21世紀經濟報道記者 彭碩 北京報道

隨著全球能源轉型節奏加(jia)快，可(ke)充放(fang)電(dian)(dian)的(de)二次電(dian)(dian)池(chi)重要性(xing)日益凸顯。一眾二次電(dian)(dian)池(chi)中，鋰離子電(dian)(dian)池(chi)憑借能力密度優勢率先(xian)跑出，成為當下動(dong)力、儲能領域的(de)絕對主力。

然而(er)2020年以來，面對需求成(cheng)倍(bei)增長(chang)，鋰離子電池主(zhu)要原材料碳酸鋰、氫氧(yang)化鋰出現供應短(duan)缺，碳酸鋰價(jia)格一(yi)度(du)飆升超過10倍(bei)，帶來電池價(jia)格走(zou)高(gao)，進而(er)導致新能源汽車(che)、儲能生產成(cheng)本的(de)飆升。籍此(ci)契機，作為替代(dai)方案的(de)鈉離子電池開始走(zou)向臺(tai)前(qian)。

作(zuo)為(wei)元(yuan)素周期表中同一主(zhu)族(zu)元(yuan)素，鈉元(yuan)素與鋰(li)元(yuan)素化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)相近(jin)，其(qi)雖不如鋰(li)離子電勢高(gao)、比(bi)容(rong)量(liang)高(gao)，但勝在自然界儲量(liang)高(gao)，原料(liao)充(chong)足，被市場視(shi)為(wei)當下鋰(li)電池的最優替代方(fang)案之一。尤其(qi)在儲能領域(yu)，憑借良好性(xing)價比(bi)以及穩(wen)定(ding)的電化(hua)學(xue)性(xing)能，其(qi)被視(shi)為(wei)有望率先在該領域(yu)得到推(tui)廣。

歷經數年發展，鈉離子電池產業化日趨臨近，2023年或將成為產業化元年。

10月(yue)21日，寧德(de)時(shi)代(dai)在(zai)一場電(dian)話會(hui)議上(shang)表示，公(gong)(gong)司(si)(si)鈉(na)(na)離子電(dian)池產業化進展順利，供應(ying)鏈布局上(shang)需要一些(xie)時(shi)間(jian)，已(yi)(yi)與(yu)部分乘(cheng)用車客戶(hu)協商，明年將會(hui)正(zheng)(zheng)式(shi)量產。10月(yue)12日，多(duo)氟多(duo)在(zai)互動平(ping)臺上(shang)表示，公(gong)(gong)司(si)(si)鈉(na)(na)離子電(dian)池已(yi)(yi)有小批量成(cheng)品下線。華陽股份(fen)9月(yue)30日公(gong)(gong)告稱(cheng)，孫(sun)公(gong)(gong)司(si)(si)投建的(de)鈉(na)(na)離子電(dian)芯生產線設備安裝調試已(yi)(yi)經完成(cheng)。上(shang)述三家公(gong)(gong)司(si)(si)均(jun)曾公(gong)(gong)開宣布，正(zheng)(zheng)致力推進鈉(na)(na)離子電(dian)池在(zai)2023年實現產業化。 

即(ji)將揭開面(mian)紗(sha)之際，鈉離子電池產業化進(jin)展究竟如(ru)何？其是否能夠扛起(qi)能源轉型大旗？

鋰電暴漲迎替代空間

鈉(na)離(li)子電池(chi)并非新(xin)鮮事物。20世紀70年代(dai)末，鈉(na)離(li)子電池(chi)和鋰離(li)子電池(chi)研究幾乎(hu)同時進行，其最(zui)早的研究方(fang)向集中在用于儲能領域的鈉(na)硫(liu)電池(chi)。

1990年以后，伴隨鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)材(cai)料技(ji)術實現技(ji)術突破，鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)率先(xian)開始商業化。與此同時，鈉離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)因遲遲沒有研發(fa)出合(he)適負極材(cai)料，以至于長久(jiu)停(ting)留(liu)在實驗(yan)室研究(jiu)階段，未能實現產業化。直到2000年后，鈉離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)終于在負極材(cai)料技(ji)術突破，鈉離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)迎來飛速(su)發(fa)展。

