文｜新能源前瞻 蘇清
編輯丨和暢
對(duì)于新能源車主來說，最不想看到的就是自燃事件發(fā)生。
然而在剛剛過去的2023年，根據(jù)應(yīng)急管理部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，僅第一季度就平均每天有8輛新能源汽車發(fā)生火災(zāi)(含自燃)事件。
一款“永不自燃”的動(dòng)力電池就成為了廣大消費(fèi)者的剛需。近期，全球首款鈉電池量產(chǎn)車型江淮釔為“花仙子”，在安徽安慶正式向用戶交付，標(biāo)志著鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化邁出最重要的一步，也很好地解決了這一問題。
因?yàn)殁c離子電池通過了中汽中心的檢測(cè)，針刺時(shí)不冒煙、不起火、不爆炸，且經(jīng)受短路、過充、過放、擠壓等實(shí)驗(yàn)，也不起火燃燒。
不僅如此，相比較緊缺的鋰礦資源，全球鈉資源儲(chǔ)量更加豐富。這使得鈉離子電池的成本降低約30%，鈉離子電池“上車”或許有望降低新能源汽車的整體價(jià)格。
據(jù)新能源前瞻不完全統(tǒng)計(jì)，在寧德時(shí)代、比亞迪、中科海鈉、立方新能源、鵬輝能源、多氟多等電池廠商的共同推進(jìn)下，目前，鈉離子電池已形成產(chǎn)業(yè)化，且不斷跑出“加速度”。
中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2023年12月，鈉離子電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車，裝車量為317KWh。
進(jìn)入2024年，鈉電版“花仙子”已經(jīng)交付，更多搭載鈉離子電池的純電動(dòng)車“在路上”。當(dāng)汽車和能源兩大行業(yè)的轉(zhuǎn)型壓力過于集中在鋰資源時(shí)，“異軍突起”的鈉離子電池或許將成為新的可能。
鈉離子電池蓄勢(shì)待發(fā)
事實(shí)上，鈉離子電池和鋰離子電池的研發(fā)時(shí)間幾乎同步，但鈉離子電池因?yàn)槟芰棵芏鹊?，“陪跑”了三十余年?/p>
2021年起，鈉離子電池命運(yùn)的齒輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)。一方面碳酸鋰材料價(jià)格從5萬元/噸直線上漲；一方面，寧德時(shí)代率先在7月發(fā)布了第一代鈉離子電池，引燃了電池行業(yè)對(duì)鈉離子電池的熱情。
“花仙子”的量產(chǎn)交付自然成為行業(yè)的里程碑事件。
據(jù)悉，江淮釔為旗下的鈉電版花仙子由鈉電池制造商中科海鈉與江淮釔為聯(lián)合推出，新車搭載的是中科海鈉提供的32140鈉離子圓柱電芯，并采用了江淮釔為的蜂窩電池結(jié)構(gòu)。
該款電芯單體容量為12Ah，能量密度不低于140Wh/kg，整個(gè)電池包容量為23.2kWh，CLTC續(xù)航里程達(dá)到230km，意味著百公里耗電僅為10度。
新能源前瞻了解到，不少消費(fèi)者就是因?yàn)榭吹搅恕盎ㄏ勺印保砰_始了對(duì)鈉離子電池的關(guān)注和研究。
就在“花仙子”量產(chǎn)交付的前后，電池領(lǐng)域的兩大龍頭企業(yè)都發(fā)布了鈉離子電池方面的動(dòng)態(tài)。
來源/江汽集團(tuán)官網(wǎng)
1月6日，國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)布公告，寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司申請(qǐng)一項(xiàng)名為“鈉離子電池正極材料及其制備方法、正極極片及電池和用電裝置”。
1月4日，比亞迪徐州鈉離子電池項(xiàng)目正式落地，項(xiàng)目總投資100億元，該生產(chǎn)基地將主要生產(chǎn)鈉離子電池電芯以及PACK等相關(guān)配套產(chǎn)品，計(jì)劃年產(chǎn)能30GWh（吉瓦時(shí)）。
此外，2023年12月28日，江鈴集團(tuán)新能源搭載孚能科技鈉離子電池的鈉電車型也正式下線。江鈴易至EV3（青春版）版本成為全球首款交付的鈉電車型。
