兩大致命問題讓鈉“上車”成疑

集微網(wǎng)消息，不久前，寧德時(shí)代公開宣稱將于7月前后推出鈉電池，引發(fā)了市場對(duì)鈉電池的紛紛猜測，有分析認(rèn)為，面對(duì)國內(nèi)資源稀缺、國際拼搶的鋰資源，寧德時(shí)代可能正在布局鈉離子動(dòng)力電池方案，借此來替代鋰電池。其實(shí)，近年也有不少企業(yè)在考慮替代鋰電池的方案，如LG化學(xué)、比亞迪等，都在在布局，不過至今進(jìn)度緩慢。

事實(shí)上，動(dòng)力電池先驅(qū)日本，押注燃料電池并拋棄鋰電池技術(shù)路線，不僅僅是因?yàn)槌跗趧?dòng)力鋰電池存在能量密度低、成本高的顧慮，背后還有資源短缺的考量，日本不希望自己從被“石油”卡脖子的坑，跳到被稀有金屬卡脖子的另一個(gè)坑中，這是日本側(cè)重于發(fā)展燃料電池的重要原因之一。

目前看，燃料電池并非替代鋰電池的最佳技術(shù)路線，而隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)，當(dāng)年日本所面臨的抉擇，落到了中國、韓國等動(dòng)力電池制造商的頭上，且隨著市場對(duì)動(dòng)力電池的需求量與日俱增，資源的緊迫性也就越強(qiáng)烈，那么，全球動(dòng)力電池龍頭的寧德時(shí)代能否推動(dòng)鈉電池成為未來動(dòng)力電池的備選?

技術(shù)推動(dòng)，鈉、鋰之爭重回視野

行業(yè)對(duì)鈉離子電池的研究其實(shí)并不比鋰離子電池晚，早在1976年就已經(jīng)得到研究，但此后發(fā)現(xiàn)，基于鈉、鋰制作而成的電池正極材料，在對(duì)離子進(jìn)行嵌入和脫出時(shí)，鋰化合物會(huì)獲得更佳的性能;同時(shí)鈉離子電池未找到合適的負(fù)極材料，相反，基于鋰離子電池的研究發(fā)現(xiàn)了軟碳、石墨等可商業(yè)化應(yīng)用的材料。漸漸的，鈉離子電池失寵，而鋰離子電池則獲得了飛速發(fā)展。

截至目前，鋰電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、新能源汽車等需要儲(chǔ)能的電子設(shè)備。隨著應(yīng)用領(lǐng)域推廣開來，鋰電池用量急劇上升，根據(jù)觀研天下統(tǒng)計(jì)，僅中國，鋰電池產(chǎn)量已從2015年的55.98億只增長到了2020年的188.5億只。未來新能源汽車產(chǎn)業(yè)將成為推動(dòng)鋰電池用量增長的主力，根據(jù)彭博社預(yù)測，全球新能源乘用車銷量將從2020年的286萬輛，增長至2040年的5600萬輛，僅電網(wǎng)儲(chǔ)能所需的電池就從2018年的9GWh增長至2040年的1095GWh。

而用于制造鋰電池的資源卻變得稀缺起來，正如前文所說，日本當(dāng)年對(duì)動(dòng)力電池路線的抉擇再次來臨。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年全球已查明的鋰資源總量約為8000萬噸，其中探明的鋰礦儲(chǔ)量約為1700萬噸，主要集中在智利(約860萬噸)、澳大利亞(約280萬噸)、阿根廷(約170萬噸)、中國(約100萬噸)、美國(約63萬噸)等國家中;其中目前我國有80%的鋰資源需要依賴進(jìn)口。

美國地質(zhì)調(diào)查局同時(shí)指出，鋰礦開采量正在飛速增長，已經(jīng)從2015年的3.15萬噸增長到了2019年的7.7萬噸。中國工程院院士陳立泉在今年初“第七屆中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇”上曾表示，如果全世界的車都采用鋰電池，電能也用鋰電池存儲(chǔ)，地球上的鋰資源無法滿足需求。

與鋰資源儲(chǔ)量緊缺相反的是，據(jù)浙江大學(xué)動(dòng)力機(jī)械及車輛工程研究所副所長熊樹生披露數(shù)據(jù)，全球鈉在地殼中儲(chǔ)量占比高達(dá)2.36%，是鋰儲(chǔ)量占比的1180倍，而且從海洋、陸地中均能獲取，不易受到卡脖子。需要說明的是，我國僅中鹽化工一家企業(yè)，目前金屬鈉年產(chǎn)能就高達(dá)6.5萬噸，占全球產(chǎn)能的41.8%。

鈉要想進(jìn)入儲(chǔ)能領(lǐng)域，甚至是取代鋰，技術(shù)必須取得突破。過去很長一段時(shí)間，鈉電池技術(shù)路線雖然不受重視，但其研發(fā)始終在延續(xù)，其中以硬碳為代表的負(fù)極材料的應(yīng)用，大幅提升了鈉離子電池的電容量。2010年之后，鈉離子電池的正極材料也獲得大量研究，英國Faradion、法國的Tiamat、國內(nèi)的中科海納等國內(nèi)外公司紛紛推進(jìn)鈉離子電池的研發(fā)進(jìn)程。

