文 | 呂雅甯
編輯 | 蘇建勳
鈉離子電池産業化再次邁出關鍵一步。
2023 年尾,鈉離子電池領域接連兩日傳來 " 上車 " 消息:
2023 年 12 月 27 日,中科海鈉宣布,公司與江淮钇爲聯合推出的鈉電版花仙子電動車已于當日下線,預計 2024 年 1 月開始批量交付,這也是全球首款鈉離子電池量産車。
2023 年 12 月 28 日,孚能科技與江鈴集團新能源汽車合作推出的首款鈉離子電池純電 A00 級車型,也正式下線。
過去兩年中,全球锂資源的持續緊缺與價格高企,讓鈉離子電池作爲一種锂電的替代選擇,快速收割了一波市場熱度。2023 年更被業内稱作 " 鈉離子電池元年 ",新興的鈉電企業頻獲融資,锂電企業、整車廠也都相繼布局鈉離子電池領域。
2023 年 2 月,中科海鈉與思皓新能源聯合發布行業首台鈉離子電池試驗車;3 月,雅迪發布搭載鈉電池的兩輪車;4 月,甯德時代宣布,其鈉離子電池将首發落地奇瑞車型。直到年底,鈉離子電池終于實現量産裝車。
不到一年時間,鈉離子電池 " 上車 " 走完了試驗、驗證到首次量産的過程,可謂神速。
但危機也相伴而生,随着锂價自去年下半年起大幅下跌,明顯削弱鈉離子電池的成本優勢,使其在剛步入産業化前夜時就遇上一盆冷水。當産業化曙光遇上成本之争,鈉離子電池何以分庭抗 " 锂 "?
中科海鈉與江淮钇爲聯合推出的鈉電版花仙子電動車。圖源:中科海鈉
風口上的鈉離子電池
鈉離子與與锂元素有着相似 " 出身 ",屬于同一主族元素,因此具備相似的物理化學性質,在電池工作中均表現出 " 搖椅式 " 的電化學充放電行爲。
锂離子電池和鈉離子電池的研發工作基本同時開始,均始于 20 世紀 70 年代。但當時受制于技術瓶頸以及性能差距,鈉離子電池長期停留在實驗室階段,未能廣泛應用。
自 2021 年開始,锂價一路飙升,陪跑三十年的鈉離子電池終于走上台前,迎來爆發期。
從制造工藝角度看,鈉離子電池可以與锂電池的生産設備、工藝兼容,锂電池廠商可以通過切換産線快速布局産能。在锂價持續攀升的态勢下,鈉離子電池成爲锂電池在某些場景下的替代方案。
再者,相比于緊缺的锂礦資源,全球鈉資源儲量更加豐富。我國鈉資源儲量也明顯占優勢,約爲占據全球儲量的 22%。再加上我國锂資源的對外依存度還非常高,出于不被 " 卡脖子 " 的戰略考慮,發展鈉電更是必要之舉。
鈉離子電池工作原理。圖片來源:中科海鈉
從電池性能本身來看,鈉離子電池的安全穩定性是其突出優勢。特别在高低溫性能方面,鈉離子電池的工作溫度範圍更廣,可以在 -40 ℃到 80 ℃的溫度區間正常工作,在 -20 ℃的環境下容量保持率接近 90%,優于锂電池。
同時,鈉離子電池的内阻比锂離子電池高,在短路情況下瞬時發熱量少,溫升較低,熱失控溫度高于锂電池,更不易産生起火、爆炸等安全隐患。
2023 年,鈉離子電池利好消息不斷。無論是傳統锂電池廠商還是新興锂電池廠商都相繼加大布局,鈉離子電池在研發和産業化進程中消息不斷。
甯德時代、億緯锂能、鵬輝能源、華洋股份、容百科技等電池廠商相繼推公布鈉離子電池以及電極材料規劃,并表示将緻力于鈉電上下遊的産業化。整車廠方面,比亞迪、江淮、江鈴、奇瑞等國内車企,以及多家海外車企,也均表示将在乘用車市場導入鈉離子電池。
據高工産研統計,目前鈉離子電池産業鏈布局企業數量已超過 100 家。2023 年至 2025 年,鈉離子電池企業有效産能将分别達到 19GWh、25GWh、60GWh。
2023 年 4 月 19 日,上海車展,甯德時代展出鈉離子電池。圖源:視覺中國
但鈉離子電池仍有核心短闆,即能量密度。由于鈉離子的半徑比锂離子大,相同質量下的鈉離子所蘊含能量相對較低,這使得鈉離子電池的能量密度與锂電相比有先天劣勢。這也決定了鈉電的應用領域,必然會先鎖定在 " 對能量密度要求較低 " 的場景中。
此次全球首批下線的兩款鈉離子電池車,也均定位爲低續航的短途車型。
根據新聞資料,中科海鈉與江淮钇爲聯合推出的鈉電版花仙子電動車,車型續航裏程爲 252 公裏。孚能科技與江鈴集團推出的鈉離子電池純電 A00 級車型——江鈴易至 EV3(青春版),續航裏程爲 251 公裏。
" 鈉離子電池技術成熟後,肯定會分食掉磷酸鐵锂市場中的一部分蛋糕,例如微型電動車這部分,未來将是鈉電的天下。" 真锂研究創始人、總裁墨柯向 36 碳表示。
在二輪車、三輪車領域,墨柯認爲鈉離子電池将會搶走鉛酸電池的份額,因爲在成本相當的情況下,鈉電能量密度比鉛酸電池更高,有望取代鉛酸電池。
"鈉電成熟的時候,基本上就是鉛酸電池走到盡頭的時候。" 墨柯說。
另外,鈉離子電池在儲能領域也有用武之地。基于鈉離子電池優異的低溫效能、循環性能,未來在戶用儲能、工商業儲能等對安全性要求高的場景下,鈉離子電池也有望成爲锂電的重要補充。
锂價暴跌之後,鈉電未火先衰?
