早春二月，在中科海鈉位于安徽阜陽的生產車間，隨著制漿、涂布、輥壓、模切等多道工序結束，一個個合格的鈉離子電池電芯就生產完成了。該產線于2022年11月投產，是全球首條鈉離子電池規模化量產線。中科海鈉執行董事長唐堃告訴《中國電子報》記者，鈉離子電池正處于市場化探索階段，2023年或將迎來批量市場應用。

　　鈉離子電池不是要取代鋰電

　　鈉離子電池并非新鮮事物。20世紀70年代末，鈉離子電池和鋰離子電池研究幾乎同時進行。與鋰離子電池工作原理相似，鈉離子電池主要依靠鈉離子在正負電極之間移動來工作，是一種二次電池(可充電電池)。

　　由于材料研發困難和實際需求有限，鈉離子電池長期停留在實驗室階段且研究進展緩慢。直至近十年，鈉離子電池的相關研究才迎來井噴式增長并在近幾年加速產業化實踐。

　　據賽迪研究院電池儲能產業研究室研究人員凌黎明介紹，相比鋰離子電池，鈉離子電池具有理論成本低、資源豐富等優勢。

　　從資源儲量上看，鈉的地下儲量排在第六，地殼豐度高達2.75%，分布在全球各地。而鋰元素的地殼豐度僅0.0065%，且絕大多數分布在美洲。綜合各項材料成本測算，相比鋰離子電池，鈉離子電池材料成本有望降低30%~40%。

　　從產業建設端看，鈉離子電池與鋰離子電池原理相同、工藝類似、設備兼容，可以共用產線中絕大多數的環節，從而降低產線建設成本。“鈉離子電池站在鋰離子電池的‘巨人’肩膀上，整個產業鏈完備。”唐堃說。

　　然而，有觀點認為，鈉離子電池不過是高價鋰電池的“備胎”，當鋰價回歸常態后，鈉離子電池競爭力將大大減弱。數據顯示，2020年12月至今，碳酸鋰價格從近4.6萬元/噸一路飆升至44.2萬元/噸，漲幅近10倍。

　　對此，唐堃認為，發展鈉離子電池有國家戰略考量，同時也有其自身性能獨特的因素。他介紹，鈉離子電池在低溫充電、低溫放電的安全性與環保特性上具有很大的優勢。

　　電力規劃設計總院技術產業中心主任章超介紹，鈉離子電池可以在零下40攝氏度左右運行，在零到百分之百的充電過程中，不易發生內短路，可以大大減少安全隱患。

　　“鈉離子電池不是要取代鋰離子電池，而是做鋰電池的有益補充。”唐堃說。

　　在凌黎明看來，鈉離子電池在低速電動車和小型靈活儲能等方面有很大應用空間，將來可成為大規模儲能和中低續航新能源汽車的潛在技術。

　　中國已經走在世界前列

　　目前，全球紛紛布局發展鈉離子電池：美國能源部明確將鈉離子電池作為儲能電池的發展體系，歐盟儲能計劃“電池2030”項目將鈉離子電池列在非鋰離子電池體系的首位。與此同時，鈉離子電池也得到了我國政策層面的支持。

　　近日，工業和信息化部等六部門聯合發布《關于推動能源電子產業發展的指導意見》，提出聚焦電池低成本和高安全性，加強硬碳負極材料等正負極材料、電解液等主材和相關輔材的研究，開發高效模塊化系統集成技術，加快鈉離子電池技術突破和規模化應用。

　　《“十四五”新型儲能發展實施方案》要求，開展鈉離子電池、新型鋰離子電池等關鍵核心技術、裝備和集成優化設計研究，研究開展鈉離子電池、固態鋰離子電池等新一代高能量密度儲能技術試點示范。

　　隨著“雙碳”目標的提出，新能源汽車、大規模儲能等領域對鋰電池需求急劇擴張，鋰電池在資源成本上所面臨的若干挑戰加速了鈉離子電池的產業化進程。同時，應用場景更趨廣泛，也要求加快多元化儲能技術示范應用。

　　記者在采訪中了解到，在這種情況下，國家密集出臺相關文件，指明有潛力的多元化儲能技術并提出系列發展保障措施。這將在研究探索、試點示范、商業化利用和規模應用等層面，推動包括鈉離子電池在內的新型儲能技術多元化發展及產業化。

　　目前，我國在鈉離子電池方面的研究走在世界前列。凌黎明介紹：“我國在鈉離子電池領域發表論文數占全球60%以上。”

　　唐堃表示：“我們的產品性能目前是世界上最領先的，電池的循環周數能達到6000次，而行業平均值一般在2000次左右。更難能可貴的是，中國擁有鈉離子電池技術的核心專利，在歐盟、美國、日本獲得授權。我們可以自豪的地說，中國在鈉離子電池領域走在了世界的前列，實現了底層的創新。”

　　鈉離子電池“上車”在即?