早在2023年2月，中科海鈉與思皓新能源聯(lián)合發(fā)布首臺(tái)鈉離子電池試驗(yàn)車；同年3月雅迪發(fā)布搭載鈉電池的兩輪車；4月，寧德時(shí)代宣布鈉離子電池將首發(fā)落地奇瑞車型。
2023年11月，我國首個(gè)電池PACK（加工組裝）項(xiàng)目在湖南汨羅高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)正式投產(chǎn)。
毫無疑問，鈉電池行業(yè)已進(jìn)入群雄逐鹿的新階段。
對(duì)此，業(yè)內(nèi)分析師對(duì)新能源前瞻表示：“鈉離子電池技術(shù)成熟后，肯定會(huì)分食掉磷酸鐵鋰市場(chǎng)中的一部分蛋糕，例如微型電動(dòng)車這部分將是鈉電的天下。同時(shí)，隨著電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能市場(chǎng)的快速發(fā)展，鈉離子電池有望復(fù)制鋰離子電池的高速發(fā)展路徑，成為未來10年內(nèi)成長性最高的新興產(chǎn)業(yè)之一。”
鈉離子電池好在哪里？
有化學(xué)基礎(chǔ)的消費(fèi)者應(yīng)該知道，鈉離子電池并不是一種全新的技術(shù)路線，甚至可以追溯至上世紀(jì)80年代前后。當(dāng)時(shí)由于找不到合適的負(fù)極材料，鈉離子電池的發(fā)展一直較為緩慢。近年來，隨著負(fù)極材料技術(shù)難題的突破，鈉離子電池的發(fā)展開始加快。
鈉與鋰有著相似“出身”，屬于同一主族元素，具備相似的物理化學(xué)性質(zhì)。因此，鋰離子電池和鈉離子電池也具有相似的性能，它們的工作原理都是嵌脫式充放電。充電時(shí)，鋰和鈉離子都是從陰極到陽極；放電時(shí)，又從陽極到陰極，來回?fù)u擺，表現(xiàn)出“搖椅式”的電化學(xué)充放電行為。
資料顯示，相比于高端鋰電池，鈉離子電池能量密度偏低，但其價(jià)格便宜、低溫性能好、安全性高、資源可得性高。除了中低速車電動(dòng)車，鈉離子電池在儲(chǔ)能、電動(dòng)二輪車的潛在市場(chǎng)空間也十分廣闊。
從資源總量來看，鋰元素地殼豐度僅為0.0065%，而鈉元素為2.75%，相比鋰資源，鈉資源儲(chǔ)量豐富得多。全球鋰資源絕大部分集中在南美以及澳大利亞，中國本土的鋰資源量僅占全球7%，近七成的碳酸鋰依賴進(jìn)口。相比于緊缺的鋰礦資源，全球鈉資源儲(chǔ)量更加豐富。我國鈉資源儲(chǔ)量也明顯占優(yōu)勢(shì)，約為占據(jù)全球儲(chǔ)量的22%。
從原料成本來看，鈉離子電池成本較鋰離子電池成本整體可降低30%-40%。鈉離子電池材料成本構(gòu)成中，正極材料及電解液占比最大，均達(dá)26%，隔膜占比18%，負(fù)極材料占比16%，集流體占比達(dá)4%。
從電池性能本身分析，鈉離子電池的安全穩(wěn)定性表現(xiàn)更佳。低溫環(huán)境下的使用一直是鋰電池的核心痛點(diǎn)之一，鈉電池在高低溫適應(yīng)性上則具備優(yōu)勢(shì)。相比磷酸鐵鋰電池，鈉離子電池能夠適應(yīng)零下20℃低溫環(huán)境，有著超92%的容量保持率。資料顯示，鈉離子電池的工作溫度范圍更廣，可以在-40℃到80℃的溫度區(qū)間正常工作，在-20℃的環(huán)境下容量保持率接近90%，優(yōu)于鋰電池。
但鈉電池的缺點(diǎn)在于技術(shù)成熟度還不如磷酸鐵鋰電池，在充電速度、能量密度、耐用度和安全性等多方面的實(shí)力還有待提高。另外鈉電池在新能源車的應(yīng)用方面還有更大的潛力可以開發(fā)。
當(dāng)前，鈉離子電池能量密度遠(yuǎn)低于三元鋰電池，但與磷酸鐵鋰電池差距不大。主流三元鋰電池能量密度在200-300Wh/kg，主流磷酸鐵鋰電池能量密度在150-200Wh/kg，而鈉離子電池的能量密度能夠達(dá)到150Wh/kg左右。因此，鈉電車型目前更適用于對(duì)續(xù)航里程不太敏感的A00級(jí)車。
來源/寧德時(shí)代官方網(wǎng)站
