近日，國內(nèi)動(dòng)力電池龍頭寧德時(shí)代新能源有限公司(以下簡(jiǎn)稱“寧德時(shí)代”，300750.SZ)在互動(dòng)平臺(tái)上回答投資者提問時(shí)稱，正致力推進(jìn)鈉離子電池在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

(資料圖片)

9月16日，澎湃新聞?dòng)浾邚闹槿耸刻幜私獾?，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(shí)代預(yù)計(jì)于明年投產(chǎn)的鈉離子電池中，既有用于電動(dòng)汽車的鈉離子動(dòng)力電池，也有用于儲(chǔ)能電站的鈉離子儲(chǔ)能電池。

據(jù)了解，鈉離子電池是一種依靠鈉離子在正負(fù)極間移動(dòng)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(shí)，鈉離子從正極脫出，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極；放電時(shí)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(jì)70年代，甚至略早于鋰離子電池，但在20世紀(jì)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(tái)。

2021年7月29日，寧德時(shí)代發(fā)布了其第一代鈉離子電池，據(jù)公司在發(fā)布會(huì)中介紹，電池電芯單體能量密度達(dá)到160Wh/kg；常溫下充電15分鐘，電量可達(dá)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(dá)80%以上。寧德時(shí)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?dòng)浾邚亩辔粯I(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(shì)，目前三元鋰電池的電芯單體能量密度能達(dá)到200—350 Wh /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(shì)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(duì)于稀缺的鋰資源，可謂豐富。國內(nèi)電池用碳酸鋰平均價(jià)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(jià)格常年處于3000元/噸以內(nèi)的水平。

此外，鈉離子電池正負(fù)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(yīng)，因此鋰離子電池的負(fù)極只能用價(jià)格更昂貴的銅箔。

中國化學(xué)與物理電源協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)劉彥龍?jiān)诮邮芘炫刃侣動(dòng)浾卟稍L時(shí)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(shí)代表示，鈉離子電池可以實(shí)現(xiàn)與鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備、工藝兼容，產(chǎn)線可進(jìn)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(shí)代開發(fā)了AB電池解決方案，可實(shí)現(xiàn)鈉離子電池與鋰離子電池的集成混合共用。

負(fù)極硬碳材料或率先產(chǎn)業(yè)化

不過，劉彥龍對(duì)澎湃新聞?dòng)浾弑硎?，“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(shí)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(duì)電池的正負(fù)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(shí)現(xiàn)的原因。

國內(nèi)資訊公司DeepTech的報(bào)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(kuò)散速率較低，反映在電池性能上，電池的理論容量和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征較為遜色，需要正極材料的改性實(shí)現(xiàn)。目前，層狀氧化物、聚陰離子化合物和普魯士藍(lán)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(shí)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(shì)。但鈉離子電解液易燃，負(fù)極鈉枝晶生長(zhǎng)容易導(dǎo)致短路，這些安全問題需要由負(fù)極材料和電解液材料予以解決。目前鈉離子電池的負(fù)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(shí)代研究院副院長(zhǎng)黃起森博士此前介紹，寧德時(shí)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(lán)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(duì)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難題。在負(fù)極材料方面，寧德時(shí)代開發(fā)了具有獨(dú)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(shí)代表示，其開發(fā)了適配正極負(fù)極材料的新型獨(dú)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(lán)材料為例，DeepTech的報(bào)告指出，目前普魯士藍(lán)材料通常以共沉淀法制備，在實(shí)現(xiàn)規(guī)?；苽淝?，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(fù)極的硬碳材料更有望率先實(shí)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(fù)極材料的一個(gè)性能指標(biāo)，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(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性不高和壓實(shí)密度低的問題。低庫倫效率將嚴(yán)重影響電池容量，需要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、陽離子摻雜、表面功能化和預(yù)鈉化等手段予以改善。