　　面對鈉離子電池的廣闊市場前景，國內涌現出一批專注于鈉離子電池材料與電芯研發的初創企業。同時，鋰電龍頭也開始規模布局鈉離子電池業務。據記者不完全統計，目前已有十余家鋰電企業押注鈉離子電池賽道。

　　寧德時代于2021年7月發布了第一代鈉離子電池及鋰鈉混搭電池包，并多次表示推進鈉離子電池在2023年實現產業化。寧德時代相關負責人告訴《中國電子報》記者，該鈉離子電池電芯單體能量密度達160Wh/kg，常溫下充電15分鐘，電量可達80%以上，在零下20攝氏度低溫環境中，也擁有90%以上的放電保持率;系統集成效率可達80%以上。

　　寧德時代研究院副院長黃起森表示，在乘用車應用方面，鈉離子電池普遍可以滿足續航400公里以下的車型需求。此外，通過結合寧德時代首創的AB電池系統集成技術，還可以實現鈉鋰混搭，使鈉離子電池應用有望擴展到500公里續航車型。這種續航車型會面向65%的市場，應用前景非常廣闊，也為鈉離子電池產品產業化落地提供了條件。

　　億緯鋰能在2022年底發布第一代鈉離子電池，目前正準備進入中試環節。

　　孚能科技日前官宣，收到江鈴集團新能源“同意就EV3車型開展鈉離子電池前期適配性預研工作”的通知，相關配置應用鈉離子電池的車型將于2023年上市銷售。

　　多氟多鈉離子電池已有批量成品下線，正在進行各類檢測，同時也在推進多家車廠的車載測試，未來將根據市場需求制定生產計劃。

　　而專注鈉離子電池研發與生產的中科海鈉更是先行一步，率先實現鈉離子電池規模化生產。2022年9月，中科海鈉與華陽集團聯合打造的全球首批量產1GWh鈉離子電芯生產線投運;12月，中科海鈉(阜陽)全球首條GWh級鈉離子電池生產線產品下線，并計劃于2023年擴產至3-5GWh。

　　唐堃將2022年視作鈉離子電池產業化元年。他告訴《中國電子報》記者，這不僅因為國內率先實現了鈉離子電池電芯的量產，還因為越來越多的廠商開始披露旗下鈉離子電池產品的性能指標。在這一年，鈉離子電池正負極材料、電解液等產業鏈也初步形成。

　　唐堃說，2023年鈉離子電池將會迎來批量市場應用，將看到鈉離子電池“上車”。但鈉離子電池還處于市場化的探索階段，雖然大多數觀點認為它主要適用于低速電動車和儲能領域，但究竟哪個應用場景會最先破冰，還是需要由市場來做“決定”。

　　凌黎明表示，鈉離子電池關鍵材料和電池制造等相關公司目前多數處于從中試邁向量產階段。隨著鈉離子電池企業成功量產和訂單兌現，2023年鈉離子電池有望實現初步產業化。

　　研究機構EVTank預測，2023年年底，全行業將形成13.5GWh的鈉離子電池專用量產線產能;到2030年，鈉離子電池的實際出貨量或將達到347.0GWh。

中科海鈉安徽阜陽生產車間

　　鈉離子電池未來可期

　　盡管擁有諸多優點，但鈉離子電池在商業化過程中仍然面臨諸多挑戰。

　　凌黎明向記者談到，鈉離子電池的劣勢在于能量密度較低、技術成熟度不高和產業鏈不完善，在產業化進程中主要面對三大挑戰。一是如何在較短時間內優化自身性能、提升技術成熟度并完成復雜應用場景的可靠驗證。二是產業鏈供應鏈不完善，部分活性材料的規模化生產和穩定供應渠道欠缺。三是現階段規模化生產不足導致自身成本優勢短期內無法發揮，未來碳酸鋰價格也有可能超預期下行，此種形勢下如何完成潛在應用場景中的滲透至關重要。

　　“由于尚未形成規模效應，原材料成本較高，當前并沒有充分體現鈉離子電池的低成本優勢。”孚能科技相關人士表示。

　　唐堃坦言，鈉離子電池能量密度較低，配套供應鏈與產業鏈不完善，材料體系仍有待提高，這些都是其商業化進程較為緩慢的關鍵原因。“雖然很多鋰電制造商不缺鈉離子電池的制造能力，鋰電池產線都可以接過來做，但他們需要認真篩選尋找最合適的正負極材料和相應供應商，并完善材料體系，提高電池性能。”唐堃說。

　　談到鈉離子電池的未來，凌黎明建議，要聚焦突破鈉離子電池在基礎研究和產業化方面的技術瓶頸，有效提升儲能能力，強化資源成本優勢，并持續打造滿足市場需求的特性產品。

　　唐堃則充滿信心：“我們正在致力提高鈉離子電池的能量密度。我們第一代鈉電產品能量密度可以達到磷酸鐵鋰電池能量密度的70%，第二代要做到88%，第三代就要接近或者超過磷酸鐵鋰電池。”他期待，未來政府能夠牽頭，在產業政策、基礎設施建設、推廣應用等方面，加快推進鈉離子電池先行先試，并出臺免征消費稅等稅收優惠政策，激勵企業加大研發投入，為鈉離子電池的落地應用注入“新動能”。

　　作者：張維佳　　來源：中國電子報、電子信息產業網