“十年窗下無人問,一舉成名天下知”。

7月末寧德時代一場只有10多分鐘的簡短發(fā)布會后，此前在產(chǎn)業(yè)化道路走了十年左右的鈉離子電池火了。

寧德時代作為動力電池行業(yè)龍頭的帶動作用，在鈉離子電池這件事上表現(xiàn)得淋漓盡致。其實，在這之前國內(nèi)外已有企業(yè)發(fā)布鈉離子電池技術(shù)，甚至宣布實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但其影響力僅限于行業(yè)小圈子內(nèi)。寧德時代的十分鐘發(fā)布會，則把鈉離子電池真正帶入大眾視野。

那么，鈉離子電池技術(shù)是什么？寧德時代為何要力推這一新技術(shù)，它會對當(dāng)下主流的鋰離子電池技術(shù)帶來什么影響，會挑戰(zhàn)鋰離子電池技術(shù)的行業(yè)主導(dǎo)地位么？

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蟄伏30余年的新技術(shù)路線

此前對鈉離子所知不多的一些媒體非常興奮，認(rèn)為平地起驚雷，鈉離子電池技術(shù)具有劃時代的意義，將掀起動力電池行業(yè)巨變等。但實事求是地說，鈉離子電池并不是一項革命性的新技術(shù)。

在化學(xué)元素周期表上，鈉和鋰的位置很接近，這意味著兩者具備相同的工作原理和化學(xué)特性。上世紀(jì)60年代石油危機爆發(fā)后，尋找替代能源的技術(shù)研發(fā)人員就把目光瞄向了鋰電池和鈉電池。

從技術(shù)發(fā)展來看，鈉離子電池與鋰離子電池的技術(shù)研究幾乎同步，都是從上世紀(jì)70年代開始。但最終，由于鈉離子電池在安全性、能量密度與循環(huán)壽命上落于下風(fēng)，技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化遠(yuǎn)不如鋰離子電池那樣“大殺四方”，只在儲能領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。

但隨著鋰電池商業(yè)化進(jìn)展迅猛，從手機到無人機，從汽車到輪船，上天入地的各種工業(yè)品都需要鋰電池，研究界開始注意到鋰資源的分布不均與嚴(yán)重匱乏的情況，開始尋找新的電池技術(shù)路線。


坐了30余年冷板凳的鈉離子電池也再度受到重視，2010年以來，有關(guān)鈉離子電池的技術(shù)論文呈井噴式增長。2011年，全球首家致力于鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的公司英國FARADION公司誕生，隨后，全球涌現(xiàn)一批相關(guān)公司，如美國Natron Energy、美國Aquion Energy、法國Tiamat、日本的岸田化學(xué)、松下、三菱等。

近年來，中國也出現(xiàn)一批公司開展鈉離子電池的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化工作。例如2017年成立的中科海納，擁有中科院物理研究所陳立泉院士、胡勇勝研究員為首的研究團(tuán)隊。

在寧德時代之前，中科海納、浙江鈉創(chuàng)、星空鈉電等公司均已經(jīng)推出量產(chǎn)鈉離子電池并建立規(guī)模量產(chǎn)的生產(chǎn)線，但影響力并未出行業(yè)小圈子。雖然寧德時代出手更晚一些，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的時間表要到2023年。但得益于寧德時代的加入，鈉離子電池在“電池茅”的明星光環(huán)下迅速出圈，一定程度上，將加速鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

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為何一夜爆紅？

為何鈉離子電池此前不怎么受關(guān)注，寧德時代一出手就火了？除了寧德時代身為動力電池行業(yè)龍頭老大哥強大的影響力，也和鈉離子電池產(chǎn)業(yè)“天時地利人和”的發(fā)展環(huán)境有關(guān)。

在碳中和、碳達(dá)峰的雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)下，全球正掀起一場全新的能源革命。中科院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高曾在2021中國電動車百人會論壇上表示，眼下全球正掀起第三次能源革命。

第一次能源革命，動力裝置是內(nèi)燃機，能源是煤炭，交通工具是貨車；第二次工業(yè)革命，動力裝置是內(nèi)燃機，能源是私有和天然氣，交通工具是汽車；第三次工業(yè)革命，動力裝置是各種電池，能源是可再生能源，能源載體有兩個——電和氫；交通工具是電動車。

能源革命的時代浪潮之下，電動化顯然不能只指望鋰離子電池一條技術(shù)路線。技術(shù)路線應(yīng)該多元化，但多年的技術(shù)研究又表明，電池領(lǐng)域的材料創(chuàng)新、開辟新技術(shù)路線沒那么容易。能量密度最高的鋰電池之外，鈉離子電池就成為首選。

同樣在2021中國電動車百人會論壇上，中國工程院院士陳立泉表示：“鋰離子電池現(xiàn)在全世界都在做，如果說全世界的車都用鋰離子電池來開，全世界的電能都用鋰離子電池儲存，根本不夠，所以我們一定要考慮新的電池，鈉離子電池是首選。”

