◎寧德時代表示，第二代鈉離子電池電芯單體能量密度將突破200Wh/kg。要知道，磷酸鐵鋰電芯單體能量密度最高也只在210Wh/kg附近。
◎“第一，需要改善高溫循環產氣；第二，需要改善低溫循環充電；第三，需要改善高壓循環壽命。就電解液廠商而言，要從新型添加劑出發，把方向摸透了，才能讓鈉離子電池產業化。”
每經記者 朱成祥 黃鑫磊 每經編輯 梁梟
新能源汽車銷售火熱，讓動力電池必備原料“鋰”緊俏起來。碳酸鋰價格逼近60萬元/噸大關，富含鋰礦的南美三國也欲爭奪鋰資源定價權，阿根廷、智利、玻利維亞推動建立“鋰三角歐佩克”。
新能源時代，汽車往往不受制于油，而受制于鋰。如何擺脫鋰資源稀缺的約束呢？寧德時代（SZ300750，股價384.07元，市值9379.6億元）等中下游廠商試圖找到解決辦法。他們把目光投向了“塵封已久”的鈉離子電池。
11月9日，寧德時代董事長助理孟祥峰表示，通過鈉離子電池產業化解決部分鋰資源供應緊張和鋰價暴增問題。
鈉離子電池產業化真的來了嗎？在法恩萊特創始人、中國發明創業獎人物獎獲得者邵俊華看來，鈉離子電池仍需要解決高溫循環產氣、低溫循環充電以及高壓循環壽命三大難題。他認為，目前正極材料技術路線尚未確定，不適合大規模量產，預計至2024年甚至再晚一些方能產業化。
被高價鋰逼出來的鈉
自2022年3月突破50萬元/噸之后，碳酸鋰價格一度震蕩下行。據Wind數據，在50萬元下方徘徊了半年后，碳酸鋰價格再度攀升，9月底又一次突破50萬元/噸，11月初漲至超55萬元/噸。11月10日，碳酸鋰價格報57萬元/噸，逼近60萬元/噸大關。而在2020年12月，碳酸鋰價格尚不足5萬元/噸。
一年光景，碳酸鋰價格漲近十倍，中下游廠商苦不堪言。但是鋰資源又恰恰是鋰電池體系中不可替代的。那為何不更改材料體系，將鋰改為化學性質較為相似的鈉元素？鈉離子電池與鋰離子電池幾乎同時起步，不過，鋰電池在20世紀90年代成功商業化，鈉離子電池卻一直發展緩慢。直到2020年，才開始應用于儲能領域，走向產業化。
在如今鋰價高企的背景下，廣泛分布且低成本的鈉再度受到重視。
“從整體上講，（鈉離子電池）成本具有優勢；安全性上，也具有優勢。尤其是在緩解鋰資源的壓力方面，比如鈉元素儲備比較豐富。此外，鈉離子電池對鋰電池設備的兼容性強。在電解液、隔膜研發這塊，也可以借鑒鋰電池相關成熟的技術。”10月28日，邵俊華對《每日經濟新聞》記者表示。
隆眾資訊分析師王娟11月4日告訴記者：“鈉元素在地球上分布非常廣，而我國目前使用的鋰資源大部分是進口的。國內鋰礦主要集中在西南地區，且礦的品位不是很高。”
頭豹研究院向記者提供的發布于2021年8月的報告顯示，鈉資源的地殼豐度達2.75%，在地殼中的豐度位居第6位，且鈉資源分布于全球各地。而鋰離子的地殼豐度為0.0065%，且資源分布不均，75%的鋰資源分布在南美洲地區。
根據上述報告，鋰電池正極材料磷酸鐵鋰的報價為17萬元/噸左右。相比起來，鈉電池的價格更顯“親民”。其中，正極材料如銅鐵錳層狀氧化物價格約為2.9萬元/噸、鎳鐵錳層狀氧化物約為4.2萬元/噸、普魯士白類為2.6萬元/噸。
據傳藝科技（SZ002866，股價40.29元，市值116.65億元）此前披露，鈉電池的電池材料量產成本要比磷酸鐵鋰電池便宜約30%～40%，隨著工業化進一步完成，成本應該會更低。如今，碳酸鋰價格已經逼近60萬元/噸大關，價格差距更加明顯。
資本市場競逐：鈉電概念受追捧
在A股市場，鈉離子電池概念股也廣受追捧，代表公司之一便是傳藝科技。6月22日晚間，傳藝科技披露設立孫公司江蘇傳藝鈉電科技有限公司（以下簡稱傳藝鈉電），宣布布局鈉電池業務，6月23日旋即漲停。自6月20日至11月16日，傳藝科技區間漲幅高達289.28%。
11月15日，鈉離子概念再度火熱，美聯新材（SZ300586，股價20.70元，市值108.57億元）、七彩化學（SZ300758，股價12.48元，市值51.20億元）分別上漲20%和14.39%。這兩家上市公司曾于9月簽署戰略合作協議，欲聯合生產18萬噸電池級普魯士藍（白）產業化項目。而普魯士藍（白），正是鈉離子電池正極材料三大技術路線之一。
就連鋰電龍頭寧德時代也在積極布局鈉離子電池。頭豹研究院認為，2017年以來，寧德時代凈利潤逐年增加，但毛利率卻持續下降，從2017年約44%降至2020年約28%。2021年，毛利率進一步降至26.28%，2022年一季度更是一度降至14.48%，主要原因就在于上游原材料價格持續上漲。
