近日，全球動力電池龍頭企業(yè)寧德時(shí)代（300750）宣布，目前公司已啟動鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化布局，規(guī)劃是將第二代鈉離子電池能量密度做到200瓦時(shí)/千克以上，2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。

 

而實(shí)際上，在今年7月29日，寧德時(shí)代曾對外發(fā)布了其第一代鈉離子電池，宣稱其電芯單體能量密度達(dá)到160瓦時(shí)/千克，為目前全球最高水平。這種電池在常溫下充電15分鐘，電量可達(dá)80%；在零下20攝氏度的低溫環(huán)境下，仍然有90%以上的放電保持率；系統(tǒng)集成效率可達(dá)80%以上。

 

鈉離子電池究竟有哪些優(yōu)勢？未來鈉離子電池主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？何時(shí)能大規(guī)模商業(yè)化？目前來看，雖然鈉離子電池想要完全替代鋰離子電池有些困難，但在某些領(lǐng)域?qū)︿囯x子電池形成補(bǔ)充已然明確，其發(fā)展前景非常廣闊，而這正是引來巨頭紛紛參與布局的主要原因。

 

 

鈉離子電池商業(yè)化正迎來拐點(diǎn)時(shí)刻

 

鈉離子電池和鋰離子電池實(shí)際上均起源于20世紀(jì)70年代，并同步研發(fā)出了可適用正極的材料。20世紀(jì)80年代，石墨儲鋰機(jī)制被發(fā)現(xiàn)，并以此為負(fù)極開發(fā)出“搖椅式電池”的鋰離子電池原型，而鈉離子較鋰離子半徑更大，無法以石墨作為鈉離子電池負(fù)極，這也成為兩類電池后來發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

 

二者命運(yùn)的差異，隨著20世紀(jì)90年代日本索尼公司將鋰離子電池商業(yè)化進(jìn)一步拉大。業(yè)內(nèi)由此大幅降低了對鈉離子電池相關(guān)領(lǐng)域的研究投入。雖然2000年適用于鈉離子電池的硬碳負(fù)極終于被開發(fā)出來，但鈉離子電池飽受性能不如鋰離子電池的詬病，不具備替代優(yōu)勢。

 

時(shí)間轉(zhuǎn)眼來到2015年，這是鈉離子電池命運(yùn)迎來轉(zhuǎn)折的一年，全球新能源汽車和儲能拉動的動力電池需求出現(xiàn)大規(guī)模增長，對鋰資源的需求隨之出現(xiàn)了爆發(fā)式增長，全球鋰資源的儲備開始顯得捉襟見肘。出于對鋰資源供給瓶頸的擔(dān)心，不少產(chǎn)業(yè)界和資本界人士這時(shí)開始再次關(guān)注和推動鈉離子電池的商業(yè)化。

 

據(jù)了解，鈉元素和鋰元素有相似的物理化學(xué)特性，但鈉相比鋰在地殼中儲量豐富，資源分布廣泛。鈉資源在地殼中具有高達(dá)2.75%的豐度（鋰資源僅為0.0065%），成本為2元/千克，遠(yuǎn)低于鋰資源的150元/千克；鈉分布在礦石、鹽湖、海水等中，在全球的陸地或者海洋都有廣泛的分布，不像鋰資源主要集中在部分地區(qū)。

 

同時(shí)，從電池的性能來看，鈉離子電池也具有幾大優(yōu)點(diǎn)：一是材料成本低，研究顯示，鈉離子電池可以比磷酸鐵鋰價(jià)格低30%～40%；二是能量密度較高，大致范圍為100～160瓦時(shí)/千克，雖然低于磷酸鐵鋰電池的120～200瓦時(shí)/千克，但顯著高于鉛酸電池的30～50瓦時(shí)/千克；三是安全性高、溫度性能優(yōu)異，鈉離子電池可以在零下40攝氏度到零上80攝氏度的溫度區(qū)間正常工作，零下20攝氏度的環(huán)境下容量保持率接近90%，高低溫性能優(yōu)于其他二次電池，其出現(xiàn)電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象也大大少于鋰離子電池；四是倍率性能好，快充具備優(yōu)勢，充電時(shí)間只需要10分鐘左右。目前量產(chǎn)的三元鋰離子電池即使是在直流快充模式下，將電量從20%充至80%也需要30分鐘，磷酸鐵鋰電池則需要45分鐘左右。

 

既然鈉離子電池有這么多優(yōu)點(diǎn)，那么為什么一直沒能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化呢？業(yè)內(nèi)人士表示，客觀而言，鈉離子電池確實(shí)具有很多優(yōu)勢，但從性能來看，其能量密度、循環(huán)壽命等方面與鋰電池相比還是有很大差距，其在短期內(nèi)的應(yīng)用領(lǐng)域主要是替代鉛酸電池。從應(yīng)用場景來看，鈉離子電池最有希望先去占領(lǐng)兩輪電動車、小型動力以及低端儲能這些鉛酸電池的市場，對鋰離子電池的替代則還需要更多技術(shù)方面的研發(fā)進(jìn)步。