為擴(kuò)大鈉離子電池的應(yīng)用場(chǎng)景，寧德時(shí)代曾表示，計(jì)劃通過AB電池（兩種電池混搭）的方式，將鈉離子電池與鋰離子電池同時(shí)搭載于一輛汽車上，發(fā)揮兩方各自的性能優(yōu)勢(shì)，拓展鈉電池的應(yīng)用范圍。
助力電池行業(yè)更健康發(fā)展
在市場(chǎng)應(yīng)用前景上，鈉離子電池在能量密度方面和磷酸鐵鋰有一定重疊，有望取代部分鋰離子電池的市場(chǎng)份額。而在二輪車、三輪車領(lǐng)域，鈉離子電池在鋰離子電池和鉛酸電池之間實(shí)現(xiàn)了性能和成本的平衡，有望取代鉛酸電池。
同時(shí)，在戶用儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能等對(duì)成本敏感、安全性要求高的應(yīng)用場(chǎng)景，鈉電池也有望成為鋰電池體系的重要補(bǔ)充。
據(jù)研究機(jī)構(gòu)EVTank預(yù)測(cè)，到2030年，鈉離子電池的實(shí)際出貨量或?qū)⑦_(dá)347GWh，2024年至2030年的復(fù)合增長率達(dá)58.1%。
與磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等目前電動(dòng)車搭載的主流材料動(dòng)力電池相比，鈉離子電池從一開始就是作為一個(gè)“備選項(xiàng)”而存在。行業(yè)研發(fā)鈉離子電池的重要的背景是，2021年至2023年上半年，碳酸鋰等動(dòng)力電池原材料因供求失衡導(dǎo)致價(jià)格居高不下，而鈉原料則不存在類似的問題。
來源/寧德時(shí)代官方網(wǎng)站
因此，此前鋰價(jià)上漲引發(fā)的成本焦慮是鈉離子電池近年來能夠異軍突起的主要原因。各方加碼下，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化布局明顯加快。
2023年，鋰價(jià)下跌70%讓整個(gè)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈感到一陣寒意，進(jìn)而造成鋰電池電芯成本急劇下滑。這一波動(dòng)幅度放在整個(gè)大宗商品市場(chǎng)中都尚屬罕見。
如果說鈉離子電池的興起，是乘了“鋰價(jià)瘋漲”的東風(fēng)，那么如今鋰價(jià)暴跌，也必然會(huì)削減鈉離子電池的勢(shì)頭。
“鋰價(jià)下降對(duì)于鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展來說是把雙刃劍。一方面，鋰價(jià)下跌會(huì)對(duì)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成壓力，逼著鈉電池成本跟隨下降；另一方面，也能讓行業(yè)暫時(shí)冷靜下來?！蓖顿Y人遲先生對(duì)新能源前瞻說道。
除此之外，鈉離子電池產(chǎn)品作為尚在發(fā)展中的產(chǎn)業(yè)，仍有許多方面待完善。首先，鈉離子電池還處在產(chǎn)業(yè)化初階段，生產(chǎn)規(guī)模尚未鋪開，綜合成本優(yōu)勢(shì)沒有發(fā)揮出來，深入進(jìn)行鈉電池研究和產(chǎn)業(yè)化建設(shè)仍然是任重道遠(yuǎn)。
其次，鈉離子電池仍面臨著技術(shù)難題需要攻克。鈉離子電池能量密度普遍在90-160Wh/kg之間，鈉離子電池正極材料能量密度大概為130mAh/g，負(fù)極大概在320mAh/g；目前鈉離子產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的方向是希望鈉離子電池的能量密度能夠接近磷酸鐵鋰電池，進(jìn)一步體現(xiàn)成本價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
在新能源前瞻接觸的多位業(yè)內(nèi)專家看來，如果無法突破能量密度的技術(shù)瓶頸，鈉離子電池只能搭載在低速、續(xù)航里程200公里左右的低端車型以及一些兩輪車上，難以涉足中高端車型市場(chǎng)。
中科院院士歐陽明高則認(rèn)為，鈉離子電池技術(shù)一定要發(fā)展，即便做不到主流，也是對(duì)鋰電池的一個(gè)有益補(bǔ)充。