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“我們的技術在發(fā)展，鈉電池已經成熟了。”寧德時代董事長曾毓群在2020年度股東大會上放出了一枚信號彈，7月前后，寧德時代的鈉離子電池即將問世。
眾所周知，多年來車用動力電池材料采用的是稀有且相對昂貴的鋰，拖慢了全球電動汽車快速普及的步伐。無論是電池廠商，還是汽車廠商都一直在尋求電池技術的突破。鈉離子電池或許是一個可行方案。

鈉電池為何物？

鈉離子技術不需要稀缺資源，制作陰極無需稀有的鋰鹽，只要普通鹽便足夠。高性能陽極可以使用褐煤、木材和其他生物質制成。在生產過程中也不需要鈷或類似的稀有金屬。

鋰和鈉這兩種金屬有非常相似的化學特性。與較為稀有的鋰相比，鈉具有原材料豐富、容易獲得、安全性高、價格低廉等優(yōu)勢，鈉離子電池工藝技術等也與鋰離子電池相近，可以借鑒使用。因此，鈉離子電池被視為極具潛力的下一代電化學儲能技術。

但鈉也有兩個缺點，一是重量比鋰高三倍，所以盡管鋰電池的鋰含量占電池總重不到5%，一個鈉離子的電池仍會比鋰電池更重。二是鈉電池的性能較弱，由于鈉離子的載電量比鋰電池少0.3伏，不可避免地會損失約10%的能量密度。國外有研究結果顯示，若以石墨烯電極替代石墨陽極安裝在鈉離子電池中，或許能實現(xiàn)更高的儲存容量，這為開發(fā)價格低廉的鈉電池提供了突破口。 鈉離子電池的研究起始于上世紀70年代，但與鋰電池相比進展相對緩慢，2010年前后學術界開始重視鈉離子電池的研發(fā)，2015年第一代鈉離子電池開始邁入商業(yè)化進程。

近年來，鈉離子電池研發(fā)取得積極進展，科學出版物的一些報告顯示，韓國研發(fā)的鈉離子電池在經過約500次完整充放電循環(huán)后，電池容量僅下降至原來的80%。由一個美中研究小組開發(fā)的另一種鈉電池，在相同的電池容量下約能完成450次充放電。而一個中國制作的鈉離子電池雖然容量較小，但在經過1200次12分鐘快充后，還有70%的電池容量。

作為未來的電池趨勢之一，令人欣喜的是，鈉離子電池已不再是一個理論概念，相關技術的突破似乎已近在眼前。國外研究結果表明，目前已經有切實可行、價格合理且節(jié)省資源的替代品可以取代昂貴的鋰電池，甚至可能通過多層結構提高其性能。但距離鈉離子電池技術的完備、大批量生產并用于電動車上，肯定還需要一段時間。

對于鈉離子電池的成本問題，曾毓群表示，由于是新興的電池技術，鈉離子電池不是剛推出來就很便宜，因為目前的供應鏈規(guī)模很小，不夠成熟，鈉離子電池可能比鋰離子電池貴一些。

鈉取代鋰？

今年1月，在第七屆百人會論壇上，中國工程院院士陳立泉提出，除了固態(tài)電池，現(xiàn)在還應該關注鈉離子電池的發(fā)展。

陳立泉認為，目前的鋰離子電池，石墨負極，磷酸鐵鋰、三元或者鈷酸鋰做正極，電解質是可燃的液體電解質，容易引起安全憂慮。另外，能量密度到達300瓦時/公斤，已經到了液態(tài)鋰離子電池的極限。

因此，陳立泉建議新一代電池要發(fā)展鈉離子電池，“鈉離子電池跟鋰離子電池工藝、技術各方面都差不多，負極也是碳，我們現(xiàn)在是用無煙煤，正極可以不含貴重金屬，鈷、鎳都不含，可以只含銅、鐵和錳這些比較便宜的元素。目前鈉離子電池能量密度可以到150瓦時/公斤，做得好可以到200瓦時/公斤。另外，能源互聯(lián)網可以實現(xiàn)能源的低碳化，要發(fā)展能源互聯(lián)網一定需要儲能，儲能現(xiàn)在一個是鋰離子電池、一個是鈉離子電池，這就是新一代電池的重要性。” 從成本角度，陳立泉以鋰電池中最便宜的磷酸鐵鋰電池做了對比，磷酸鐵鋰每瓦時的原材料成本是3毛4，鈉離子電池的原材料成本每瓦時是2毛6，比較便宜。“2021年碳酸鋰的價格還在上漲，1月是54000元/噸，比去年上漲了12000元/噸，有的公司甚至報63000元/噸，估計以后碳酸鋰的價格還會漲，這是一定要發(fā)展鈉離子電池很重要的原因。”

