“我不認(rèn)為未來(lái)鈉離子電池會(huì)完全取代鋰電池，我認(rèn)為他們應(yīng)該是并存的關(guān)系”。北京理工大學(xué)車(chē)輛與交通工程學(xué)院副教授 孫立清表示。
不管是哪一種電池體系，材料的進(jìn)步?jīng)Q定電池的進(jìn)步。儲(chǔ)量豐富，原料價(jià)格低，更不易燃，低溫效果更好……，鈉離子電池商用并取代鋰電池的呼聲越來(lái)越高。由于鋰電原材料價(jià)格持續(xù)高企，短期內(nèi)供需矛盾難改，企業(yè)端承壓，相對(duì)鋰電池發(fā)展“落后”20年的鈉離子電池似乎有了“備胎轉(zhuǎn)正”的可能。寧德時(shí)代計(jì)劃在今年實(shí)現(xiàn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化；網(wǎng)傳比亞迪計(jì)有望成為全球首個(gè)鈉離子電池裝車(chē)的企業(yè)；另外，蜂巢能源、中科海鈉、億緯鋰能、孚能科技等電池開(kāi)發(fā)制造企業(yè)先后推進(jìn)鈉離子電池項(xiàng)目。就連華為也通過(guò)旗下投資平臺(tái)哈勃科技認(rèn)購(gòu)中科海納13.3%股份，成為后者第三大股東，跨界涉獵鈉離子電池。2022年以來(lái)，新能源汽車(chē)高景氣，而鋰電池原材料價(jià)格上漲。在此背景下，鈉電池將取代鋰電池的聲量越來(lái)越大，從上游的礦場(chǎng)到中游的動(dòng)力電池廠商，都爭(zhēng)先恐后布局鈉電池產(chǎn)業(yè)，鈉電池概念股也持續(xù)呈現(xiàn)高景氣狀態(tài)。接下來(lái)，鈉離子電池能否完全取代鋰電池？掌握了鈉電池，是否就等于拿到了贏得下一個(gè)時(shí)代的財(cái)富密碼？難點(diǎn)：技術(shù)性能、產(chǎn)業(yè)鏈存明顯短板
與鋰電池相比，鈉離子電池最明顯的優(yōu)勢(shì)是價(jià)格，另外在性能方面具備低溫性能好、適合快充、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)。從2021年下半年到2022年上半年，全球鋰資源處于供需緊平衡的狀態(tài)，電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格自2021年下半年到2022年上半年增速達(dá)到433%，到2022年底價(jià)格高達(dá)56.45萬(wàn)元/噸。相比之下，碳酸鈉的價(jià)格僅為2650元/噸，是碳酸鋰價(jià)格的0.47%。根據(jù)中科海納估計(jì)，Cu-Fn-Mn基鈉離子電池原材料最終成本相對(duì)磷酸鐵鋰/石墨體系將降低30%-40%。另外，相比鋰資源，鈉資源地殼程度更豐富為鋰礦的400倍，且分布更為均勻。雖然，鈉離子電池優(yōu)勢(shì)明顯，但是從擴(kuò)能投產(chǎn)所目前的角度來(lái)看，鈉離子電池在技術(shù)性能和產(chǎn)業(yè)鏈層面還存在明顯的短板。首先，就技術(shù)性能層面來(lái)說(shuō)，鈉離子電池的短板主要體現(xiàn)在能量密度和循環(huán)壽命等方面。在能量密度上，鈉離子電池在100-150Wh/kg之間，而鋰離子電池在150-250Wh/kg之間；在循環(huán)壽命方面，鈉離子電池為2000+次，而鋰離子電池為3000+次。其次，則是鈉離子電池正極三種技術(shù)路線都存在一定的短板。據(jù)了解，目前，鈉離子電池正極三種路線分為層狀氧化物、普魯士藍(lán)/白化合物，聚陰離子化合物。橫向來(lái)看，層狀氧化物的優(yōu)點(diǎn)是能量密度高、循環(huán)性能和倍率性能好。