文｜新能源前瞻 蘇清
編輯丨和暢
對于新能源車主來說，最不想看到的就是自燃事件發(fā)生。
然而在剛剛過去的2023年，根據應急管理部門的統(tǒng)計數據，僅第一季度就平均每天有8輛新能源汽車發(fā)生火災(含自燃)事件。
一款“永不自燃”的動力電池就成為了廣大消費者的剛需。近期，全球首款鈉電池量產車型江淮釔為“花仙子”，在安徽安慶正式向用戶交付，標志著鈉離子電池產業(yè)化邁出最重要的一步，也很好地解決了這一問題。
因為鈉離子電池通過了中汽中心的檢測，針刺時不冒煙、不起火、不爆炸，且經受短路、過充、過放、擠壓等實驗，也不起火燃燒。
不僅如此，相比較緊缺的鋰礦資源，全球鈉資源儲量更加豐富。這使得鈉離子電池的成本降低約30%，鈉離子電池“上車”或許有望降低新能源汽車的整體價格。
據新能源前瞻不完全統(tǒng)計，在寧德時代、比亞迪、中科海鈉、立方新能源、鵬輝能源、多氟多等電池廠商的共同推進下，目前，鈉離子電池已形成產業(yè)化，且不斷跑出“加速度”。
中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數據顯示，2023年12月，鈉離子電池實現量產裝車，裝車量為317KWh。
進入2024年，鈉電版“花仙子”已經交付，更多搭載鈉離子電池的純電動車“在路上”。當汽車和能源兩大行業(yè)的轉型壓力過于集中在鋰資源時，“異軍突起”的鈉離子電池或許將成為新的可能。
鈉離子電池蓄勢待發(fā)
事實上，鈉離子電池和鋰離子電池的研發(fā)時間幾乎同步，但鈉離子電池因為能量密度低，“陪跑”了三十余年。
2021年起，鈉離子電池命運的齒輪開始轉動。一方面碳酸鋰材料價格從5萬元/噸直線上漲；一方面，寧德時代率先在7月發(fā)布了第一代鈉離子電池，引燃了電池行業(yè)對鈉離子電池的熱情。
“花仙子”的量產交付自然成為行業(yè)的里程碑事件。
據悉，江淮釔為旗下的鈉電版花仙子由鈉電池制造商中科海鈉與江淮釔為聯(lián)合推出，新車搭載的是中科海鈉提供的32140鈉離子圓柱電芯，并采用了江淮釔為的蜂窩電池結構。
該款電芯單體容量為12Ah，能量密度不低于140Wh/kg，整個電池包容量為23.2kWh，CLTC續(xù)航里程達到230km，意味著百公里耗電僅為10度。
新能源前瞻了解到，不少消費者就是因為看到了“花仙子”，才開始了對鈉離子電池的關注和研究。
就在“花仙子”量產交付的前后，電池領域的兩大龍頭企業(yè)都發(fā)布了鈉離子電池方面的動態(tài)。
來源/江汽集團官網
1月6日，國家知識產權局發(fā)布公告，寧德時代新能源科技股份有限公司申請一項名為“鈉離子電池正極材料及其制備方法、正極極片及電池和用電裝置”。
1月4日，比亞迪徐州鈉離子電池項目正式落地，項目總投資100億元，該生產基地將主要生產鈉離子電池電芯以及PACK等相關配套產品，計劃年產能30GWh（吉瓦時）。
此外，2023年12月28日，江鈴集團新能源搭載孚能科技鈉離子電池的鈉電車型也正式下線。江鈴易至EV3（青春版）版本成為全球首款交付的鈉電車型。
早在2023年2月，中科海鈉與思皓新能源聯(lián)合發(fā)布首臺鈉離子電池試驗車；同年3月雅迪發(fā)布搭載鈉電池的兩輪車；4月，寧德時代宣布鈉離子電池將首發(fā)落地奇瑞車型。
2023年11月，我國首個電池PACK（加工組裝）項目在湖南汨羅高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)正式投產。
毫無疑問，鈉電池行業(yè)已進入群雄逐鹿的新階段。
對此，業(yè)內分析師對新能源前瞻表示：“鈉離子電池技術成熟后，肯定會分食掉磷酸鐵鋰市場中的一部分蛋糕，例如微型電動車這部分將是鈉電的天下。同時，隨著電動汽車和儲能市場的快速發(fā)展，鈉離子電池有望復制鋰離子電池的高速發(fā)展路徑，成為未來10年內成長性最高的新興產業(yè)之一?！?/p>
鈉離子電池好在哪里？
有化學基礎的消費者應該知道，鈉離子電池并不是一種全新的技術路線，甚至可以追溯至上世紀80年代前后。當時由于找不到合適的負極材料，鈉離子電池的發(fā)展一直較為緩慢。近年來，隨著負極材料技術難題的突破，鈉離子電池的發(fā)展開始加快。
鈉與鋰有著相似“出身”，屬于同一主族元素，具備相似的物理化學性質。因此，鋰離子電池和鈉離子電池也具有相似的性能，它們的工作原理都是嵌脫式充放電。充電時，鋰和鈉離子都是從陰極到陽極；放電時，又從陽極到陰極，來回搖擺，表現出“搖椅式”的電化學充放電行為。
資料顯示，相比于高端鋰電池，鈉離子電池能量密度偏低，但其價格便宜、低溫性能好、安全性高、資源可得性高。除了中低速車電動車，鈉離子電池在儲能、電動二輪車的潛在市場空間也十分廣闊。