陳立泉團隊的研究顯示，6安時軟包裝鈉離子電池的能量密度達到了145瓦時/公斤，已經相當高。5C充/5C放是1C充/1C放容量的90%，10C充/10放容量是1C充/1C放的70%，快充性能比鋰離子電池還好。1C充/1C放的循環(huán)性大于6000次，3C充/3C放可以到3000次，循環(huán)性還是相當不錯的。同時，這款6安時鈉離子電池的高低溫性能表現(xiàn)也較好。

對于鈉離子電池能否取代鋰離子電池？國泰君安證券的報告指出，中國70%的鋰資源需要進口，因此發(fā)展鈉離子電池是對三元高鎳技術的有益補充，鈉離子電池能對鋰電池供應形成支撐和保障作用。

東北證券則認為，鈉電池對鋰電池的替代性實際上很微弱?？紤]到鈉儲量比鋰豐富，應當重視鈉電池作為技術儲備、保障能源安全的戰(zhàn)略意義，但不應過分高估其商業(yè)價值。

華安證券也認為，鈉離子電池與鋰離子電池相比的原材料優(yōu)勢主要在于將鋰鹽換成鈉鹽，且銅箔換成鋁箔；但鈉離子電池的低能量密度及循環(huán)性能對應更多的輔材消耗以及更高的度電成本。除去規(guī)?；蛩刂?，鈉離子電池的降本之路仍然面臨重重阻礙。

華金證券認為，鈉離子電池技術是鋰離子電池的有效補充，但考慮到其理論能量密度低于三元鋰電池，該短板或將導致鈉離子電池永遠無法在高端車型上實現(xiàn)大規(guī)模的應用。鈉離子電池有望在儲能市場和低端動力電池市場對鋰離子電池實現(xiàn)部分替代。

氯化鈉炒不起來

國際能源署（IEA）預估，全球電動車市場將以每年36%的復合成長率持續(xù)增加，2030年累計達到2.45億輛的規(guī)模。德勤也預估，電動車銷量將在2030年達到3100萬輛，占整體汽車銷售的32%。

這股席卷全球的電動車浪潮成為了電池業(yè)者爭奪的戰(zhàn)場，全球電池需求量預計將從不到200 GWh，在10年內飆漲至3000 GWh以上。

電動車狂潮不止，電池用量激增，推升原材料價格大漲。碳酸鋰價格從2020年3.9萬元/噸低點增長至2021年5月8.6萬元/噸，讓鋰電池生產與企業(yè)成本大增。

研究機構CRU指出，2020年以來鋰出現(xiàn)了供給短缺的情況，為多年來首見。CRU預測，2021年全球鋰需求量約為45萬公噸，較供給量高出約1萬公噸。

國際能源署(IEA)也發(fā)出警告，全球主要國家都提出了減排目標，若要達成這些目標，鎳、鈷、鋰、銅、稀土等關鍵原材料的需求將會大大增加，然而新礦場投資不足，令價格飛漲。其中，制造電池所需的金屬原材料需求增幅將最為劇烈。如果全球要達成巴黎協(xié)定目標，鋰需求將飆升40倍。

曾毓群表示：“鈷被炒起來了，大家就去搞無鈷；鎳被炒高了，大家就都不要鎳，但鋰還在……如果誰在我們這兒拼命亂漲價，我們會把他們排除在外。”

鋰電行業(yè)已經迎來TWh時代，保證高效高質量交付的關鍵條件是原材料的穩(wěn)定合規(guī)供應，對于寧德時代來說，資源控制力將是重中之重，材料體系創(chuàng)新也非常重要。

曾毓群去年曾表示，“磷酸鐵鋰、三元材料是基礎，在1TWh時代，估計就是這兩種材料，但是1TWh之后可能有一些新的東西，希望避開很多貴金屬，走出一條性價比更高的路子來應對后面的1.5TWh、2TWh、3TWh，從原子尺度上，深入地理解材料內稟性質及其界面性質，幫助材料體系實現(xiàn)根本創(chuàng)新。”

寧德時代即將發(fā)布的鈉離子電池產品，有望成為鋰電池以外的重要技術補充，若未來鋰資源出現(xiàn)供應緊張局面，可作為實現(xiàn)大規(guī)模應用。然而，短期來看，鈉離子電池還難以替代鋰離子電池。

原標題：電池技術新突破，寧德時代瞄準鈉電池