據(ju)國盛證券(quan)研報，2010年，中(zhong)科(ke)院開始研究鈉(na)(na)離(li)子(zi)電池(chi)(chi)，陳(chen)立泉院士為(wei)技術(shu)帶頭人(ren)。2011 年全球(qiu)首家(jia)鈉(na)(na)離(li)子(zi)電池(chi)(chi)公司(si)英國 Faradion成立。2017 年，依托中(zhong)科(ke)院物(wu)理所鈉(na)(na)離(li)子(zi)電池(chi)(chi)技術(shu)的中(zhong)科(ke)海鈉(na)(na)成立，成為(wei)中(zhong)國首家(jia)鈉(na)(na)離(li)子(zi)電池(chi)(chi)公司(si)。當(dang)下，其與英國Faradion、法國Tiamat同為(wei)世界領先的鈉(na)(na)離(li)子(zi)電池(chi)(chi)廠商。

據中(zhong)科海鈉披露，相比(bi)鋰(li)離子(zi)電池，鈉離子(zi)電池材料成本端(duan)更具優勢(shi)。

資源儲量上，鋰元素的地(di)殼(ke)豐(feng)度僅0.0065%，絕大多數(shu)分(fen)布在美洲。鈉(na)資源地(di)殼(ke)豐(feng)度高(gao)達2.75%，且全球到處都(dou)有分(fen)布。鈉(na)資源價(jia)格與鋰資源價(jia)格就已經差距(ju)懸殊。綜合各項材料成(cheng)本(ben)測(ce)算，相(xiang)比鋰離子電(dian)(dian)池，鈉(na)離子電(dian)(dian)池材料成(cheng)本(ben)要降低(di)30-40%。

（截圖自中科海鈉官網）

多位市場人士向記者表示，事實上，也正是因為鋰電池主要原材料——碳酸鋰價格暴漲，才讓作為備選方案的鈉離子電池有了當下熱度。2020年12月至今，碳酸鋰價格從4.6萬元/噸附近一路飆升至54萬元/噸附近，區間漲幅超過11倍。

除了資源(yuan)端(duan)外，鈉離子(zi)電池成本優勢還體現在產業建(jian)設端(duan)。

與鋰離(li)子電池工作原理(li)相同，鈉離(li)子電池同樣(yang)依靠離(li)子在正(zheng)負電極之間往返嵌入和脫出的搖椅式二次(ci)電池。

（截圖(tu)自中(zhong)科海鈉官網）

正因如此，從生(sheng)(sheng)產(chan)流程和工(gong)藝路線(xian)(xian)上看，鈉(na)電(dian)池(chi)(chi)結構也與鋰電(dian)高度相似，其決定了兩者(zhe)的生(sheng)(sheng)產(chan)流程和產(chan)線(xian)(xian)接近(jin)，這意味著鋰電(dian)池(chi)(chi)材料廠商未(wei)來(lai)可與鈉(na)電(dian)池(chi)(chi)共用產(chan)線(xian)(xian)中的絕大多數環節，從而降(jiang)低產(chan)線(xian)(xian)建(jian)設成(cheng)本。

“鈉離子（正極材料）生產工藝與鋰離子（工藝）90%相似。都是通過研磨使其納米化、通風干燥、燒結、粉碎，造粒……它的工藝過程都是一樣的。”某國內頭(tou)部正極材(cai)料企業(ye)董事長張帆（化(hua)名）向21世紀經濟報道記(ji)者表示，鋰電(dian)池(chi)正極廠商未來(lai)轉型鈉電(dian)池(chi)正極材(cai)料生產不(bu)具備技術難度。 

張帆同時認為，鈉離子電池未來領軍企業還將是現有的鋰電池企業，尤其在正極材料端更是如此。“鈉電（鈉離子電池）以后仍是磷酸鐵鋰廠商，或者三元廠商的天下，新進的企業很少，可能會有一兩家。這些鐵鋰的廠商，只要追求進步，都在私下做著，只是看什么時候爆發出來。”

墨柯同樣表示(shi)，鈉離(li)子電池(chi)與鋰(li)離(li)子電池(chi)生產體(ti)系(xi)相通(tong)(tong)。“納電的（生產體(ti)系(xi)）體(ti)系(xi)和鋰(li)電基本相同，所以生產設備這(zhe)兩塊都是可以通(tong)(tong)用的。”

產業化時機已至？

據鈉(na)離(li)子電池企業(ye)披露的產(chan)業(ye)規(gui)劃，鈉(na)離(li)子電池產(chan)業(ye)化(hua)臨近，最快或將在(zai)2023年迎來(lai)產(chan)業(ye)化(hua)元年。

10月21日，寧德(de)時代在一場電話會(hui)議上表示(shi)，公(gong)(gong)司(si)鈉(na)離子電池產業(ye)化進展順利(li)，供應(ying)鏈(lian)布局上需要一些時間，已與部(bu)分乘用(yong)車(che)客(ke)戶協商，明年將(jiang)會(hui)正(zheng)式量產。公(gong)(gong)開(kai)報道顯示(shi)，在此之前(qian)，寧德(de)時代已多次公(gong)(gong)開(kai)表示(shi)，公(gong)(gong)司(si)正(zheng)致(zhi)力推進鈉(na)離子電池在2023年實現產業(ye)化。 