如果說鈉離子電池的興起,是乘了 " 锂價瘋漲 " 的東風,那麽如今锂價暴跌,也必然會削減鈉離子電池的勢頭。
2023 年,碳酸锂價格的全年跌幅超過 80%,進而造成锂電池電芯成本急劇下滑,這一波動幅度放在整個大宗商品市場中都尚屬罕見。
1 月 4 日,根據上海鋼聯發布的數據,電池級碳酸锂的均價報 10.1 萬元 / 噸。而去年此時,電池級碳酸锂的價格約在 50 萬元 / 噸。産能過剩局面下,锂價下跌趨勢還将延續,直到建立新的供需平衡。
跌跌不休的碳酸锂價格,無疑給剛火起來的鈉離子電池帶來一記暴擊。
" 如果碳酸锂價格達 20 萬元 / 噸時,鈉離子電池的邊際成本可領先 24% 左右;如果碳酸锂價格下探到 10 萬元 / 噸時,鈉離子電池的邊際成本領先 12% 左右;而如果碳酸锂價格回歸到 5 萬元 / 噸,鈉離子電池僅領先約 5% 的邊際成本。" 浙江青鈉董事長王子煊在 2023 年 4 月召開的高工鈉電峰會上表示。
在锂價占據高位的前兩年,鈉離子電池作爲緩解 " 锂價成本焦慮 " 的新技術,迅速成爲 " 香饽饽 "。但所謂 " 成也蕭何,敗也蕭何 ",當锂價快速下跌時,鈉電的成本優勢則不再明顯。
" 到了今年,明顯感到鈉離子電池的讨論熱度降了些,主要是锂價跌得太狠了。" 一位業内人士向 36 碳表示。
近兩年的碳酸锂價格走勢圖。圖源:上海有色網
1 月 4 日,六氟磷酸锂行業龍頭多氟多就在互動平台表示,公司目前已完成鈉離子電池研發體系的搭建,并建設了鈉離子電池中試産線。目前碳酸锂大幅下跌導緻鈉離子電池的成本優勢減弱,公司推遲了商業化生産的進度,但研發和降本仍在全力推進。
上海有色網鈉電分析師黃夢丹預測,由于锂價大幅下跌,今年鈉電企業的實際産量可能會比規劃中少,市場預期會相對更謹慎。但從長期看,結合锂鈉差異化競争、宏觀戰略考慮等因素,鈉離子電池仍有極大市場空間,量産趨勢肯定是不會變的。
當前鈉離子電池仍處于研發向産業化過渡的階段。盡管鈉電可以兼容使用锂電生産設備,但産業尚未形成健全的供應鏈。特别是電池材料體系,還尚未取得行業共識,各廠商在技術路徑的選擇中也是百家争鳴。
黃夢丹告訴 36 碳,目前鈉離子電池還未形成穩定的工藝路線和原材料選擇,正極材料以層狀過渡金屬氧化物、普魯士藍(白)類化合物、聚陰離子化合物三種主流路線,負極材料以硬碳爲主。不同材料體系下,不同鈉電企業的産品也會有性能差異。各家仍處于各自探索階段,都在尋找一條最優路線。
墨柯也認爲,鈉離子電池實現量産的主要突破點是在材料體系。特别是以硬碳爲主的電池負極材料,鈉電與锂電交集不多,基本都需要重新開發。
" 鈉電負極材料目前受到無主流碳源原料的限制。如今行業内較成熟的是采用生物質碳作爲負極材料,例如稭稈、椰殼等。但若要大規模應用時,這些生物質原料的來源、成本都是需要解決的問題。" 他說。
另外,能量密度低仍是鈉電需要突破的難點。雖然鈉離子電池可以優先攻下能量密度要求較低的場景。但對于任何電池技術來說,若要進一步擴大市場規模,提升能量密度肯定是必須要做的事。
當來自外部锂價的助推力明顯減弱,未來将是考驗鈉電産品力的時刻。這也倒逼鈉電玩家們加快内部的技術叠代與驗證,以求在鈉電市場格局形成前占得先機。
"未來兩年仍是锂價的低價周期,鈉離子電池基本不會取得成本優勢。但就電池技術本身,這兩年正是鈉電的發展窗口期,也就是練‘内功’的階段。企業需把握這兩年時間把技術成熟度做上去,把成本降下來,同時還要做好市場驗證工作。等到锂價走入下一個上升周期時,就是鈉電騰飛之時。" 墨柯說。