寧德時(shí)代鈉電池即將“上車”，董秘揭露產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)，2023年成產(chǎn)業(yè)元年
電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）近日，在寧德時(shí)代三季報(bào)電話會(huì)議中，該公司再一次確認(rèn)，將于2023年全面實(shí)現(xiàn)鈉電池產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)，寧德時(shí)代董秘表示，目前已與部分乘用車客戶就鈉離子電池進(jìn)行協(xié)商，供應(yīng)鏈布局上需要一些時(shí)間。產(chǎn)業(yè)鏈人士認(rèn)為，2023年或?qū)⒊蔀殁c電池的產(chǎn)業(yè)元年。除了寧德時(shí)代，材料廠商多氟多也表示，該公司鈉離子電池已有小批量成品下線。
初代鈉電池優(yōu)缺點(diǎn)明顯
所謂的鈉電池就是以鈉離子作為電荷載體，通過(guò)鈉離子在正負(fù)極之間的嵌入、脫出實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移的可充電電池。因此，從工作原理上講，鈉電池和鋰電池是相同的。并且，兩者的電池結(jié)構(gòu)也是較為相似的，在正極使用相應(yīng)的過(guò)金屬氧化物，在負(fù)極使用硬碳或者過(guò)金屬氧化物等，電解液和中間隔膜的成分也差不多。從研究歷史長(zhǎng)度來(lái)看，鈉電池和鋰電池也是相當(dāng)?shù)?，兩者的誕生時(shí)間分別是上世紀(jì)的八十年代和七十年代。不過(guò)，鈉電池由于早期的電極材料不理想，發(fā)展較為遲緩，鋰電池則在消費(fèi)電子和電動(dòng)汽車大潮中相繼成為“版本答案”。鈉離子發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在2010年，此后研究界先后研發(fā)了一系列的負(fù)極材料以改變鈉電池性能，在容量和循環(huán)壽命方面有了非常大的提升，一點(diǎn)一點(diǎn)地向著規(guī)模量產(chǎn)的方向進(jìn)發(fā)。由于材料屬性，鈉電池天生就具備一些遠(yuǎn)超鋰電池的優(yōu)勢(shì)特性，包括安全性、成本、儲(chǔ)量等。業(yè)界一直沒(méi)有中斷對(duì)鈉電池的研究，一個(gè)重要的原因在于原材料的儲(chǔ)備。和鋰離子資源相比，鈉離子資源在全球儲(chǔ)備豐富且平均，在地殼成分組成中，鈉元素的豐度值達(dá)23000ppm，可達(dá)2.74%，而鋰元素在地殼當(dāng)中占比僅約為0.0065%，兩者之間的儲(chǔ)備量差距明顯。雖然現(xiàn)階段并不存在鋰資源供應(yīng)不足的情況，但是由于鋰資源分布不均且相對(duì)存儲(chǔ)量少，給了中間商和貿(mào)易商炒作的資本。其次是鈉電池突出的安全性能。根據(jù)《鈉離子電池：從基礎(chǔ)研究到工程化探索》（作者：容曉暉、陸雅翔、胡勇勝等中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員），目前初步的高低溫測(cè)試結(jié)果，鈉電池高低溫性能更優(yōu)異，并且在過(guò)充、過(guò)放、短路、針刺、擠壓等所有安全項(xiàng)目測(cè)試中，鈉電池均未發(fā)生起火現(xiàn)象，并且不易爆炸，安全性能更好。據(jù)悉，鈉電池的熱穩(wěn)定性是遠(yuǎn)超國(guó)標(biāo)的安全標(biāo)準(zhǔn)的。第三，鈉電池在低溫測(cè)試中的表現(xiàn)也好于鋰電池，寧德時(shí)代研發(fā)的第一代鈉離子電池在-20°C低溫環(huán)境中，也擁有90%以上的放電保持率。當(dāng)然，產(chǎn)業(yè)界一直跟隨鈉電池的研發(fā)還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，鈉電池可以較為平順地借用已經(jīng)成熟的鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈資源，與鋰電池的生產(chǎn)設(shè)備大部分都可以兼容，在產(chǎn)業(yè)化方面能夠?qū)崿F(xiàn)較快的導(dǎo)入。不過(guò)，也確實(shí)如寧德時(shí)代董秘所言，第一代鈉電池能量密度會(huì)略低于鐵鋰，循環(huán)壽命方面不如長(zhǎng)壽命的鐵鋰電池，和傳統(tǒng)的鐵鋰電池接近。這其實(shí)已經(jīng)是非常理想的結(jié)果了。實(shí)際上，正如上面提到的，鈉電池在能量密度和循環(huán)壽命方面一直被詬病，而這關(guān)乎到電動(dòng)汽車的續(xù)航和電池生命周期。根據(jù)華金證券的分析，鈉電池在能量密度和循環(huán)壽命方面的劣勢(shì)均是由材料特性決定的。在能量密度方面，由于鈉離子的離子半徑大于鋰離子，無(wú)法嵌入石墨材料，只能使用硬碳或其他負(fù)極材料，導(dǎo)致能量密度低于采用石墨的鋰電池。此外，NaMnO4、Na3V2(PO4)3、Na2Fe2(SO4)3等主流的鈉電池正極材料在能量密度方面均不及磷酸鐵鋰。