其缺點(diǎn)是空氣中材料穩(wěn)定性差、漿料容易果凍、容易與電解液發(fā)生副反應(yīng)等。這些問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致層狀氧化物容量衰減嚴(yán)重、循環(huán)性能及加工性能變差。普魯士藍(lán)/白優(yōu)點(diǎn)為成本低、合成簡(jiǎn)單、可塑性強(qiáng)、理論克容量和倍率性能高。其缺點(diǎn)是除水困難、循環(huán)壽命低、實(shí)際倍率性能差、體積能量密度低、電壓極化大、有熱失控風(fēng)險(xiǎn)等。聚陰離子化合物優(yōu)點(diǎn)為循環(huán)壽命高、理論工作電壓高、熱穩(wěn)定性好。其缺點(diǎn)是能量密度低、原材料成本高、可逆比容量低和部分材料含有有毒元素，而且聚合陰離子化合物合成方法復(fù)雜，同時(shí)為提高其電導(dǎo)率往往需要采取碳包覆等手段，材料改性要求較高。據(jù)了解，鈉離子電池正極材料與鋰電池一大主要差異在于正極材料，而鈉離子正極材料多樣，正極材料技術(shù)路線超百種，現(xiàn)階段主流路線為上表中的三種，但三者間各有不足，這也對(duì)各企業(yè)加大研發(fā)力度采取多種改性策略提出挑戰(zhàn)。換句話(huà)，目前行業(yè)仍處在尋找最優(yōu)解的摸索階段。孫立清表示：“目前，鈉離子電池的套體系沒(méi)有固定，材料體系沒(méi)有固定。比如說(shuō)普魯士藍(lán)，普魯士白是化工染料，并不是針對(duì)電池的東西。說(shuō)白了，這拿來(lái)搞電池能成嗎？另外還有，材料純度等方面是否合適？這些，我都存在懷疑。所以現(xiàn)在雷聲大雨點(diǎn)小，做出來(lái)的東西從實(shí)驗(yàn)室再到產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中還是存在問(wèn)題的。”博弈：如果鋰電池壽命延長(zhǎng)，鈉電池還有未來(lái)？
從發(fā)展歷史上看，由于SONY（索尼）公司率先實(shí)現(xiàn)鋰電池商業(yè)化，導(dǎo)致鈉離子電池發(fā)展長(zhǎng)期陷入停滯期。那么，伴隨如今的需求倒逼和未來(lái)的研發(fā)突破，鈉離子是否有機(jī)會(huì)“替補(bǔ)出場(chǎng)”取代鋰電池的位置？值得一提的是，鈉離子電池和鋰離子電池的生產(chǎn)工藝相似度頗高。據(jù)了解，鈉離子電池和鋰離子電池一樣都屬于“搖椅電池”的模型。區(qū)別在于把正極和電解液換成了含鈉的正極和含鈉的電解液，同時(shí)把石墨和銅箔換成了硬碳和鋁箔。有觀點(diǎn)認(rèn)為，鈉離子電池的生產(chǎn)工藝與鋰離子電池趨同，技術(shù)可復(fù)刻，設(shè)備可遷移。換句話(huà)說(shuō)，對(duì)企業(yè)而言，如果要轉(zhuǎn)為鈉離子電池生產(chǎn)線，只需要部分技術(shù)替代，而不需要整體重造。所以未來(lái)鈉離子電池有望進(jìn)一步取代鋰電池。對(duì)此，孫立清持不同觀點(diǎn)，他表示：“鈉離子電池替代不了鋰電池，兩者只能是共存的關(guān)系，就像現(xiàn)在鋰電池和鉛酸一樣。”除了前文中提到的鈉離子電池存在的技術(shù)難題，孫立清還提出很關(guān)鍵的一點(diǎn)，在不久的將來(lái)，鋰電池技術(shù)還將迎來(lái)一次質(zhì)的飛躍。孫立清表示：“現(xiàn)在鋰資源之所以緊張，很大一部分原因是鋰電池的壽命問(wèn)題，一般電池使用時(shí)限在三四年。