產(chan)(chan)(chan)業化(hua)同樣走在(zai)行業前(qian)列還有華(hua)(hua)陽股(gu)份。9月30日，華(hua)(hua)陽股(gu)份公(gong)告(gao)稱，當日，其旗下公(gong)司山西華(hua)(hua)鈉芯能(neng)(neng)科(ke)技投建的鈉離子(zi)(zi)電(dian)芯生產(chan)(chan)(chan)線(xian)(xian)設備安裝調試(shi)已經(jing)完成。公(gong)司鈉離子(zi)(zi)電(dian)芯生產(chan)(chan)(chan)線(xian)(xian)正式投產(chan)(chan)(chan)。據介(jie)紹(shao)，華(hua)(hua)陽股(gu)份的鈉離子(zi)(zi)電(dian)芯生產(chan)(chan)(chan)線(xian)(xian)主要生產(chan)(chan)(chan)圓柱鋼殼和方形(xing)鋁殼電(dian)芯，能(neng)(neng)量密(mi)度約(yue)為120Wh/kg到130Wh/kg，項目滿產(chan)(chan)(chan)后(hou)將成為國內首條產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)達到GW級別的鈉離子(zi)(zi)電(dian)芯產(chan)(chan)(chan)線(xian)(xian)。

從電芯到(dao)電池(chi)(chi)中(zhong)間(jian)并(bing)不(bu)(bu)用花(hua)太(tai)(tai)多工夫。真鋰研究院創始人墨柯向記者解釋，電池(chi)(chi)包相當(dang)于把N個電芯放一塊串(chuan)/并(bing)聯方式(shi)連接到(dao)一起，其涉及到(dao)電池(chi)(chi)管理系統的問(wen)題，技術難度(du)上，有了電芯后，生產電池(chi)(chi)并(bing)不(bu)(bu)難。“而且可以用鋰電的PACK技術，這個問(wen)題并(bing)不(bu)(bu)是太(tai)(tai)大。”

行(xing)業內人士普(pu)遍認為(wei)，華(hua)陽(yang)股份走在前列，原(yuan)因是中科海鈉在背后提供了技(ji)術支持。

事實上，中(zhong)科海(hai)鈉與華陽股(gu)份已在股(gu)權等多個領域有合作。

在股(gu)(gu)權(quan)結構(gou)上，華(hua)(hua)陽股(gu)(gu)份是中科(ke)海鈉(na)(na)(na)的股(gu)(gu)東之一(yi)。公開信息顯示，華(hua)(hua)陽股(gu)(gu)份通過旗(qi)下子公司(si)——陽泉市梧(wu)桐(tong)樹嘉裕陽煤智能制造股(gu)(gu)權(quan)投(tou)資合(he)伙企業(ye)（持股(gu)(gu)49.8%）間接(jie)(jie)持有中科(ke)海鈉(na)(na)(na)7.8%的股(gu)(gu)權(quan)。如果算上母公司(si)華(hua)(hua)陽集團有限公司(si)間接(jie)(jie)持有的股(gu)(gu)權(quan)，華(hua)(hua)陽系一(yi)共(gong)持有中科(ke)海鈉(na)(na)(na)15.6%的股(gu)(gu)權(quan)。

中科(ke)海(hai)鈉與華陽(yang)股(gu)份在(zai)(zai)具體項(xiang)目(mu)上也(ye)曾多次展開合作(zuo)。2021 年華陽(yang)股(gu)份與中科(ke)海(hai)鈉共同(tong)打造了全(quan)球首個(ge)1MWh 鈉離(li)子(zi)電(dian)池光伏儲能系統(tong)。在(zai)(zai)9月(yue)30日公告中，公司同(tong)樣表示(shi)，該1GWh鈉離(li)子(zi)電(dian)芯生產線由(you)華陽(yang)集(ji)團與中科(ke)海(hai)鈉聯合打造。

除了與華(hua)陽股份(fen)/集團合作外，中科海鈉合作對象(xiang)還包括三峽能源，后者(zhe)的產業(ye)(ye)化也走在(zai)行(xing)業(ye)(ye)前列。

