钠离子电池要“上车”

宁德时代钠离子电池

早春二月，在中科海钠位于安徽阜阳的生产车间，随着制浆、涂布、辊压、模切等多道工序结束，一个个合格的钠离子电池电芯就生产完成了。该产线于2022年11月投产，是全球首条钠离子电池规模化量产线。中科海钠执行董事长唐堃告诉《中国电子报》记者，钠离子电池正处于市场化探索阶段，2023年或将迎来批量市场应用。

钠离子电池不是要取代锂电

钠离子电池并非新鲜事物。20世纪70年代末，钠离子电池和锂离子电池研究几乎同时进行。与锂离子电池工作原理相似，钠离子电池主要依靠钠离子在正负电极之间移动来工作，是一种二次电池（可充电电池）。

由于材料研发困难和实际需求有限，钠离子电池长期停留在实验室阶段且研究进展缓慢。直至近十年，钠离子电池的相关研究才迎来井喷式增长并在近几年加速产业化实践。

据赛迪研究院电池储能产业研究室研究人员凌黎明介绍，相比锂离子电池，钠离子电池具有理论成本低、资源丰富、化学性能较好等优势。

从资源储量上看，钠的地下储量排在第六，地壳丰度高达2.75%，分布在全球各地。而锂元素的地壳丰度仅0.0065%，且绝大多数分布在美洲。综合各项材料成本测算，相比锂离子电池，钠离子电池材料成本有望降低30%~40%。

从产业建设端看，钠离子电池与锂离子电池原理相同、工艺类似、设备兼容，可以共用产线中绝大多数的环节，从而降低产线建设成本。“钠离子电池站在锂离子电池的‘巨人’肩膀上，整个产业链完备。”唐堃说。

然而，有观点认为，钠离子电池不过是高价锂电池的“备胎”，当锂价回归常态后，钠离子电池竞争力将大大减弱。数据显示，2020年12月至今，碳酸锂价格从近4.6万元/吨一路飙升至44.2万元/吨，涨幅近10倍。

对此，唐堃认为，发展钠离子电池有国家战略考量，同时也有其自身性能独特的因素。他介绍，钠离子电池在低温充电、低温放电的安全性与环保特性上具有很大的优势。

电力规划设计总院技术产业中心主任章超介绍，钠离子电池可以在零下40摄氏度左右运行，在零到百分之百的充电过程中，不易发生内短路，可以大大减少安全隐患。

“钠离子电池不是要取代锂离子电池，而是做锂电池的有益补充。”唐堃说。

在凌黎明看来，钠离子电池在低速电动车和小型灵活储能等方面有很大应用空间，将来可成为大规模储能和中低续航新能源汽车的潜在技术。

中国已经走在世界前列

目前，全球纷纷布局发展钠离子电池：美国能源部明确将钠离子电池作为储能电池的发展体系，欧盟储能计划“电池2030”项目将钠离子电池列在非锂离子电池体系的首位。与此同时，钠离子电池也得到了我国政策层面的支持。

近日，工业和信息化部等六部门联合发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，提出聚焦电池低成本和高安全性，加强硬碳负极材料等正负极材料、电解液等主材和相关辅材的研究，开发高效模块化系统集成技术，加快钠离子电池技术突破和规模化应用。

《“十四五”新型储能发展实施方案》要求，开展钠离子电池、新型锂离子电池等关键核心技术、装备和集成优化设计研究，研究开展钠离子电池、固态锂离子电池等新一代高能量密度储能技术试点示范。

随着“双碳”目标的提出，新能源汽车、大规模储能等领域对锂电池需求急剧扩张，锂电池在资源成本上所面临的若干挑战加速了钠离子电池的产业化进程。同时，应用场景更趋广泛，也要求加快多元化储能技术示范应用。

记者在采访中了解到，在这种情况下，国家密集出台相关文件，指明有潜力的多元化储能技术并提出系列发展保障措施。这将在研究探索、试点示范、商业化利用和规模应用等层面，推动包括钠离子电池在内的新型储能技术多元化发展及产业化。

目前，我国在钠离子电池方面的研究走在世界前列。凌黎明介绍：“我国在钠离子电池领域发表论文数占全球60%以上。”

唐堃表示：“我们的产品性能目前是世界上最领先的，电池的循环周数能达到6000次，而行业平均值一般在2000次左右。更难能可贵的是，中国拥有钠离子电池技术的核心专利，在欧盟、美国、日本获得授权。我们可以自豪的地说，中国在钠离子电池领域走在了世界的前列，实现了底层的创新。”

钠离子电池“上车”在即？

面对钠离子电池的广阔市场前景，国内涌现出一批专注于钠离子电池材料与电芯研发的初创企业。同时，锂电龙头也开始规模布局钠离子电池业务。据记者不完全统计，目前已有十余家锂电企业押注钠离子电池赛道。

