低溫性能、快充、安全性方面理論上更為優(yōu)異。 而鈉離子電池的突出優(yōu)勢更表現(xiàn)在原料成本方面。鈉元素在地殼元素含量中排名第六，相對于稀缺的鋰資源，可謂豐富。國內(nèi)電池用碳酸鋰平均價格從2020年的約4萬元/噸漲至目前的約50萬元/噸，而工業(yè)碳酸鈉的平均價格常年處于3000元/噸以內(nèi)的水平。
此外，鈉離子電池正負極集流體可用鋁箔，而由于鋁制集流體在低電位下易與鋰發(fā)生合金反應，因此鋰離子電池的負極只能用價格更昂貴的銅箔。
中國化學與物理電源協(xié)會秘書長劉彥龍在接受澎湃新聞記者采訪時稱，從理論上而言，鈉離子電池相較于鋰離子電池材料成本能夠下降約30%左右。 而在制造工藝方面，寧德時代表示，鈉離子電池可以實現(xiàn)與鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備、工藝兼容，產(chǎn)線可進行快速切換，完成產(chǎn)能快速布局。在電池系統(tǒng)集成方面，寧德時代開發(fā)了AB電池解決方案，可實現(xiàn)鈉離子電池與鋰離子電池的集成混合共用。
負極硬碳材料或率先產(chǎn)業(yè)化
不過，劉彥龍對澎湃新聞記者表示，“目前鈉離子電池的各種材料主要以各研發(fā)企業(yè)自主開發(fā)為主，實際成本仍然比鋰離子電池高，需要產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，降低配套材料的制造成本?！? 在業(yè)內(nèi)人士看來，鈉離子電池對電池的正負極材料、電解液材料提出了更高的要求，這也成為其產(chǎn)業(yè)化遲遲未能實現(xiàn)的原因。
國內(nèi)資訊公司Deep Tech的報告指出，一方面，相較于鋰離子，鈉離子質(zhì)量和半徑更大，離子擴散速率較低，反映在電池性能上，電池的理論容量和反應動力學特征較為遜色，需要正極材料的改性實現(xiàn)。目前，層狀氧化物、聚陰離子化合物和普魯士藍類化合物是鈉離子正極材料的三種主要發(fā)展方向。
另一方面，盡管鈉離子電池內(nèi)阻較大，短路時瞬間放熱量較鋰離子電池少，溫升較低，在安全性方面有先天優(yōu)勢。但鈉離子電解液易燃，負極鈉枝晶生長容易導致短路，這些安全問題需要由負極材料和電解液材料予以解決。目前鈉離子電池的負極材料主要有無定形碳（硬碳，軟碳）、合金類、過渡金屬氧化物等。
在鈉離子電池的材料選用上，據(jù)寧德時代研究院副院長黃起森博士此前介紹，寧德時代采用了克容量較高的普魯士白材料（普魯士白屬于普魯士藍類化合物中的一種，由于鈉含量高而呈現(xiàn)白色，稱為普魯士白）作為正極材料，對材料體相結(jié)構(gòu)進行電荷重排，解決了普魯士白在循環(huán)過程中容量快速衰減這一難題。在負極材料方面,寧德時代開發(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。
電解液方面，寧德時代表示，其開發(fā)了適配正極負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。 但這些材料的規(guī)?；苽淠壳叭匀幻媾R不小挑戰(zhàn)。以正極的普魯士藍材料為例，Deep Tech的報告指出，目前普魯士藍材料通常以共沉淀法制備，在實現(xiàn)規(guī)模化制備前，需要解決這一制備方法帶來的結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)缺陷、生產(chǎn)效率低下的問題。
而據(jù)中金公司分析，負極的硬碳材料更有望率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化突圍。硬碳是一種即使在2800攝氏度高溫以上也難以石墨化的碳。但硬碳材料也存在首次庫倫效率（量化鋰電池負極材料的一個性能指標，即電池在首次充放電循環(huán)中放電容量與充電容量的比值）低、長循環(huán)穩(wěn)定性不高和壓實密度低的問題。低庫倫效率將嚴重影響電池容量，需要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計、陽離子摻雜、表面功能化和預鈉化等手段予以改善。
鈉離子電池于寧德時代的意義何在？
9月16日A股收盤時，寧德時代股價報收410.00元，跌1.05%，市值為10005億元，當日其市值一度跌破萬億紅線。而自8月24日至目前的16個交易日，寧德時代的股價處于單邊下行狀態(tài)，股價由524元每股一路跌至目前水平，跌幅達21.8%，市值蒸發(fā)約3400億元。 在業(yè)內(nèi)人士看來，從時間線來看，寧德時代股價的大幅下跌與美國聯(lián)邦政府8月中旬通過的《通貨膨脹削減法案》不無關(guān)系。