如果，能通過(guò)技術(shù)鋰電池的壽命延長(zhǎng)到十年，那么，由鋰資源緊張導(dǎo)致的成本問(wèn)題就會(huì)在很大程度被化解�！�“這種技術(shù)可能會(huì)很快實(shí)現(xiàn)”孫立清表示，“現(xiàn)在正極材料富鋰錳基的主要問(wèn)題就是首效，在電池做好后，要進(jìn)行首次循環(huán)，正極材料里添加的物質(zhì)要轉(zhuǎn)化成有效的搖椅的成分。而現(xiàn)在首效的過(guò)程中效率比較低，只有60%。”由于成本低、安全性好等有點(diǎn)，富鋰錳基正極材料被視為下一代鋰動(dòng)力電池的理想之選。但是，富鋰錳基材料首周效率偏低的問(wèn)題待解。據(jù)了解，造成富鋰錳基材料首周效率偏低，是由于富鋰錳基層狀正極材料充電至高電位時(shí)易與電解液發(fā)生一系列復(fù)雜的界面反應(yīng)導(dǎo)致電解液分解，同時(shí)在高電位下還存在不可逆的活化過(guò)程，從而使其容量和循環(huán)性能降低。“后續(xù)是有辦法把守孝提到97以上”孫立清透露，“我們知道用什么方法能把它提升上來(lái)，所以，富離錳基做正極的400Wh/kg以上的電池沒(méi)問(wèn)題，現(xiàn)在已經(jīng)有材料可以做到，我預(yù)計(jì)很快就會(huì)應(yīng)該量產(chǎn)了。”至于鈉離子未來(lái)的發(fā)展路徑，孫立清認(rèn)為，鈉電池有一個(gè)是好的趨勢(shì)，如果未來(lái)鈉離子電池正極材料的純度問(wèn)題和電極之間相互干擾的問(wèn)題能被解決，那么可能會(huì)存在另外一種情形，在某種正極材料和固態(tài)電解質(zhì)搭配組合下，鈉電池是有希望望做到250～260Wh/kg能量密度等級(jí)的。“但是，這種固態(tài)電解質(zhì)，不是目前所謂的聚合物，也不是氧化物或者硫化物，需要另外一種物質(zhì)來(lái)解決。而負(fù)極材料，可能不是什么所謂的硬碳、軟碳，也不是現(xiàn)在大家拿石墨加點(diǎn)硅就能解決的問(wèn)題，而是需要新型的材料。”孫立清補(bǔ)充說(shuō)。然而，即便鈉離子在全新的材料技術(shù)加持下，做到了250～260Wh/kg能量密度，但是距離完全取代鋰電池還有很遠(yuǎn)的路要走。“250～260Wh/kg能量密度能量密度相當(dāng)于是什么？相當(dāng)于目前我們做的鋰的三元電池�！睂O立清表示，“換句話(huà)說(shuō)，如果用鈉做出來(lái)的電池和現(xiàn)在的三元電池性能差不多，按照這個(gè)邏輯的話(huà)，鈉電池在未來(lái)際可以替代一部分鋰電池，到那個(gè)時(shí)候這種鋰電池，應(yīng)該叫低溫鋰電池�！�機(jī)會(huì)：A00級(jí)車(chē)型，儲(chǔ)能市場(chǎng)
未來(lái)，鋰離子電池與鈉離子電池的技術(shù)，更迭有望實(shí)現(xiàn)互為補(bǔ)充的雙贏格局。對(duì)車(chē)企來(lái)說(shuō)，短期來(lái)看鈉電池對(duì)汽車(chē)最大賦能應(yīng)該最先體現(xiàn)在入門(mén)級(jí)電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)，或者說(shuō)續(xù)航里程較短的一類(lèi)車(chē)型之上。如前文中提到的鈉離子的主要劣勢(shì)體現(xiàn)在能量密度方面，相較于磷酸鐵鋰電池200-350Wh/kg的能量密度，鈉離子電池能量密度偏低，所以更適用于續(xù)航較短的純電細(xì)分市場(chǎng)。浙商證券在行研報(bào)告中指出，根據(jù)不同場(chǎng)景對(duì)于性?xún)r(jià)比的敏感程度，鈉離子電池預(yù)計(jì)未來(lái)首先取代鉛酸電池。