圖/比克電池

兩年前，寧德時(shí)代發(fā)布旗下第一代鈉離子電池，鈉電池產(chǎn)業(yè)化大門開啟；兩年后，鈉電池迎來高光時(shí)刻，產(chǎn)品正逐步導(dǎo)入儲(chǔ)能、兩輪車、乘用車等市場(chǎng)。

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用按下了加速鍵背后離不開政策催化，資本加持，研發(fā)突破，以及產(chǎn)業(yè)布局等。據(jù)電池網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2023年7月，73家公司在鈉電池制造、正極材料、負(fù)極材料、電解液等相關(guān)領(lǐng)域均腳踏實(shí)地布局，且多家產(chǎn)品預(yù)計(jì)2023年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；同時(shí)，資本市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)追逐更甚，據(jù)電池網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì)，23家企業(yè)進(jìn)行70輪融資。產(chǎn)業(yè)布局方面，2023年上半年，據(jù)電池網(wǎng)梳理電池新能源產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目開工奠基、試產(chǎn)投產(chǎn)及訂單情況發(fā)現(xiàn)，上半年鈉電池領(lǐng)域項(xiàng)目建設(shè)大干快上“掀熱浪”，多個(gè)項(xiàng)目及訂單接連更新動(dòng)態(tài)。

深圳市比克動(dòng)力電池有限公司研發(fā)總監(jiān)安偉峰

近日，深圳市比克動(dòng)力電池有限公司研發(fā)總監(jiān)安偉峰在與電池網(wǎng)交流時(shí)表示，當(dāng)前，中國雖為鋰離子電池生產(chǎn)制造大國，但由于鋰資源短缺的問題限制中國成為新能源強(qiáng)國。考慮到鈉資源在全球以及中國儲(chǔ)量非常豐富，近年來鈉電池產(chǎn)業(yè)布局漸熱，其中，比克電池在2021年就已開始了鈉電的初步研究。

搶先布局

比克電池成立于2001年，歷經(jīng)二十余年沉淀，致力于高能量密度電池的研發(fā)，已率先布局鈉電池賽道。

據(jù)安偉峰介紹，在材料布局方面，考慮到鈉離子電池的能量密度偏低的問題，比克電池在鈉電研究初期就選擇了能量密度稍高且供應(yīng)鏈相對(duì)完善的層狀氧化物正極材料和硬碳負(fù)極材料作為主要技術(shù)路線。

歷經(jīng)大量鈉電電解液研究發(fā)現(xiàn)，在以層狀氧化物鈉電正極和硬碳負(fù)極為主的情況下，正負(fù)極與電解液的副反應(yīng)導(dǎo)致電池存在長期產(chǎn)氣問題，尤其是電池高溫循環(huán)時(shí)產(chǎn)氣現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，這將導(dǎo)致電池鼓脹以及循環(huán)性能下降。嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)電池的熱安全問題。

安偉峰指出，而新型成膜添加劑成膜阻抗低，則有效隔絕了正負(fù)極與電解液之間的副反應(yīng)，使得高溫和低溫性能雙雙提高。尤其是半固態(tài)電解質(zhì)的出現(xiàn)，在改善正負(fù)極界面穩(wěn)定性的同時(shí)，抑制了電池的產(chǎn)氣現(xiàn)象，更好的改善了電池高溫循環(huán)性能以及高溫產(chǎn)氣問題。

無獨(dú)有偶，近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員趙井文博士在2023鈉電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈會(huì)議暨企業(yè)家峰會(huì)上也曾表示，固態(tài)化是提升鈉離子電池綜合性能的最佳解決方案之一。鈉離子電池的理想形態(tài)，從安全角的度看，必然需要將溶劑最少化，抑制副反應(yīng)及熱致氣體串?dāng)_。

為提升鈉離子電池能量密度并盡早將鈉離子產(chǎn)品推向市場(chǎng)，比克電池采用新型正負(fù)極材料將圓柱型鈉離子電池的能量密度提升至150Wh/Kg，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

安偉峰透露，比克電池將探索更多產(chǎn)品型號(hào)、更高能量密度、更長循環(huán)壽命、更好安全性能，滿足市場(chǎng)持續(xù)增長的鈉電需求。

產(chǎn)品規(guī)劃方面，比克電池未來將致力于低成本高性能鈉離子電池的研究與開發(fā)，根據(jù)鈉電的性能優(yōu)勢(shì)以及成本優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步優(yōu)化鈉電應(yīng)用的細(xì)分領(lǐng)域，為客戶提供具有性價(jià)比的產(chǎn)品。

產(chǎn)品應(yīng)用方面，考慮到鈉電當(dāng)前的產(chǎn)品性能，比克電池目前研發(fā)的產(chǎn)品主要面向于兩輪車以、低速車以及儲(chǔ)能等領(lǐng)域。

難題待解

業(yè)內(nèi)普遍預(yù)計(jì)，鈉離子電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展也將在2025年之后。安偉峰同樣認(rèn)為，由于材料廠家的擴(kuò)產(chǎn)周期普遍需要1年左右的時(shí)間，再加上電池廠家的研發(fā)以及終端市場(chǎng)的測(cè)試，因此鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化會(huì)在2025年之后。

安偉峰指出，鈉離子電池在規(guī)?；瘧?yīng)用過程中，除了鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈不完善，成本偏高以外，還存在安全性、能量密度、倍率性能、循環(huán)性能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)困難、產(chǎn)業(yè)鏈及回收等問題：