鈉離子電池于寧德時(shí)代的意義何在？

9月16日A股收盤時(shí)，寧德時(shí)代股價(jià)報(bào)收410.00元，跌1.05%，市值為10005億元，當(dāng)日其市值一度跌破萬億紅線。而自8月24日至目前的16個(gè)交易日，寧德時(shí)代的股價(jià)處于單邊下行狀態(tài)，股價(jià)由524元每股一路跌至目前水平，跌幅達(dá)21.8%，市值蒸發(fā)約3400億元。

在業(yè)內(nèi)人士看來，從時(shí)間線來看，寧德時(shí)代股價(jià)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(dòng)汽車的美國消費(fèi)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(dòng)汽車電池制造商在美國生產(chǎn)電池，可獲得每千瓦時(shí)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(shí)電池10美元的稅收抵免。

對(duì)寧德時(shí)代為首的國內(nèi)動(dòng)力電池廠商而言，這一政策一方面意味著美國的電動(dòng)汽車市場(chǎng)空間大幅縮減，另一方面，其未來將或面對(duì)美國本土建廠的動(dòng)力電池廠商在電池成本上的競(jìng)爭(zhēng)壓力。

而在國內(nèi)的動(dòng)力電池市場(chǎng)，寧德時(shí)代繼續(xù)面對(duì)著競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的圍堵。中國動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的8月國內(nèi)動(dòng)力電池裝機(jī)數(shù)據(jù)顯示，寧德時(shí)代、比亞迪、中創(chuàng)新航分列前三，其中，寧德時(shí)代裝機(jī)量為12.99GWh，占比46.8%；比亞迪裝機(jī)量為6.08GWh，占比21.9%。

但在磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量上，寧德時(shí)代的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)已不再明顯。8月，寧德時(shí)代的磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量為7.34GWh，占比42.65%，比亞迪裝機(jī)量則為6.05GWh，占比35.18%。7月，比亞迪一度以6.01GWh的裝機(jī)量、41.9%的市場(chǎng)占比超越寧德時(shí)代位列第一。

不少業(yè)內(nèi)人士指出，在電動(dòng)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(bǔ)充，并不能徹底改變電動(dòng)汽車電池的發(fā)展方向，但對(duì)目前的市場(chǎng)格局會(huì)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(huì)具有較大的市場(chǎng)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(jià)格飆漲的情況下，寧德時(shí)代推進(jìn)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(yīng)商發(fā)出信號(hào)，未來鋰電池原料的需求增長(zhǎng)或許會(huì)放緩，從而平穩(wěn)甚至拉低鋰電池原料價(jià)格。

此外，以鈉離子電池的綜合性能來看，相較于電動(dòng)汽車，其更適合的場(chǎng)景或許是儲(chǔ)能。

在上周于杭州召開的第十二屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)上，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《2022年中國儲(chǔ)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(chǔ)能的應(yīng)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(chǔ)能系統(tǒng)已在太原正式投入運(yùn)營(yíng)。

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(xiàng)重點(diǎn)要求(2022年版)(征求意見稿)》，文件提出，“中大型電化學(xué)儲(chǔ)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(dòng)力電池；選用梯次利用動(dòng)力電池時(shí)，應(yīng)進(jìn)行一致性篩選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評(píng)估?！?/p>

這意味著在與鋰離子儲(chǔ)能電池競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，鈉離子儲(chǔ)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(tái)，儲(chǔ)能容量電費(fèi)試點(diǎn)及現(xiàn)貨市場(chǎng)交易試點(diǎn)的開展，可再生能源配儲(chǔ)能及共享儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)的推進(jìn)，儲(chǔ)能市場(chǎng)在國內(nèi)方興未艾。這也成為寧德時(shí)代在電動(dòng)汽車外的又一重要戰(zhàn)場(chǎng)。

寧德時(shí)代今年上半年財(cái)務(wù)報(bào)告顯示，上半年，其儲(chǔ)能系統(tǒng)營(yíng)業(yè)收入達(dá)到127.3億元，占營(yíng)業(yè)收入的11.3%，儲(chǔ)能系統(tǒng)收入同比增長(zhǎng)171.41%。

標(biāo)簽： 鋰離子電池 電動(dòng)汽車 能量密度