率先實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車(chē)、低速電動(dòng)車(chē)、備用電源和起動(dòng)電池的無(wú)鉛化；標(biāo)準(zhǔn)化程度提高之后，有望實(shí)現(xiàn)A00級(jí)電動(dòng)汽車(chē)的有效應(yīng)用。實(shí)際上從市場(chǎng)表現(xiàn)來(lái)看，去年持續(xù)上漲的鋰電價(jià)格在一定程度上影響到了純電市場(chǎng)。數(shù)據(jù)顯示，在2021年，中國(guó)A00級(jí)電動(dòng)車(chē)的銷(xiāo)量為89.02萬(wàn)輛，在新能源車(chē)的滲透率為27.04%，2022年前11月A00級(jí)電動(dòng)車(chē)的銷(xiāo)量為125萬(wàn)輛，只有2021年銷(xiāo)量的六成左右，滲透率下降至21.77%。分析認(rèn)為，A00級(jí)車(chē)型的用戶(hù)是成本敏感性，鋰電池成本的上漲影響了銷(xiāo)量，動(dòng)力電池方面，用A00級(jí)別車(chē)型跑量，是過(guò)去多年中國(guó)新能源汽車(chē)發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。由于電池及各種零部件成本大漲（原材料包含金屬和石油衍生工業(yè)品價(jià)格上漲），擠壓了A00級(jí)電動(dòng)車(chē)型的生存空間。在供給端意愿受影響的情況下，調(diào)整的手段主要是通過(guò)對(duì)整車(chē)售價(jià)進(jìn)行大幅調(diào)整，這將直接導(dǎo)致需求減弱。從成本端進(jìn)行調(diào)控成為車(chē)企的主要需求。財(cái)通證券曾在研報(bào)中指出，宏光MINI EV的毛利率只有2%-3%。顯然，A00 電動(dòng)車(chē)的生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于成本的敏感性較高，鈉電池的應(yīng)用具備一定優(yōu)勢(shì)。浙商證券行業(yè)分析認(rèn)為，如果鈉電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展順利的話(huà)在2025年就會(huì)形成20%~30%的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，對(duì)于下游客戶(hù)來(lái)說(shuō)會(huì)形成非常大的吸引力。事實(shí)上，電池生產(chǎn)制造企業(yè)以及汽車(chē)主機(jī)廠已經(jīng)開(kāi)始布局。今年1月寧德時(shí)代表示，正在推進(jìn)鈉離子電池在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。寧德時(shí)代研究院副院長(zhǎng)黃起森在鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展論壇上表示：“在乘用車(chē)應(yīng)用方面，鈉離子電池普遍可以滿(mǎn)足續(xù)航400公里以下的車(chē)型需求�！�更遠(yuǎn)一些來(lái)說(shuō)，對(duì)于部分裝載鈉離子電池的 A0 級(jí)汽車(chē)車(chē)型，會(huì)形成一定的降本空問(wèn)，縮小與原搭載鋰電池的A00 級(jí)汽車(chē)的價(jià)差，對(duì)于搭載鋰電池的 AO級(jí)汽車(chē)會(huì)形成替代效應(yīng)。