根據(jù)該法案，購買電動汽車的美國消費者可享受7500美元的新稅收抵免，但必須滿足相關(guān)條件，包括50%的關(guān)鍵電池材料部件必須在美國或與美國簽訂自由貿(mào)易協(xié)定的國家生產(chǎn)，2024年至2029年每年遞增10%，直至100%；電池中必須至少有40%的關(guān)鍵礦物原料在美國或與美國簽訂自由貿(mào)易協(xié)定的國家開采或提煉，2024年至2029年每年遞增10%，直至80%。 不僅如此，根據(jù)這一法案，電動汽車電池制造商在美國生產(chǎn)電池，可獲得每千瓦時電池35美元的稅收抵免，而電池模塊生產(chǎn)商還將獲得每千瓦時電池10美元的稅收抵免。
對寧德時代為首的國內(nèi)動力電池廠商而言，這一政策一方面意味著美國的電動汽車市場空間大幅縮減，另一方面，其未來將或面對美國本土建廠的動力電池廠商在電池成本上的競爭壓力。 而在國內(nèi)的動力電池市場，寧德時代繼續(xù)面對著競爭對手的圍堵。中國動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的8月國內(nèi)動力電池裝機數(shù)據(jù)顯示，寧德時代、比亞迪、中創(chuàng)新航分列前三，其中，寧德時代裝機量為12.99GWh，占比46.8%；比亞迪裝機量為6.08GWh，占比21.9%。
但在磷酸鐵鋰電池裝機量上，寧德時代的絕對優(yōu)勢已不再明顯。8月，寧德時代的磷酸鐵鋰電池裝機量為7.34GWh，占比42.65%，比亞迪裝機量則為6.05GWh，占比35.18%。7月，比亞迪一度以6.01GWh的裝機量、41.9%的市場占比超越寧德時代位列第一。
不少業(yè)內(nèi)人士指出，在電動汽車領(lǐng)域，從技術(shù)角度看，鈉離子電池是鋰離子電池的補充，并不能徹底改變電動汽車電池的發(fā)展方向，但對目前的市場格局會形成一定沖擊。在3—5萬元的微型純電汽車領(lǐng)域，鈉離子電池會具有較大的市場前景。
不僅如此，在以碳酸鋰為代表的鋰離子電池上游原料價格飆漲的情況下，寧德時代推進鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化，在某種意義上，能夠給鋰離子電池上游原料供應商發(fā)出信號，未來鋰電池原料的需求增長或許會放緩，從而平穩(wěn)甚至拉低鋰電池原料價格。 此外，以鈉離子電池的綜合性能來看，相較于電動汽車，其更適合的場景或許是儲能。 在上周于杭州召開的第十二屆中國國際儲能大會上，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會發(fā)布的《2022年中國儲能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展白皮書》中指出，“鈉離子電池在能量密度上與磷酸鐵鋰電池有重疊的區(qū)間，充電快、寬溫域、環(huán)境友好和高安全性，使得鈉離子電池能夠更好地勝任大規(guī)模儲能的應用?！?021年6月28日，中科海納打造的全球首套1MWh的鈉離子電池儲能系統(tǒng)已在太原正式投入運營。
今年6月底，國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求（2022年版）（征求意見稿）》，文件提出，“中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池；選用梯次利用動力電池時，應進行一致性篩選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進行安全評估?！? 這意味著在與鋰離子儲能電池競爭時，鈉離子儲能電池也獲得了更多政策空間。 隨著國家相關(guān)支持政策的密切出臺，儲能容量電費試點及現(xiàn)貨市場交易試點的開展，可再生能源配儲能及共享儲能項目建設(shè)的推進，儲能市場在國內(nèi)方興未艾。這也成為寧德時代在電動汽車外的又一重要戰(zhàn)場。
寧德時代今年上半年財務報告顯示，上半年，其儲能系統(tǒng)營業(yè)收入達到127.3億元，占營業(yè)收入的11.3%，儲能系統(tǒng)收入同比增長171.41%。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
