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近兩年，隨著鋰電池原材料碳酸鋰價格持續(xù)飆升、鋰資源爭奪戰(zhàn)升級，很多企業(yè)為了控制產(chǎn)品成本和利潤，不得不開始尋求其他出路。對比之下，鈉離子電池因資源豐富、成本更優(yōu)，吸引了廣泛產(chǎn)學研單位和企業(yè)加碼布局。

江蘇海基新能源股份有限公司總經(jīng)理、總工程師葛科表示：鈉離子電池短時間內(nèi)無法取代鋰離子電池，鈉離子電池的目標是搶占鉛酸電池市場！

01 鋰電池為何熱衷跨界鈉電池？

多位專家分享行業(yè)發(fā)展趨勢提到，目前從事鈉離子電池相關(guān)企業(yè)已超過150多家，其中大部分是從鋰電池行業(yè)跨界而來。葛科認為，其背后原因體現(xiàn)在幾個方面。

第一，鈉電池和鋰電池其實有很多相似之處，在技術(shù)研發(fā)來說，鈉電池的一些工藝流程、控制方法，確實跟鋰電池非常類似。

第二，在開發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)兩者并不矛盾甚至是相輔相成的關(guān)系。從性能來看，鈉電池在寬溫性能比較好、能量密度等方面表現(xiàn)出色，例如目前?；履茉撮_發(fā)的鈉電池寬溫性非常好，零下40度在0.5C或1C的充放倍率條件下，鈉離子電池深度放電可以做到90%左右，最難得的是鈉離子電池在零下20度仍然可以充電，而鋰電池無法與之媲美。“所以我覺得未來鈉電池一定在市場應用中有一席之地，而且是增量很大的市場機遇。”

第三，當下電力儲能領(lǐng)域所采用的電芯以方形鋰電池為主，這類電池產(chǎn)線兼容性和靈活性比較差，然而產(chǎn)品每年更新迭代速度卻尤為迅猛。“基本上一兩年就會發(fā)生規(guī)格或型號迭代，前期的一些產(chǎn)線就需要大改造，否則只能閑置或淘汰報廢，產(chǎn)能產(chǎn)線的高額投資將造成浪費。”

葛科表示，企業(yè)開發(fā)鈉離子電池可以將鋰電池淘汰的設備重新利用起來，大大降低了鈉電池產(chǎn)能設備投資購置成本。

鈉電池的一些生產(chǎn)工藝、電池材料結(jié)構(gòu)細節(jié)等跟鋰電池仍有明顯的差別，完全把鋰電池工藝套用到鈉電池是行不通的，比如涂布、化成等等，還需要時間去沉淀去摸索。

02 多重技術(shù)路線如何抉擇？

據(jù)了解，目前鈉離子電池主要存在三個正極材料體系，分別是層狀氧化物、聚陰離子、普魯士藍或普魯士白。

“鈉離子電池的商業(yè)化主要取決于正極材料進步程度，”葛科說，“目前鈉離子電池的正極材料還是會面臨一些問題，無論對于產(chǎn)業(yè)界還是學術(shù)界來說，材料的升級改造還有很長的一段路要走。”

首先，普魯士藍或普魯士白含有氰化物，氰化物屬于劇毒物質(zhì)，若選用這類材料做鈉離子電池、則后期生產(chǎn)過程中的環(huán)保代價將會非常高，管理不慎可能引起大面積中毒。而且，葛科進一步指出，普魯士藍對應的材料體系中還含有結(jié)晶水，對于電池整體性能和生產(chǎn)制造也存在不利影響。

其次，層狀氧化物正極材料也分為幾條技術(shù)路線，P2型層狀氧化物難點在于高電壓穩(wěn)定性差。據(jù)了解，由于目前產(chǎn)業(yè)不成熟、原材料生產(chǎn)工藝標準不統(tǒng)一，導致產(chǎn)品規(guī)格或質(zhì)量差異較大，而這類材料內(nèi)部的一點點問題都可能在鈉離子電池充電過程中被放大，導致電池內(nèi)部材料結(jié)構(gòu)被破壞，繼而令電池容量迅速衰減。海基新能源目前也在探索開發(fā)P2型層狀氧化物結(jié)構(gòu)，希望解決這類問題推進產(chǎn)業(yè)化進程。

目前相對成熟的技術(shù)路線，是?；履茉催x擇的O3型層狀氧化物，葛科表示：O3型層狀氧化物噸級的量產(chǎn)產(chǎn)線，就非常有望推動鈉離子電池成本下降。

但盡管前期大家普遍看好鈉離子電池的各類優(yōu)勢，但鈉離子電池目前仍然無法用于市場增速最快的電力儲能，最大障礙就在于其能量密度的制約，據(jù)葛科介紹，目前鈉離子電池的能量密度可能只有磷酸鐵鋰電池的60%~70%，甚至更低的只有30%。