從相關(guān)產(chǎn)業(yè)研究來看，和鋰離子電池相比，鈉離子電池原材料資源更豐富，沒有資源被人“卡脖子”的風(fēng)險；生產(chǎn)制造成本也更低。

從原材料角度來看，鈉資源在地殼中的比例則有2.75%，且在礦石、鹽湖、海水等中均有廣泛的分布。而鋰資源在地球上的儲量相當(dāng)?shù)?，只?.0065%，而且鋰資源自全球分布嚴(yán)重不均，目前70%的鋰資源分布在南美洲。

中國鋰資源儲量雖然不低，位居全球第六，但是大多存在青藏高原的鹽湖鹵水中，優(yōu)質(zhì)硬巖鋰礦相對稀缺。這導(dǎo)致中國鋰鹽廠原材料高度依賴進(jìn)口，現(xiàn)階段我80%鋰資源依賴進(jìn)口。

再加上，由于美國、歐盟加大電動車發(fā)展力度，全球電動化加速，對于動力電池的需求也水漲船高，動力電池企業(yè)紛紛開啟新一輪大規(guī)模擴產(chǎn)，由此帶來動力電池原材料價格一路上漲，鋰資源供需不平衡的問題進(jìn)一步凸顯。

中金證券的研報顯示，2020年底以來，鋰價已上漲130%，從2020年底部的3.95萬元/噸增長至目前（2021年8月3日）的9.10萬元。據(jù)其測算，近碳酸鋰價格上漲就帶動鋰電池原材料成本增加約5%。隨著新能源汽車市場的發(fā)展，至2025年全球鋰需求將迎百萬噸級需求增量。

同時，全球鋰資源項目的開發(fā)不確定性增加，難以匹配需求增長的速度和量級，未來鋰價抬升的預(yù)期進(jìn)一步增加了電池企業(yè)的成本焦慮。

5月21日，在寧德時代的股東大會上，寧德時代董事長曾毓群就表示，原材料價格上漲對于成本影響較大，并放出狠話：“如果誰在我們這兒拼命亂漲價，我們會把他們排除在外。”同時，曾毓群還透露一個重要信息：“我們的鈉電池已經(jīng)成熟了，氯化鈉不能炒作，因為鹽多。”

鈉離子電池的另一大優(yōu)勢是成本更低。由于材料體系的差異，鈉離子電池在正極、負(fù)極、電解液、集流體等原材料方面均可不同程度的實現(xiàn)降本。

陳立泉分享的數(shù)據(jù)顯示，鋰離子電池中最便宜的磷酸鐵鋰電池，每瓦時的原材料成本是3毛4，鈉離子電池的原材料成本每瓦時是2毛6，更為便宜。

事實上，鈉離子電池技術(shù)已經(jīng)成為中外各國爭相押寶的電池新技術(shù)。2020年，美國能源部公布了對電池研究計劃的布局，著力開展對動力電池和儲能電池的基礎(chǔ)研究與先進(jìn)制造，在此計劃中明確將鈉離子電池作為儲能電池的發(fā)展體系。歐盟儲能計劃“電池2030”項目公布了未來重點發(fā)展的電池體系，將鈉離子電池列在非鋰離子電池體系的首位。

在中國，鈉離子電池作為多元化技術(shù)路線的重要性也被明確。7月23日，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出堅持儲能技術(shù)多元化，加快鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?；囼炇痉丁?br />
在業(yè)界看來，寧德時代這個時間節(jié)點推出鈉離子電池，既是針對鋰價格不斷上漲的一個輿論戰(zhàn)，打壓一下市場哄抬鋰價的瘋狂之舉；也是針對鋰資源被人“卡脖子”的釜底抽薪之舉，開辟新技術(shù)路線，多種技術(shù)路線應(yīng)對電動化的多種應(yīng)用場景，助力能源革命；同時展示行業(yè)龍頭的強大技術(shù)實力和新技術(shù)儲備，秀肌肉的同時鞏固行業(yè)領(lǐng)先地位。


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難以撼動鋰電池的行業(yè)C位

真正令媒體感到興奮的地方在于，寧德時代的鈉離子電池，很可能突破鈉離子電池此前的產(chǎn)業(yè)天花板，不再局限于儲能領(lǐng)域，進(jìn)入汽車行業(yè)實現(xiàn)量產(chǎn)裝車。

從發(fā)布會介紹的情況來看，寧德時代借助高通量計算平臺和模擬仿真技術(shù)，創(chuàng)新性地對材料的體相結(jié)構(gòu)進(jìn)行電荷重排，對材料表面進(jìn)行重新的設(shè)計，解決了材料在循環(huán)過程中容量快速衰減這一世界性的難題。

同時，通過正、負(fù)極以及電解液等環(huán)節(jié)的材料創(chuàng)新，使得其鈉離子電池的能量密度達(dá)到160Wh/kg，下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh/kg，接近磷酸鐵鋰電池的水平。制造工藝也能與現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)線兼容。

