編輯/張南
設計/石
“海水中含有大量的氯化鈉。我從海水中提出的是鈉，可以用來發電。
“鈉能嗎？
“是的，先生。.....鈉電池能量很大，電動力比鋅電池強好幾倍。”
這是凡爾納的小說《海底兩萬裏》中，尼摩船長與阿羅娜·考克斯教授的壹段對話。這本誕生於1870的小說，寫下了人類對鈉電池的想象。
現實中，鈉離子電池的出現已經延遲了快壹百年。
1976年，Whittingham發現二硫化鈦(TiS2)可以嵌入和脫嵌鋰離子(Li+)並制成Li||TiS2電池。還發現了TiS2中鈉離子的可逆脫嵌機理。
1980年，阿曼德提出了“搖椅電池”的概念。鋰離子就像壹把搖椅。搖椅兩端是電池的兩極，鋰離子在搖椅兩端來回運動。鈉離子電池的原理和鋰離子電池壹樣，也叫搖椅電池。
原理是壹樣的，幾乎是同時的，但是鈉離子電池和鋰離子電池這兩兄弟的命運卻完全不同。
20世紀80年代，Delmas和Goodenough先後發現層狀氧化物材料NaMeO2可以作為鈉離子電池的正極材料。(Goodenough和Whittingham都獲得了2019年諾貝爾化學獎)1988年，Fouletier研究了軟碳和石墨的儲鈉特性，開始了鈉離子電池碳負極材料的研究。
1990年，日本索尼公司在基於石墨負極的鋰離子電池商業化方面取得突破，並於次年5月投放市場。從此，鋰離子電池迎來了自己的時代，而鈉離子電池則陷入了長久的沈寂。
直到2000年，Stevens和Dahn發現硬碳材料具有優異的鈉離子嵌入性能，鈉離子電池負極材料的研究才有了重大轉折。
2015年，由法國RS2E主導的世界首塊18650圓柱形鈉離子電池誕生，能量密度90Wh/kg，循環壽命2000次以上。
此後，法國迪亞馬特、英國法拉迪翁、美國納特龍能源、中國中科海納等公司都在鈉離子電池領域取得了各自的研究成果。
2021年6月，由中科海納推出的全球首個1MWh鈉離子電池儲能系統在山西太原正式投產。
圖片來源:中科海納
同年7月，全球領先的動力電池——當代安培科技有限公司正式發布鈉離子電池，並明確表示已經開始產業布局，到2023年將基本形成產業鏈。
當時新能源汽車正苦於碳酸鋰價格高，鈉離子電池讓行業看到了壹個接近的替代方案。
雖然商業化比鋰離子電池晚了差不多30年，但鈉離子電池已經到了屬於自己的時代。雖然晚了，但還不算太晚。
覆蓋多種應用場景
從資源儲量來說，地球上鈉比鋰多得多。鈉資源十分豐富，地殼豐度為2.75%，居第六位；鋰的地殼豐度僅為0.0065%，居第27位。
而且鈉分布在世界各地，而鋰資源的75%集中在美國。所以相比之下，鈉的供應鏈也更安全。
因為資源豐富，鈉的價格也很實惠，2元/斤。鋰的價格為150元/公斤。鈉離子電池的材料成本比鋰離子電池低30%-40%。
圖片來源:中科海納官網
在正極材料方面，鈉離子電池主要有層狀氧化物、聚陰離子化合物和普魯士化合物三種路線。負極材料方面，主要是硬碳、軟碳等碳基材料。
2021年7月29日，當代安培科技有限公司發布鈉離子電池。陰極材料是具有高克容量的普魯士白材料，陰極材料是具有獨特孔結構的硬碳材料。基於材料體系的突破，當代安培科技有限公司第壹代鈉離子電池能量密度達到160Wh/kg。
5438年6月+2022年2月，億緯鋰能發布大型圓柱形鈉離子電池產品。陽極由層狀氧化物制成，陰極由硬碳制成。能量密度為135Wh/kg，循環次數達到2500次。
蜂巢能源計劃在2023年第壹季度完成第二代鈉離子電池產品的設計和定型，能量密度為1.35 Wh/kg，計劃在第四季度完成1.60 Wh/kg鈉離子電池的研發。
由於能量密度介於鉛酸電池和鋰離子電池之間，鈉離子電池將主要應用於兩輪電動車、三輪電動車、低速電動車、儲能和新能源汽車等領域。
中科海納鈉離子電池商業化嘗試走在了前面。2018第壹輛鈉離子電池低速電動車出現，2019第壹座鈉離子電池儲能電站問世，2021 mwh全球鈉離子電池儲能系統成功投運。
2021年，鈉創新能源首次發布全球首款鈉離子電池-甲醇重整制氫壹體化能源系統，並與愛瑪科技聯合發布全球首款鈉離子電池驅動的兩輪電動車。
EVTank和艾維經濟研究所發布的《中國鈉離子電池產業發展白皮書(2023)》提出，2025年前鈉離子電池的主要出貨領域將集中在以兩輪車為代表的小功率，2025年後在儲能領域的應用將逐步完善，儲能用鈉離子電池將成為2026年最大的應用場景。
根據國家能源局2022年6月發布的《預防電力生產事故二十五條重點要求(2022年版)(征求意見稿)》，在電化學儲能電站火災事故預防中明確規定，“中大型電化學儲能電站不得使用三元鋰電池和鈉硫電池，不宜使用階梯式動力電池”。
這個定位非常明確，客觀上有利於鈉離子電池在儲能領域的應用。