從資源總量來看，鋰元素地殼豐度僅為0.0065%，而鈉元素為2.75%，相比鋰資源，鈉資源儲量豐富得多。全球鋰資源絕大部分集中在南美以及澳大利亞，中國本土的鋰資源量僅占全球7%，近七成的碳酸鋰依賴進口。相比于緊缺的鋰礦資源，全球鈉資源儲量更加豐富。我國鈉資源儲量也明顯占優(yōu)勢，約為占據全球儲量的22%。
從原料成本來看，鈉離子電池成本較鋰離子電池成本整體可降低30%-40%。鈉離子電池材料成本構成中，正極材料及電解液占比最大，均達26%，隔膜占比18%，負極材料占比16%，集流體占比達4%。
從電池性能本身分析，鈉離子電池的安全穩(wěn)定性表現更佳。低溫環(huán)境下的使用一直是鋰電池的核心痛點之一，鈉電池在高低溫適應性上則具備優(yōu)勢。相比磷酸鐵鋰電池，鈉離子電池能夠適應零下20℃低溫環(huán)境，有著超92%的容量保持率。資料顯示，鈉離子電池的工作溫度范圍更廣，可以在-40℃到80℃的溫度區(qū)間正常工作，在-20℃的環(huán)境下容量保持率接近90%，優(yōu)于鋰電池。
但鈉電池的缺點在于技術成熟度還不如磷酸鐵鋰電池，在充電速度、能量密度、耐用度和安全性等多方面的實力還有待提高。另外鈉電池在新能源車的應用方面還有更大的潛力可以開發(fā)。
當前，鈉離子電池能量密度遠低于三元鋰電池，但與磷酸鐵鋰電池差距不大。主流三元鋰電池能量密度在200-300Wh/kg，主流磷酸鐵鋰電池能量密度在150-200Wh/kg，而鈉離子電池的能量密度能夠達到150Wh/kg左右。因此，鈉電車型目前更適用于對續(xù)航里程不太敏感的A00級車。
來源/寧德時代官方網站
為擴大鈉離子電池的應用場景，寧德時代曾表示，計劃通過AB電池（兩種電池混搭）的方式，將鈉離子電池與鋰離子電池同時搭載于一輛汽車上，發(fā)揮兩方各自的性能優(yōu)勢，拓展鈉電池的應用范圍。
助力電池行業(yè)更健康發(fā)展
在市場應用前景上，鈉離子電池在能量密度方面和磷酸鐵鋰有一定重疊，有望取代部分鋰離子電池的市場份額。而在二輪車、三輪車領域，鈉離子電池在鋰離子電池和鉛酸電池之間實現了性能和成本的平衡，有望取代鉛酸電池。
同時，在戶用儲能、工商業(yè)儲能等對成本敏感、安全性要求高的應用場景，鈉電池也有望成為鋰電池體系的重要補充。
據研究機構EVTank預測，到2030年，鈉離子電池的實際出貨量或將達347GWh，2024年至2030年的復合增長率達58.1%。
與磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等目前電動車搭載的主流材料動力電池相比，鈉離子電池從一開始就是作為一個“備選項”而存在。行業(yè)研發(fā)鈉離子電池的重要的背景是，2021年至2023年上半年，碳酸鋰等動力電池原材料因供求失衡導致價格居高不下，而鈉原料則不存在類似的問題。
來源/寧德時代官方網站
因此，此前鋰價上漲引發(fā)的成本焦慮是鈉離子電池近年來能夠異軍突起的主要原因。各方加碼下，鈉離子電池產業(yè)化布局明顯加快。
2023年，鋰價下跌70%讓整個鋰電產業(yè)鏈感到一陣寒意，進而造成鋰電池電芯成本急劇下滑。這一波動幅度放在整個大宗商品市場中都尚屬罕見。
如果說鈉離子電池的興起，是乘了“鋰價瘋漲”的東風，那么如今鋰價暴跌，也必然會削減鈉離子電池的勢頭。
“鋰價下降對于鈉離子電池產業(yè)發(fā)展來說是把雙刃劍。一方面，鋰價下跌會對鈉離子電池產業(yè)發(fā)展造成壓力，逼著鈉電池成本跟隨下降；另一方面，也能讓行業(yè)暫時冷靜下來。”投資人遲先生對新能源前瞻說道。
除此之外，鈉離子電池產品作為尚在發(fā)展中的產業(yè)，仍有許多方面待完善。首先，鈉離子電池還處在產業(yè)化初階段，生產規(guī)模尚未鋪開，綜合成本優(yōu)勢沒有發(fā)揮出來，深入進行鈉電池研究和產業(yè)化建設仍然是任重道遠。
其次，鈉離子電池仍面臨著技術難題需要攻克。鈉離子電池能量密度普遍在90-160Wh/kg之間，鈉離子電池正極材料能量密度大概為130mAh/g，負極大概在320mAh/g；目前鈉離子產業(yè)化發(fā)展的方向是希望鈉離子電池的能量密度能夠接近磷酸鐵鋰電池，進一步體現成本價格優(yōu)勢。
在新能源前瞻接觸的多位業(yè)內專家看來，如果無法突破能量密度的技術瓶頸，鈉離子電池只能搭載在低速、續(xù)航里程200公里左右的低端車型以及一些兩輪車上，難以涉足中高端車型市場。
中科院院士歐陽明高則認為，鈉離子電池技術一定要發(fā)展，即便做不到主流，也是對鋰電池的一個有益補充。