為了推進(jìn)鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化，寧德時代還推出鋰鈉合璧的AB電池，通過BMS的精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制。鋰鈉混搭的電池系統(tǒng)不僅具有鋰電池的能量密度優(yōu)勢，還新增鈉電池的低溫、快充特長等優(yōu)勢。

從寧德時代的發(fā)布來看，除了能量密度略低，鈉離子電池在低溫、快充方面優(yōu)勢明顯，原材料來源更廣，制造成本更低?？瓷先ナ莻€潛力無限的新技術(shù)。那么，鈉離子電池將會對鋰離子電池產(chǎn)生多大影響，能否挑戰(zhàn)鋰離子電池目前在電動化市場的絕對主導(dǎo)地位？

不同于媒體的多種興奮解讀與暢想，中金證券等多家證券研究機構(gòu)給出的研報相對冷靜。認(rèn)為受制于循環(huán)壽命低，體積偏大，能量密度低等天然短板，鈉離子電池主要適用于對能量密度要求不高的儲能、兩輪電動車、低速電動車、工程機械等行業(yè)，可以作為鋰電池的很好補充，但不太可能動搖鋰電池的行業(yè)主導(dǎo)地位。


中金證券的報告認(rèn)為，鈉電池原材料成本比磷酸鐵鋰低30%-40%，產(chǎn)業(yè)化加速后期成本優(yōu)勢將逐步凸顯，或?qū)⒃趦奢嗆嚒⑿恿σ约皟δ茴I(lǐng)域?qū)﹁F鋰需求形成有效補充。短期看，鈉電池對鋰需求影響有限，不改鋰供需走向緊缺行業(yè)趨勢。長期看，鈉電池產(chǎn)業(yè)化不改鋰需求剛性。

中金證券的研報預(yù)計，2025年鈉電池對鋰需求影響不超過3.7萬噸LCE，占2025年總需求僅2.6％，對整體鋰需求影響有限。考慮到鈉電池替代因素，預(yù)計2021-2025年全球鋰供需分別為+3.54萬噸、+4.54萬噸、+0.07萬噸、-1.89萬噸、-4.82萬噸，不改鋰供需走向緊缺趨勢。

東北證券的研報認(rèn)為，鈉暫不可能替代鋰成為動力領(lǐng)域主流技術(shù)方向，站在當(dāng)前時點來看，鈉電池對鋰電池的替代性實際上很微弱，不應(yīng)過分高估其商業(yè)價值。

從研究機構(gòu)的研報來看，雖然鈉離子電池在低溫、快充方面表現(xiàn)更好，但化學(xué)特性決定了，鈉離子電池在能量密度、循環(huán)壽命上無法挑戰(zhàn)鋰離子電池。鈉離子電池最有可能替代的，是鉛酸電池。

能量密度上，目前鈉離子能達(dá)到的上限100-160 Wh/Kg，僅相當(dāng)于磷酸鐵鋰能量密度的下限，150-220Wh/kg；和能量密度更高的三元鋰電更沒法比，量產(chǎn)平均水平達(dá)到200Wh/kg。

循環(huán)壽命上，相關(guān)研究證明，鈉離子電池的循環(huán)壽命大約是鋰離子電池的65%左右，能量密度比鋰電池低20%。中科海納此前公布的數(shù)據(jù)顯示，鈉離子電池的平均循環(huán)壽命是1000-1500次三元鋰電是1500-3000次，磷酸鐵鋰則為3000-6000次。


這意味著，鈉電池在車用主流動力場景仍存在瓶頸，或許可以在兩輪電動車、低速電動車、儲能等領(lǐng)域替代磷酸鐵鋰或形成互補，但不可能挑戰(zhàn)三元鋰電在長續(xù)航等高端車領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。

寧德時代的發(fā)布會，也并未明確鈉離子電池的使用前景，其強調(diào)的，也是作為鋰電池技術(shù)的補充，要堅持技術(shù)多元化路線。

發(fā)布會上，曾毓群再次強調(diào)了寧德時代的三個戰(zhàn)略方向：一是儲能領(lǐng)域：以可再生能源發(fā)電和儲能替代固定式化石能源。二是以動力電池助力電動車的發(fā)展，不斷地提高電池性能，加速交通領(lǐng)域的全面電動化；三是以電動化和智能化的集成創(chuàng)新不斷拓展應(yīng)用場景，加快各領(lǐng)域的新能源替代過程。

總之，寧德時代的發(fā)布會“帶火”了鈉離子電池，甚至令人看到這一新技術(shù)“上車”的可能性，但研究機構(gòu)和業(yè)內(nèi)人士對此多持保留態(tài)度，認(rèn)為以目前的技術(shù)水平來看，鈉離子電池但想要大規(guī)模上車，替代鋰電池，不太可能。動力電池領(lǐng)域的技術(shù)路線依然會是以鋰電為主。

執(zhí)筆：耿慧麗