今(jin)年7月，全(quan)球首(shou)條 5GWh 級鈉(na)離(li)子(zi)電池生產(chan)(chan)線一期(qi)項(xiang)目(mu)(mu)(mu)——阜陽(yang)海鈉(na)科技1GWh 鈉(na)離(li)子(zi)電池生產(chan)(chan)項(xiang)目(mu)(mu)(mu)落成。該項(xiang)目(mu)(mu)(mu)由三(san)峽(xia)能(neng)源與(yu)中(zhong)科海鈉(na)合作完(wan)成，技術支持主要來自中(zhong)科海鈉(na)。

計劃在(zai)2023年(nian)量(liang)產的(de)電(dian)池(chi)企業還包括(kuo)多(duo)氟多(duo)、傳藝科(ke)技、維科(ke)技術(shu)，三(san)者計劃2023年(nian)底(di)前分別(bie)建成1GWh、2GWh、2GWh產能。

值得一提的(de)是，在(zai)正極(ji)材(cai)料領域，一家名為鈉(na)(na)創(chuang)新能(neng)源(yuan)的(de)公司也走(zou)在(zai)行業前列。鈉(na)(na)創(chuang)新能(neng)源(yuan)由上海(hai)交通大學馬紫峰教授于2012年組建的(de)核心研發團(tuan)隊延伸成(cheng)立，公司于2018年成(cheng)立，2019 年完(wan)成(cheng)全球(qiu)首條(tiao)噸級鐵酸鈉(na)(na)基正極(ji)材(cai)料生產線。維科技術的(de)正極(ji)材(cai)料、電解液均(jun)由鈉(na)(na)創(chuang)新能(neng)源(yuan)提供(gong)。

行業中，多氟多、傳藝科技正極材料、電解液等主要材料則主要來源于自產。

9月(yue)19日多(duo)氟多(duo)在(zai)投資者(zhe)互(hu)動平(ping)臺表(biao)示，鈉電池樣(yang)品正在(zai)進(jin)行(xing)(xing)中(zhong)(zhong)試(shi)驗證。9月(yue)21日，傳(chuan)藝科技公告，鈉離子電池項目已具備中(zhong)(zhong)試(shi)生產(chan)條件并即(ji)將投產(chan)運行(xing)(xing)。從進(jin)展(zhan)來看，二者(zhe)產(chan)品較尚未通過中(zhong)(zhong)試(shi)，整體進(jin)度落(luo)后于(yu)華陽(yang)股份與三峽能(neng)源。

總體來看，上述即將迎來鈉電池產業化的電池企業可以分為3大類：鋰電龍頭（寧德時代）、具有研究機構背景的創新型企業（如中科海鈉-中科院，鈉創新能源-上海交大），以及新興企業（如傳藝科技、維科技術）等。

產業進度上，華陽股份、三峽能源、維科技術、傳藝科技計劃規劃投產進度較為靠前，寧德時代也表示明年將會正式量產，而多氟多則相對落后。

離“挑大梁”還有幾道關？

“即便是鈉離子電池量產了，鈉電池的裝機、測試、試用都還沒有經歷過，現在都還處于一個初級的產品，還要經過很長時間的驗證。”隆眾資(zi)訊鋰(li)(li)電池(chi)部分析師曲音飛向記者表示，鈉電池(chi)沒有經歷過類似鋰(li)(li)電池(chi)的(de)(de)市場驗(yan)證(zheng)，還遠未到“攻城略地”的(de)(de)時候。

業內(nei)人士(shi)普遍觀點認(ren)為，短期(qi)來看，即(ji)便是實現量產，鈉離子電(dian)池距(ju)離真(zhen)正(zheng)的成熟還(huan)有很長(chang)的路(lu)要走(zou)。

墨柯認為，鈉(na)離子(zi)仍舊處于從0到1的發(fa)展階段，并預判未來兩三(san)年它不會(hui)有(you)多(duo)大的市場。

張帆則表示，沒有經過市場印(yin)證(zheng)過程，鈉離子電池成熟度難以與(yu)鋰(li)離子電池相(xiang)媲美，短(duan)期內不具備爆發條(tiao)件。

張(zhang)帆認為(wei)，在用戶端(duan)，鈉離子電(dian)池發展是受到制(zhi)約的。比如電(dian)池管理系(xi)統、BMS系(xi)統、后端(duan)應用系(xi)統配套都是需要(yao)時(shi)間(jian)去解決的。