而且在當前現(xiàn)有材料體系條件下，鈉離子電池的循環(huán)壽命較鋰電池也有明顯差距。

“取代鋰電是不太可能的，至少在短期內(nèi)是不可能的，”葛科說，“若想實現(xiàn)在電力儲能的應用，更多還是要看聚陰離子材料的技術(shù)突破。

聚陰離子材料體系的鈉離子電池的循環(huán)壽命確實比較長，但目前這種材料合成技術(shù)和生產(chǎn)工藝仍然存在諸多難點。

盡管目前聚陰離子中試實驗室級別的材料廠商都很少，但此前在電力儲能市場有著豐富實戰(zhàn)經(jīng)驗的海基新能源，已經(jīng)在持續(xù)跟進這類技術(shù)的研發(fā)。“一旦聚陰離子材料制備可以像當前磷酸鐵鋰合成一樣容易，那么鈉電池進入大型電力儲能將指日可待。”

海基新能源自兩年前開始從事鈉離子電池的研發(fā)工作，從原材料的開發(fā)、到樣品中試，已經(jīng)基本解決了生產(chǎn)工藝中遇到的各類問題。

而且海基新能源背后的母公司百川股份，在材料研發(fā)方面可以提供專業(yè)而快速的支持，令?；履茉丛阝c電池材料方面可以做到透明開放特性開發(fā)，完全按照?；履茉吹脑O計定制化逆向開發(fā)，進一步加快了企業(yè)在鈉電池的產(chǎn)業(yè)化進程。

03 揚長避短，找準商業(yè)化路徑

盡管鈉電池循環(huán)壽命不是很長，能量密度也不是特別高，但?；履茉丛谑袌鲩_拓方面也是領(lǐng)先一步，已經(jīng)跟一些實際客戶、實際的應用場景有了深入探索和經(jīng)驗積累。

今年2月1日，?；履茉凑酵瞥隽?5Ah和100Ah兩款方形鈉離子電池產(chǎn)品。

其中的25Ah電芯，海基新能源主要推向了包括兩輪電動車、雪橇車在內(nèi)的電動車主機廠。

很多跨界而來的企業(yè)很難得到豐富的實踐經(jīng)驗，葛科表示，?；履茉赐ㄟ^與客戶合作發(fā)現(xiàn)，鈉電池在管理上與鋰電池存在明顯差異，而且實驗室的理論數(shù)據(jù)和實際應用端差異非常大。而經(jīng)過深入探討客戶對鈉電池的SOC和電量控制邏輯使用習慣等等，?；拟c電池性能得到了更好的發(fā)揮。

“今年上半年我們送樣已經(jīng)順利通過了客戶端測試，只待量產(chǎn)。”

第二步，?；履茉吹牧硪豢钼c電池——100Ah的電芯，則主要面向通信基站、叉車、戶用儲能等市場。其中通信基站方面，?；履茉匆呀?jīng)與相關(guān)運營商達成合作意向，爭取今年下半年實現(xiàn)鈉離子電池在基站的示范運營。此外，在叉車領(lǐng)域?；灿幸庀蚝献鲉挝?，即將在下半年實現(xiàn)推廣應用。

相較于業(yè)內(nèi)很多企業(yè)，海基是腳踏實地已經(jīng)走在了前列。目前，初步規(guī)劃已有2GWh的鈉離子電池產(chǎn)能，預計2024年第二季度將實現(xiàn)初步量產(chǎn)，未來還將基于市場的應用端反饋再制定下一步的業(yè)務拓展計劃。

04 鈉電池的目標是取代鉛酸電池

“鈉離子電池究竟能不能在市場上大規(guī)模推廣應用，最終還是取決于成本。”這是葛科的心聲，也是業(yè)內(nèi)普遍反饋的觀點。

“我們判斷取代鉛酸電池肯定沒問題。”葛科認為，未來兩三年內(nèi)，當鈉電池整個產(chǎn)業(yè)鏈跟當下的鋰電池一樣成熟，那么鈉電池成本就能夠逼近鉛酸電池，屆時鈉電池將至少可以取代50%以上鉛酸電池市場份額。

葛科表示，現(xiàn)在目前一些頭部品牌鉛酸電池市場價格應該在0.6元/Wh左右，而制造成本即BOM成本大概在0.4元/Wh左右。而據(jù)其測算，在正常情況下，鈉電池電解液大概2萬元/噸，正極材料成本大概可以做到5萬元/噸以內(nèi)，這樣鈉電池的BOM成本可以做到4毛多，對于鉛酸電池來說已經(jīng)是非常具有競爭力的水平。

鉛酸電池的明顯缺點是充放電速率比較慢、大概要六七個小時，盡管后期升級版本鉛炭電池改善了快充性能、縮短至三四個小時內(nèi)充滿，但循環(huán)壽命并沒有得到明顯改善。因而在葛科看來，鉛炭電池的改善提升空間不大。因此，他堅信：鈉離子電池性能完全可以覆蓋鉛酸電池市場。

原標題：鈉離子電池的目標是搶占鉛酸電池市場