特別是容量的大幅提升，加速了鈉電池重新回歸人們視野。2020年12月，外媒報(bào)道稱，日本東京理工大學(xué)Shinichi Komaba教授率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)基于氧化鎂生產(chǎn)出電容量達(dá)478mAh/g的新型硬碳材料，據(jù)介紹，該表現(xiàn)甚至高于鋰離子電池常用負(fù)極電極材料——石墨(372 mAh/g)的容量。

與鋰電池相比，鈉電池有著許多優(yōu)點(diǎn)，理論制造成本更低廉，這是它被當(dāng)成鋰代替品的重要原因。鈉電池能直接利用鋰電池產(chǎn)線，鈉的來源廣且采購成本遠(yuǎn)低于鋰。有色金屬網(wǎng)顯示，6月25日工業(yè)鈉的價(jià)格是1.6-2.4萬元/噸;而鋰的價(jià)格則已達(dá)到2016年以來的歷史高位，如六氟磷酸鋰的價(jià)格，近期已經(jīng)提升到了30萬元/噸。

根據(jù)全球起重機(jī)械網(wǎng)分析，2021-2023年，鋰礦缺口分別為0.2萬噸、3.1萬噸、2.5萬噸，預(yù)計(jì)鋰價(jià)格將會(huì)保持高位。而鈉電池，除了主材成本廉價(jià)外，配套用材也可以選用廉價(jià)產(chǎn)品，如集流體，可以選用鋁箔替代銅箔，大幅降低成本。理論成本優(yōu)勢，讓鈉成了香餑餑。

另一個(gè)讓鈉電池備受關(guān)注的就是安全性。一方面，鈉電池?zé)崾Э販囟雀哂阡囯姵?，且更容易鈍化、氧化，不易產(chǎn)生易燃現(xiàn)象，而這正是以三元鋰為代表的鋰電池的致命問題。另一方面，鈉電池充電速度比鋰電池要快許多，在高溫、低溫等條件下都能穩(wěn)定充放電，優(yōu)于鋰電池。從應(yīng)用角度來說，鈉電池的這些優(yōu)點(diǎn)，無疑解決了鋰電池的痛點(diǎn)。

最后，鈉離子電池的循環(huán)充放電次數(shù)也有大幅提升，資料顯示，已經(jīng)可以做到了3000~6000次循環(huán)使用，與磷酸鐵鋰電池相當(dāng)。

兩大致命問題讓鈉“上車”成疑

雖然鈉離子電池研究獲得了較大的進(jìn)步，但兩大致命問題卻讓它“上車”備受質(zhì)疑。

首先是成本問題。其實(shí)如上所介紹的價(jià)格為理論價(jià)格，據(jù)華安證券測算，理論上鈉電池量產(chǎn)成本可以比鋰電池便宜25.3%。但目前的實(shí)際價(jià)格并非如此，寧德時(shí)代董事長曾毓群此前公布鈉電池時(shí)已經(jīng)明確表示：鈉離子電池不是剛推出來就很便宜，因?yàn)槟壳暗墓?yīng)鏈規(guī)模還很小，不夠成熟，鈉離子電池可能比鋰離子電池貴一些。

華安證券就鈉電池的低能量密度及循環(huán)性能對(duì)應(yīng)更多的輔材消耗分析得出，磷酸鐵鋰電池全生命周期的度電原材料成本僅0.02-0.04元/kWh，遠(yuǎn)低于鈉離子電池的0.05-0.3元/KWh。

第二個(gè)問題即為能量密度。目前主流的動(dòng)力電池為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，其中三元鋰電池能量密度約為240Wh/kg，磷酸鐵鋰電池能量密度約為180Wh/kg。而鈉電池，因?yàn)殁c原子比鋰原子大，決定了其單位質(zhì)量下，電池儲(chǔ)能少于鋰電池，熊樹生認(rèn)為，目前鈉離子電池的能量密度只有約120Wh/kg，即便是達(dá)到其理論極限值，也只有200Wh/kg;根本無法達(dá)到國家《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》“2025年我國純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的能量密度年目標(biāo)為400Wh/kg，2030年目標(biāo)為500Wh/kg”的目標(biāo)要求。

因此，鈉電池并不被看好能夠取代鋰電池成為新能源汽車下一代動(dòng)力電池首選，更多是將其作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備技術(shù)，以及兩輪車、消費(fèi)品等對(duì)能量密度要求不高的電子產(chǎn)品儲(chǔ)能使用。“但這不是說鈉電池完全沒有上車的希望，如果能繼續(xù)降低成本和提升能量密度，鈉電池還是可以替換鋰動(dòng)力電池的，不過這還需要長時(shí)間的研發(fā)積累。”一位分析人士如是說到。

“寧德時(shí)代選擇此時(shí)推出鈉電池，并不代表它的鈉電池技術(shù)已經(jīng)可以跟鋰電池相比，應(yīng)該說是它的新戰(zhàn)略布局。”如上人士繼續(xù)分析認(rèn)為，寧德時(shí)代非常具有憂患意識(shí)，對(duì)被人卡脖子非常敏感，它并沒有掌握上游材料價(jià)格的主動(dòng)權(quán);而近年還面臨來自LG化學(xué)、比亞迪的追趕，以及奔馳、廣汽集團(tuán)等合作伙伴自研動(dòng)力電池，都讓寧德時(shí)代嗅到了潛在危機(jī);而鈉電池不過是寧德時(shí)代多個(gè)應(yīng)對(duì)手段之一。(校對(duì)/James)