“鋰(li)電池(chi)也是(shi)經歷(li)(li)了(le)很多年驗(yan)證。電動汽車開始推(tui)廣前，曾推(tui)出過(guo)“百城(cheng)千輛”計劃，即(ji)在100個城(cheng)市每個城(cheng)市布10輛車，要跑好幾年。鈉離子(zi)也是(shi)一樣(yang)的(de)，沒(mei)有經歷(li)(li)這樣(yang)的(de)驗(yan)證過(guo)程(cheng)一下推(tui)出來，應用場景(jing)、壽(shou)命都(dou)不(bu)知(zhi)道。鈉離子(zi)電池(chi)是(shi)不(bu)是(shi)真那(nei)么好，大家也都(dou)沒(mei)有經驗(yan)。”

張帆(fan)預計，最快到2027年后，鈉離子電池才會進入市場爆發期。

除了市場驗證需要時間，不同應用場景下，鈉離子電池在技術層面也需要一些問題需要時間克服。

東高科技首席(xi)策略研究員陳宇(yu)恒認為(wei)，鈉(na)離(li)(li)子存在壽命短、能(neng)量(liang)密(mi)度(du)低等突出(chu)劣勢。“鈉(na)離(li)(li)子電池(chi)的缺(que)點(dian)是(shi)鈉(na)元素分子量(liang)較高，鈉(na)離(li)(li)子電位更高，體(ti)積(ji)更大(da)，在嵌入正負極時易使(shi)極片材料發生(sheng)較大(da)的體(ti)積(ji)變化，因此，鈉(na)離(li)(li)子電池(chi)在材料結構穩(wen)定性和動(dong)力學性能(neng)上要求(qiu)更為(wei)嚴苛。故鈉(na)離(li)(li)子電池(chi)存在能(neng)量(liang)密(mi)度(du)低、倍率性能(neng)欠佳、循環壽命短等相對劣勢。”

也正因(yin)此，陳(chen)宇恒認(ren)為，鈉(na)離子電池當下僅有個(ge)別儲能領域的示范項目(mu)，大規(gui)模應用還沒有穩定的剛性需(xu)求，這(zhe)些層面都(dou)制約了其產業化進度。

作為市場主要看(kan)好的應用領域，“循(xun)環壽命低的問題”同樣正制(zhi)約其在(zai)儲(chu)能(neng)領域推廣應用。

“鈉離(li)子(zi)(zi)（電(dian)池(chi)）和(he)鋰離(li)子(zi)(zi)（電(dian)池(chi)）一樣，都(dou)是(shi)(shi)在隔膜(mo)中間來回來去(qu)的去(qu)穿梭(suo)放電(dian)，你想鈉離(li)子(zi)(zi)那么大體(ti)積，要(yao)穿梭(suo)的次(ci)數比(bi)體(ti)積小的鋰離(li)子(zi)(zi)還(huan)要(yao)長，可想而知(zhi)，說它(ta)的困難程度肯(ken)定是(shi)(shi)要(yao)大一些的。”墨柯表示(shi)，相比(bi)于儲能領域，他(ta)更(geng)看好(hao)鈉離(li)子(zi)(zi)電(dian)池(chi)在電(dian)動自行車(che)的應(ying)用。

“在儲能這一塊，鈉離子電池其實也不太好走，這條路相對好走的可能就是電動自行車，對于電池的循環壽命并沒有太多的要求，關鍵就是要便宜。這個領域它是有可能率先去嘗試的，這也是中科和海納把鈉電市場首選在電動自行車的主要原因。”

公(gong)開資料顯示，鈉(na)離子電(dian)池的能量(liang)密度(du)為達到(dao)145Wh/kg，是鉛酸電(dian)池的3倍左右(you)，據(ju)國(guo)泰君安統(tong)計，目前三元電(dian)池單(dan)體能量(liang)密度(du)普遍在(zai)200Wh/kg以上(shang)，主(zhu)流產(chan)品已(yi)經達到(dao)250Wh/kg，頭部企業的磷酸鐵鋰電(dian)池單(dan)體能量(liang)密度(du)則在(zai)180Wh/kg附近。

循環壽(shou)命(ming)上，根據正極材(cai)料不同(tong)，鈉(na)離(li)子(zi)循環壽(shou)命(ming)也在一定區(qu)間內(nei)變(bian)動。

目前(qian)已公布的主流鈉離子電池(chi)循環(huan)壽(shou)命(ming)，在1000-4000次(ci)之間(jian)。相比之下，磷(lin)酸鐵鋰電池(chi)壽(shou)命(ming)則在3000-10000次(ci)之間(jian)。

“不論是儲能還是其他領域，鈉離子電池現階段還很難完全取代鋰電池，因為二者之間的應用領域是存在互補的，目前市場給鈉離子電池的定位是鋰離子電池的潛在替代者，是鋰電池的補充，而非替代。”陳宇恒表示。