1.安全性：相比金屬鋰而言，金屬鈉的活潑性更高，但目前普遍認(rèn)為鈉離子電池更安全，其中的機(jī)理還需要進(jìn)一步深入研究；

2.能量密度：因?yàn)殁c元素的原子序數(shù)較大，材料克容量發(fā)揮偏低；相比金屬鋰的電位，鈉的電位更高，這導(dǎo)致鈉離子電池的輸出電壓偏低，兩個(gè)因素疊加導(dǎo)致電池的能量密度偏低；

3.倍率性能：由于鈉離子的離子半徑比鋰離子更大，在固相中擴(kuò)散時(shí)更加困難，相同電流下，鈉離子電池倍率性能偏差；

4.循環(huán)性能：鈉離子電池循環(huán)過程中持續(xù)產(chǎn)氣，尤其是電池高溫循環(huán)時(shí)產(chǎn)氣量大的問題導(dǎo)致循環(huán)性能無法滿足客戶需求；

5.系統(tǒng)設(shè)計(jì)困難：目前鈉離子電池在高溫老化后，容量損失普遍在1~2%，這就導(dǎo)致電池的實(shí)際容量和設(shè)計(jì)容量無法完全匹配，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)困難；

6.產(chǎn)業(yè)鏈及回收：由于金屬鈉鹽普遍是溶于水的，未來鈉元素的回收事宜需要提前考慮；

雖然鈉電產(chǎn)業(yè)化還面臨諸多挑戰(zhàn)，但未來整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度或?qū)⒊A(yù)期。近日，伊維經(jīng)濟(jì)研究院研究部總經(jīng)理/中國電池產(chǎn)業(yè)研究院院長吳輝表示，按照規(guī)劃，到今年年底規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)40GWh的，到2025年全行業(yè)規(guī)劃達(dá)到了300GWh。

支招盈利

截至2022年底，鈉電供應(yīng)鏈依舊很不完善，制備工藝仍不成熟，生產(chǎn)設(shè)備還不完善，導(dǎo)致鈉電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)不盡人意。且近期，碳酸鋰期貨、期權(quán)上市，碳酸鋰降價(jià)帶動(dòng)鋰電池性價(jià)比回歸，鈉電在成本上相對(duì)磷酸鐵鋰電池仍不具備優(yōu)勢(shì)。

“產(chǎn)能布局方面，目前鋰離子電池的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到將近1000GWh，同期鈉電材料供應(yīng)商的產(chǎn)能僅能支撐2GWh鈉離子電池的生產(chǎn)”，安偉峰分析，雖然部分材料廠家正在擴(kuò)產(chǎn)，但仍無法支撐市場(chǎng)需求，成本問題也導(dǎo)致下游客戶或市場(chǎng)不愿意去嘗試鈉電新技術(shù)。

種種壓力下，導(dǎo)致目前鈉電池仍未實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)意義上的大規(guī)模量產(chǎn)。

未來，為保障鈉電的發(fā)展優(yōu)勢(shì)甚至現(xiàn)實(shí)盈利，安偉峰建議，從上游材料供應(yīng)商、中游電池生產(chǎn)廠家以及國家政策等角度進(jìn)行考慮：

上游材料供應(yīng)商方面，建議擴(kuò)大材料生產(chǎn)規(guī)模降低材料生產(chǎn)成本；擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的同時(shí)也需要向下游電池廠提供批次穩(wěn)定優(yōu)良的原材料；

中游電池生產(chǎn)廠家方面，建議通過優(yōu)選低成本材料，降低電池的成本；通過優(yōu)化勻漿工藝實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品合格率的提升，從而降低電池成本；

國家政策方面，由于當(dāng)前鈉離子電池供應(yīng)鏈處于完善期間，短期內(nèi)鈉離子電池的成本依舊無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模下降，需要政府從更高的層面出臺(tái)一些補(bǔ)貼政策，甚至是一些強(qiáng)制性規(guī)范，來加快鈉離子電池的市場(chǎng)應(yīng)用。

在上述產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)共同努力下，供應(yīng)鏈將得到培育，產(chǎn)能也將開始爬坡，出貨量方面，預(yù)計(jì)今年鈉離子電池實(shí)際出貨量約3GWh，未來，隨著技術(shù)突破、產(chǎn)能釋放、產(chǎn)業(yè)完善，預(yù)計(jì)到2030年鈉離子電池的實(shí)際出貨量將達(dá)到347GWh，年平均復(fù)合增長率達(dá)97%。

結(jié)語：日前，我國第2000萬輛新能源汽車下線。今年1-7月，我國新能源汽車銷量達(dá)452.6萬輛，同比增長41.7%，市場(chǎng)占有率達(dá)到29%，其中，出口達(dá)63.6萬輛，同比增長1.5倍；我國動(dòng)力電池累計(jì)裝車量184.4GWh，累計(jì)同比增長37.3%，其中，出口達(dá)67.1GWh。

經(jīng)過多年培育，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)跑出加速度，鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展已相對(duì)成熟，當(dāng)下，鈉電池的研發(fā)在某種程度上看是站在鋰電池的肩膀上進(jìn)行，在生產(chǎn)及工藝等方面均可得到借鑒。種一棵樹最好的時(shí)間是十年前，其次是現(xiàn)在，新一輪電池風(fēng)口已來，搶先布局且堅(jiān)持不斷創(chuàng)新者，在鈉電池的“春天”來臨之際才能成為主角，比克電池能否御風(fēng)而上，值得期待。