在循環(huán)壽命方面，由于鈉離子嵌出電極的晶體結(jié)構(gòu)相對(duì)較難，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的可逆性差，也就是循環(huán)壽命不佳，在一定次數(shù)的充放電之后，能量密度下降速度快于鋰電池。同時(shí)，鈉電池的內(nèi)阻相對(duì)較高，這就導(dǎo)致充放電效率需要受到一定的限制，溫度管控的難度比較大，這也是導(dǎo)致其循環(huán)效率差的原因之一，且還會(huì)影響鈉電池的充放電速度。這些劣勢(shì)可能會(huì)導(dǎo)致車廠在選擇鈉電池方面相對(duì)謹(jǐn)慎，因此寧德時(shí)代董秘認(rèn)為，鈉電池供應(yīng)鏈布局上需要一些時(shí)間。產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)多元化布局
從產(chǎn)研情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)自2011年前后開(kāi)始關(guān)注鈉電池的發(fā)展，這一年也是寧德時(shí)代的成立之年。發(fā)展至今，并非只有寧德時(shí)代一家在布局鈉電池。在鈉電池布局方面，國(guó)內(nèi)除了寧德時(shí)代，華陽(yáng)股份、豐元股份、中科海鈉和多氟多也是代表企業(yè)。在鈉電池方向上，華陽(yáng)股份和中科海鈉深度綁定，兩者既有投資關(guān)系，又是合作關(guān)系。據(jù)悉，兩者的合作模式在于，中科海鈉主要主導(dǎo)鈉電池正負(fù)極材料的研發(fā)，這是鈉電池的核心。而華陽(yáng)股份下屬公司主要負(fù)責(zé)鈉電池電芯和封裝部分，主要面向產(chǎn)業(yè)鏈。目前，華陽(yáng)股份擁有鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈子公司包括華鈉銅能、華鈉碳能、華鈉芯能等。據(jù)悉，華陽(yáng)股份孫公司投建的鈉離子電芯生產(chǎn)線設(shè)備安裝調(diào)試已經(jīng)完成。固態(tài)電池、無(wú)鈷電池以及鈉電池是目前豐元股份主要布局的材料領(lǐng)域。在鈉電池方向上，根據(jù)該公司和投資者之間的交流，豐元股份在鈉電池正極材料方面有技術(shù)儲(chǔ)備。多氟多目前在鈉電池方面已經(jīng)具有小批量生產(chǎn)能力。該公司曾在機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)表示，多氟多為國(guó)內(nèi)首家商業(yè)化量產(chǎn)六氟磷酸鈉的企業(yè)，目前具備年產(chǎn)千噸六氟磷酸鈉的生產(chǎn)能力，并擁有從六氟磷酸鋰產(chǎn)線快速切換六氟磷酸鈉產(chǎn)線的工藝技術(shù)。此外，三峽能源、維科技術(shù)、傳藝科技、振華新材、美聯(lián)新材、當(dāng)升科技、容百科技、道氏技術(shù)、中欣氟材等公司也在布局鈉電池，主要是攻克正負(fù)極和電解液等主要材料的自產(chǎn)。當(dāng)然，比亞迪電池事業(yè)部?jī)晌浑x職博士蔡偉華和趙建明創(chuàng)立的華納新材也是專注鈉電池研究，目前正準(zhǔn)備進(jìn)行產(chǎn)品500噸級(jí)別的中試階段。綜合來(lái)看，2023年即將成為鈉電池商業(yè)化元年。根據(jù)此前寧德時(shí)代的透露，該公司第一代鈉離子電池電芯單體能量密度達(dá)到160Wh/kg，高于基于磷酸鐵鋰打造的比亞迪刀片電池，該電池的能量密度大約為140Wh/kg。從業(yè)人士認(rèn)為，一旦寧德時(shí)代鈉電池供應(yīng)鏈成熟，將會(huì)在入門級(jí)車型方面迅速打開(kāi)市場(chǎng)，并在中低端汽車市場(chǎng)替代一部分磷酸鐵鋰需求，緩解一部分鋰電池的供應(yīng)壓力，并降低材料廠商的話語(yǔ)權(quán)。不過(guò)，在更高端的車型里，鋰電池將在未來(lái)很長(zhǎng)的一段時(shí)間里繼續(xù)扮演主角。同時(shí)，鈉電池在二輪電動(dòng)車方面擁有不錯(cuò)的應(yīng)用前景，目前這一市場(chǎng)也在高速增長(zhǎng)。寫在最后
自從寧德時(shí)代發(fā)布第一代鈉電池到宣布即將量產(chǎn)，鈉電池在這一段時(shí)間以來(lái)的發(fā)展速度非?？欤恢皇请姵丶夹g(shù)在優(yōu)化，材料和電芯等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的量產(chǎn)布局也是快速跟進(jìn)。隨著寧德時(shí)代完成鈉電池量產(chǎn)并上車，得益于該公司的明星效應(yīng)，產(chǎn)業(yè)鏈將更快速地完善，磷酸鐵鋰將會(huì)交出一部分市場(chǎng)，并且鈉電池有望助推電動(dòng)汽車在入門車型方面實(shí)現(xiàn)更快速的滲透。不過(guò)，這些暢想都需要鈉電池完成自己的產(chǎn)業(yè)化認(rèn)證，并在市場(chǎng)中得到檢驗(yàn)。有分析觀點(diǎn)認(rèn)為，2023年是鈉電池商業(yè)化元年，2027年則是鈉電池全面爆發(fā)的一年。
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