宁德时代于2021年7月发布了第一代钠离子电池及锂钠混搭电池包，并多次表示推进钠离子电池在2023年实现产业化。宁德时代相关负责人告诉《中国电子报》记者，该钠离子电池电芯单体能量密度达160Wh/kg，常温下充电15分钟，电量可达80%以上，在零下20摄氏度低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率；系统集成效率可达80%以上。

宁德时代研究院副院长黄起森表示，在乘用车应用方面，钠离子电池普遍可以满足续航400公里以下的车型需求。此外，通过结合宁德时代首创的AB电池系统集成技术，还可以实现钠锂混搭，使钠离子电池应用有望扩展到500公里续航车型。这种续航车型会面向65%的市场，应用前景非常广阔，也为钠离子电池产品产业化落地提供了条件。

亿纬锂能在2022年底发布第一代钠离子电池，目前正准备进入中试环节。

孚能科技日前官宣，收到江铃集团新能源“同意就EV3车型开展钠离子电池前期适配性预研工作”的通知，相关配置应用钠离子电池的车型将于2023年上市销售。

多氟多钠离子电池已有批量成品下线，正在进行各类检测，同时也在推进多家车厂的车载测试，未来将根据市场需求制定生产计划。

而专注钠离子电池研发与生产的中科海钠更是先行一步，率先实现钠离子电池规模化生产。2022年9月，中科海钠与华阳集团联合打造的全球首批量产1GWh钠离子电芯生产线投运；12月，中科海钠（阜阳）全球首条GWh级钠离子电池生产线产品下线，并计划于2023年扩产至3-5GWh。

唐堃将2022年视作钠离子电池产业化元年。他告诉《中国电子报》记者，这不仅因为国内率先实现了钠离子电池电芯的量产，还因为越来越多的厂商开始披露旗下钠离子电池产品的性能指标。在这一年，钠离子电池正负极材料、电解液等产业链也初步形成。

唐堃说，2023年钠离子电池将会迎来批量市场应用，将看到钠离子电池“上车”。但钠离子电池还处于市场化的探索阶段，虽然大多数观点认为它主要适用于低速电动车和储能领域，但究竟哪个应用场景会最先破冰，还是需要由市场来做“决定”。

凌黎明表示，钠离子电池关键材料和电池制造等相关公司目前多数处于从中试迈向量产阶段。随着钠离子电池企业成功量产和订单兑现，2023年钠离子电池有望实现初步产业化。

研究机构EVTank预测，2023年年底，全行业将形成13.5GWh的钠离子电池专用量产线产能；到2030年，钠离子电池的实际出货量或将达到347.0GWh。

中科海钠安徽阜阳生产车间

钠离子电池未来可期

尽管拥有诸多优点，但钠离子电池在商业化过程中仍然面临诸多挑战。

凌黎明向记者谈到，钠离子电池的劣势在于能量密度较低、技术成熟度不高和产业链不完善，在产业化进程中主要面对三大挑战。一是如何在较短时间内优化自身性能、提升技术成熟度并完成复杂应用场景的可靠验证。二是产业链供应链不完善，部分活性材料的规模化生产和稳定供应渠道欠缺。三是现阶段规模化生产不足导致自身成本优势短期内无法发挥，未来碳酸锂价格也有可能超预期下行，此种形势下如何完成潜在应用场景中的渗透至关重要。

“由于尚未形成规模效应，原材料成本较高，当前并没有充分体现钠离子电池的低成本优势。”孚能科技相关人士表示。

唐堃坦言，钠离子电池能量密度较低，配套供应链与产业链不完善，材料体系仍有待提高，这些都是其商业化进程较为缓慢的关键原因。“虽然很多锂电制造商不缺钠离子电池的制造能力，锂电池产线都可以接过来做，但他们需要认真筛选寻找最合适的正负极材料和相应供应商，并完善材料体系，提高电池性能。”唐堃说。

谈到钠离子电池的未来，凌黎明建议，要聚焦突破钠离子电池在基础研究和产业化方面的技术瓶颈，有效提升储能能力，强化资源成本优势，并持续打造满足市场需求的特性产品。

唐堃则充满信心：“我们正在致力提高钠离子电池的能量密度。我们第一代钠电产品能量密度可以达到磷酸铁锂电池能量密度的70%，第二代要做到88%，第三代就要接近或者超过磷酸铁锂电池。”他期待，未来政府能够牵头，在产业政策、基础设施建设、推广应用等方面，加快推进钠离子电池先行先试，并出台免征消费税等税收优惠政策，激励企业加大研发投入，为钠离子电池的落地应用注入“新动能”。