 

鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化后將形成千億級市場

 

實(shí)際上，因?yàn)閲樵颍覈鴱恼邔用嬉恢痹诠膭?lì)儲能技術(shù)的多元化。隨著“十四五”期間“雙碳”目標(biāo)的提出，2021年4月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布了第二部針對儲能產(chǎn)業(yè)的國家級綜合性政策文件《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》，明確提出到2025年，實(shí)現(xiàn)3000萬千瓦的儲能目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)儲能跨越式發(fā)展；到2030年，實(shí)現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展。儲能技術(shù)要以需求為向?qū)В瑘?jiān)持多元化發(fā)展，這為儲能技術(shù)的發(fā)展明確了目標(biāo)和方向。

 

此前，工信部曾表示，將在“十四五”期間實(shí)施儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)重點(diǎn)專項(xiàng)，并將鈉離子電池技術(shù)列為子任務(wù)，進(jìn)一步推動鈉離子電池的規(guī)模化、低成本化，并促進(jìn)性能優(yōu)異、符合條件的鈉離子電池在新能源電站、交通工具、通信基站等領(lǐng)域加快應(yīng)用。并且，對初期進(jìn)入市場的鈉離子電池產(chǎn)品或企業(yè)給予扶持。工信部將梳理能源電子產(chǎn)業(yè)鏈，統(tǒng)籌資源支持鋰離子電池、鈉離子電池等新型儲能電池發(fā)展。

 

除了國家政策的大力鼓勵(lì)支持，作為實(shí)施主體的企業(yè)層面對鈉離子電池的研發(fā)應(yīng)用其實(shí)也是十分積極的。據(jù)了解，目前國內(nèi)外已有近三十家企業(yè)對鈉離子電池技術(shù)進(jìn)行了布局，機(jī)構(gòu)預(yù)測產(chǎn)業(yè)化后將形成千億級的市場。

 

在國內(nèi)上市公司中，寧德時(shí)代最先開始布局。其從2015年就著手研發(fā)鈉離子電池，近年來研發(fā)隊(duì)伍迅速擴(kuò)大。2020年6月，寧德時(shí)代宣布成立21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，中短期主要方向?yàn)殇嚱饘匐姵亍⒐虘B(tài)鋰離子電池和鈉離子電池；2021年7月，其推出的第一代鈉離子電池，采用普魯士白/硬碳體系。在寧德時(shí)代的規(guī)劃中，下一代鈉離子電池能量密度研發(fā)目標(biāo)是200瓦時(shí)/千克以上，到2023年將形成鈉離子電池的基本產(chǎn)業(yè)鏈。

 

此外，中國長城（000066）研發(fā)的48V10Ah鈉離子電池組，成功落地電動自行車運(yùn)用，是國內(nèi)首個(gè)鈉離子電池實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用的成功案例。

 

圣陽股份（002580）與院士工作站等單位聯(lián)合開發(fā)的高環(huán)保、高循環(huán)性鈉離子電池已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)階段，進(jìn)入樣品測試，目前測試結(jié)果符合預(yù)期目標(biāo)，效果超預(yù)期。

 

業(yè)內(nèi)人士表示，從生產(chǎn)設(shè)備與工藝來看，鈉離子電池與鋰離子電池區(qū)別不大，這有利于鈉離子電池企業(yè)利用現(xiàn)成設(shè)備和工藝快速投入商業(yè)化生產(chǎn)。

 

從材料體系來看，由于核心傳導(dǎo)離子的區(qū)別，除了隔膜材料基本一致外，鈉離子電池在正極、負(fù)極、電解液、集流體方面與鋰離子電池均有所差異，目前可以量產(chǎn)的技術(shù)路線尚未確定。因此，鈉離子產(chǎn)業(yè)鏈的競爭環(huán)節(jié)主要在正極材料和電芯企業(yè)。由于競爭剛剛開始，誰能成為龍頭企業(yè)現(xiàn)在還難以判斷。

 

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，目前，鈉離子電池商業(yè)化進(jìn)程加速。隨著技術(shù)逐步走向成熟，應(yīng)用場景不斷拓展，未來鈉離子電池或從儲能逐步走向動力，并以其低成本和高性能對鉛酸電池、磷酸鐵鋰電池實(shí)現(xiàn)替代。鈉離子電池的原料資源豐富且分布均勻，發(fā)展鈉離子電池技術(shù)路線有助于維持動力電池終端價(jià)格穩(wěn)定，且實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)后，成本存在進(jìn)一步下降空間。遠(yuǎn)期看，鈉離子電池有望成為動力電池領(lǐng)域的下一個(gè)風(fēng)口。

 

目前A股鈉離子電池相關(guān)概念的上市公司主要有：