去年12月，孚能科技在投資者互動(dòng)平臺(tái)透露，公司鈉離子電池產(chǎn)品已處于集中送樣階段，產(chǎn)品已滿(mǎn)足A0級(jí)車(chē)需求。公司計(jì)劃2023年全面進(jìn)入鈉電池產(chǎn)業(yè)化階段，目前已與江鈴集團(tuán)等多家知名兩輪車(chē)企和乘用車(chē)企開(kāi)展深入合作。其中，江鈴新能源在2019年推出EV3純電動(dòng)車(chē)型，目前該車(chē)型最新款的售價(jià)在8萬(wàn)元左右，續(xù)航里程為302公里，搭載是孚能科技的鋰電池。此前有媒體報(bào)道稱(chēng)，比亞迪計(jì)劃在今年二季度量產(chǎn)鈉離子電池，搭載于秦、海豚及海鷗等車(chē)型，將成為全球第一個(gè)將鈉離子電池裝車(chē)的企業(yè)。但，該消息目前尚未獲得比亞迪方面證實(shí)。除了在汽車(chē)方面的應(yīng)用，鈉離子電池更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景或是儲(chǔ)能市場(chǎng)。鑫欏咨詢(xún)高級(jí)研究員張金惠認(rèn)為，2023年碳酸鋰供給增量有限，預(yù)計(jì)價(jià)格將維持高位。張金惠表示：“鈉資源更加豐富，可以滿(mǎn)足后續(xù)廣闊的儲(chǔ)能市場(chǎng)需求。未來(lái)，鈉離子電池將全方位取代傳統(tǒng)鉛酸電池市場(chǎng)，預(yù)計(jì)替代空間達(dá)500GWh左右。”成本、高低溫性能、高安全是下一代產(chǎn)品儲(chǔ)能產(chǎn)品重要方向。據(jù)行業(yè)研究報(bào)告顯示，當(dāng)前，鋰電池的下游應(yīng)用存在痛點(diǎn)：一方面，電池和系統(tǒng)的成本偏高，項(xiàng)目財(cái)務(wù)收益性受打壓；循環(huán)次數(shù)虛標(biāo)，相當(dāng)部分大儲(chǔ)電池在實(shí)際儲(chǔ)環(huán)縮水，導(dǎo)致全生命周期度電成本是抽水蓄能的 2-3倍；電池過(guò)熱引起的爆炸起火事件頻發(fā)，安全性存憂(yōu)。而相比之下，從各種的儲(chǔ)能場(chǎng)景來(lái)看，鈉離子電池更能滿(mǎn)足電力儲(chǔ)能、通信儲(chǔ)能、戶(hù)用家儲(chǔ)的場(chǎng)景和新要求。對(duì)車(chē)企來(lái)說(shuō)，伴隨鈉離子電池材料的進(jìn)步，短期來(lái)講或?qū)⒈桓鼜V泛的運(yùn)用在里程較短的入門(mén)級(jí)純電市場(chǎng)，其優(yōu)秀的低溫性及成本優(yōu)勢(shì)，能有助于車(chē)企提升毛利并且能更好的下沉更廣泛市場(chǎng)。另外，在規(guī)模化效應(yīng)的趨勢(shì)下，鈉離子降本效應(yīng)進(jìn)一步凸顯，其在儲(chǔ)能市場(chǎng)的滲透率也將會(huì)提升。但同時(shí)，車(chē)云菌認(rèn)為，關(guān)于鈉離子電池未來(lái)的市場(chǎng)前景應(yīng)該秉持樂(lè)觀謹(jǐn)慎的態(tài)度。鈉離子電池在2022年迅速走紅主要是因?yàn)殇囯姴牧暇o俏需求倒逼所造成的結(jié)果。但近來(lái)，鋰電材料近來(lái)價(jià)格有走低之勢(shì)，如果之后鋰資源邊際供大于求，電池行業(yè)的供需關(guān)系或?qū)⒅匦缕胶狻Ａ硗�，與商業(yè)化程度更為成熟的鋰離子電池相比，鈉離子電池的商業(yè)化進(jìn)度仍處于起步階段，在技術(shù)層面，鈉離子電池還有不少需要突破的地方。