乘用車方面，鈉離子電池只能滿足400公裏以下續航能力較低的車輛。但當代Amperex Technology，Limited正式公布的AB電池方案，通過鋰、鈉的優勢互補，可以滿足續航500公裏的車輛需求，“有望覆蓋約65%的純電動乘用車市場”。
步入量產的關鍵時期
2022年，中科海納分別在山西太原和安徽阜陽建成鈉離子電池1000噸正負極材料和1 GWh電池生產線，率先開啟產業化之路。
值得壹提的是，2022年3月，華為通過旗下平臺哈勃出資約41.3萬元，收購中科海納近1.3%股份，成為其第三大股東。
2023年，越來越多的鈉離子電池企業公布了自己的產業化進展。
圖片來源:四維新能源
2月23日，由思浩新能源與中科海納聯合打造的行業首款鈉離子電池樣機公開亮相，加載測試為思浩EX10花仙子。這款鈉電池版續航裏程252km，電池組容量25kWh，電芯能量密度140Wh/kg，系統能量密度120Wh/kg，快充時間(SOC 10%-80%)20分鐘。
中科海納總經理李書俊在接受媒體采訪時透露:“隨著鈉電池產業化規模的擴大，與磷酸鐵鋰電池相比，業界普遍認為會有20%-30%的電池成本優勢。當然，這個數據也和碳酸鋰的價格有關。體現在整車上，可能會有10%左右的成本優勢。”
3月1日，福能科技公告稱，收到江西江鈴集團新能源汽車有限公司指定EV3鈉電池的函，將為其供應鈉離子電池組總成，預計2023年第二季度量產裝車。
在3月9日召開的年報電話會議中，當代安培科技股份有限公司表示，公司鈉離子電池預計2023年實現產業化，具體規模取決於客戶的項目進展。與鋰離子電池相比，該公司的鈉離子電池“現在具有明顯的成本優勢，當供應鏈成熟時將更具優勢”。
3月10日，多氟多在投資者互動平臺上表示，公司現有的鈉離子電池產品正在多家車廠進行車載測試。到2023年底，多氟多河南基地鈉離子電池年產能預計達到1GWh。多氟多除了自己生產鈉離子電池，還有六氟磷酸鈉的千噸產能，批量對外供應。
在制造方面，鈉離子電池和鋰離子電池的生產工藝基本相似，通過調試傳統的鋰離子電池生產線，可以快速完成鈉離子電池的產能布局。
莫克對《汽車商業評論》表示，鈉離子電池產業化沒有大的技術問題，量產會有壹些具體問題需要解決。另外，還要看下遊應用產品(如電動自行車、新能源乘用車)對鈉離子電池的驗證過程，在驗證過程中可能會發現壹些具體問題。
鋰價下跌對鈉離子電池有什麽影響？
鈉離子電池已被寫入許多政府文件，並被鼓勵作為壹種新的電池路線大力發展。
5438年6月+2023年10月，工信部等六部門發布《關於促進能源電子產業發展的指導意見》，明確提出加快鈉離子電池等新型電池研發。“以電池低成本、高安全性為重點，加強硬碳負極材料等正負極材料、電解液等主材料及相關輔助材料的研究，開發高效模塊化系統集成技術，加快鈉離子電池的技術突破和規模化應用。”
2022年7月，我國第壹批鈉離子行業標準《鈉離子電池術語和詞匯》和《鈉離子電池符號和術語》正式發布，起草單位包括中科海納、當代安培科技有限公司、比亞迪。此舉將進壹步促進鈉離子行業的標準化。
EVTank判斷2030年鈉離子電池實際出貨量將達到347GWh，最大的應用領域將是儲能。
EVTank還指出，目前影響鈉離子電池大規模應用的最敏感因素在於鈉離子電池與鋰離子電池、鉛酸電池的成本對比。據其測算，鈉離子電池的成本約為0.84元/Wh，高於磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池，成本優勢尚未充分體現。
根據國內商業機構的數據，碳酸鋰的價格繼續下跌。3月15日，電池級碳酸鋰基準價為35.9萬元/噸，較本月初的40.8萬元/噸下跌165438+60.9萬元/噸，甚至低於去年的價格峰值。
圖片來源:商界
如果碳酸鋰價格繼續下跌，鈉離子電池的成本優勢會相應降低，從而影響鈉離子電池的產業化？
EVTank直言，碳酸鋰價格的波動將是後期影響鈉離子電池大規模應用的最關鍵因素之壹。
莫克說:“碳酸鋰的價格不斷下跌，這使得鋰離子電池的成本不斷下降，而鈉離子電池的成本需要擴大規模才能低於鋰離子電池。這些因素相互作用，確實不利於鈉離子電池的應用和推廣。”
今年2月，多氟多在回應投資者提問時透露，首批商用量產的鈉離子電池預計成本低於鋰電池，並表示“即使碳酸鋰價格降至654.38+萬元/噸，鈉電仍有競爭力”。
在《汽車商業評論》看來，鈉離子電池的成本優勢是其次，其最大的價值在於可以解決鋰資源供應緊張和鋰價格飆升的問題。所以它的存在本身就是壹種制衡的手段。這種存在價值並不會因為鋰價的暫時下跌而消失。
鈉離子電池的時代才剛剛開始。
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