降低對鋰的依賴，或許也是寧德時代的必然選擇。隨著技術持續進步，發展鈉離子電池可降低被上游鋰資源卡脖子的風險，并可作為一種有效的技術儲備。
寧德時代也在行動。2021年7月29日，寧德時代發布了第一代鈉離子電池。該電池電芯單體能量密度達到160Wh/kg；常溫下充電15分鐘，電量可達80%以上；在﹣20℃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。
2022年1月，寧德時代公告稱，根據英國蘭卡斯特大學、劍橋大學等多個機構的科學家聯合撰寫的論文《2021年鈉離子電池的路線圖》，以及根據部分鈉離子電池生產商的公開信息，世界領先的鈉離子電池已經做到了100Wh/kg～160Wh/kg的能量密度（如Faradion公司2021年的鈉離子電池的能量密度達到了150Wh/kg）。寧德時代表示，第二代鈉離子電池電芯單體能量密度將突破200Wh/kg。要知道，磷酸鐵鋰電芯單體能量密度最高也只在210Wh/kg附近。
由此，寧德時代擘畫的鈉離子電池藍圖也不斷吸引新的入局者。
10月24日，傳藝科技稱，稱因下游需求旺盛，傳藝鈉電鈉離子電池項目原計劃一期2GWh產能建設、二期8GWh產能建設，現公司將項目二期部分產能建設前移，調整為一期4.5GWh產能建設，二期產能建設情況視一期項目進展情況制定后續擴產計劃。
10月27日早間，傳藝科技發布公告稱，公司鈉離子電池中試線設備安裝調試完成并投產，生產的鈉離子電池產品相關技術參數為：單體能量密度150Wh/kg～160Wh/kg，循環次數不低于4000次。
《每日經濟新聞》記者了解到，傳藝鈉電15萬噸電解液項目一期已于10月23日開工建設，預計12月底建設完成，項目全部建成達產后，可滿足百GWh鈉離子或者鋰離子電池需求，產值可達到百億元。
10月21日，寧德時代投資者關系記錄也顯示，公司鈉離子電池產業化進展順利，供應鏈布局上需要一些時間，已與部分乘用車客戶協商，明年將會正式量產。
三種技術路線之爭
在鋰離子電池正極領域，磷酸鐵鋰曾與三元鋰“糾纏”多年。
而在鈉離子電池領域，對正極材料的選擇也存在多種路線之爭。其中代表便是層狀氧化物、普魯士藍（白）和聚陰離子。據了解，層狀氧化物主打能量密度；普魯士藍（白）主打低成本；聚陰離子主打循環壽命。
目前，寧德時代第一代鈉離子電池采取普魯士白材料；北京中科海鈉科技有限責任公司（以下簡稱中科海鈉）采取層狀氧化物路線；傳藝科技則兼有層狀氧化物和聚陰離子。
鑫欏資訊分析師張金惠認為：“三條路徑同步進行，誰會勝出還不一定。”
這是因為三大路線都存在優缺點。張金惠說，層狀氧化物由于能量密度較高，循環性能優異、倍率性能好，綜合性能優異為目前鈉離子電池主流方向。然而也有空氣中穩定性差、漿料容易果凍、克容量發揮不穩定等缺點。
不過，傳藝科技相關工作人員在回應《每日經濟新聞》記者提問時表示，層狀氧化物有各種技術路線，對相關問題也有不同的解決辦法，他本人沒有聽公司技術人員說過鈉電池正極材料出現層狀氧化物高溫產氣的問題。
“普魯士白最大問題在于結晶水，普魯士藍（白）還有毒，回收要倒貼錢。”張金惠表示，普魯士藍正極在熱失控情況下會釋放出氫氰酸、氰氣等劇毒氣體，該材料的制備涉及劇毒的氰化鈉，生產供應需要具備特殊資質。
據傳藝科技相關工作人員介紹，聚陰離子的穩定性高、制造難度要比層狀氧化物簡單，但能量密度也低了很多，主要用于大型儲能。張金惠也表示，采取聚陰離子路線的廠商不多。
上述工作人員還表示，傳藝鈉電采用的是正極為層狀氧化物和聚陰離子、負極為硬碳的技術路線。“業內對鈉電池的技術路線已經達成共識，行業并沒有排斥其他技術路線，只是其他技術路線的一些問題在短時間內都無法解決。”該工作人員認為。
邵俊華則總結稱：“第一，需要改善高溫循環產氣；第二，需要改善低溫循環充電；第三，需要改善高壓循環壽命。就電解液廠商而言，要從新型添加劑出發，把方向摸透了，才能讓鈉離子電池產業化。”
綜上所述，鈉離子電池很多技術尚在摸索之中。從目前的專利儲備看，中國寧德時代、英國Faradion走在行業前列。
智慧芽數據顯示，寧德時代及其關聯公司目前在鈉離子電池領域的專利申請共110余件，其中授權發明專利40余件，主要布局于正極活性物質、普魯士藍、正極集流體等相關領域。
中科海鈉及其關聯公司目前在鈉離子電池領域的專利申請共30余件，其中授權發明專利7件，主要布局于正極材料、負極材料、電池組零部件等相關領域；傳藝科技相關工作人員介紹稱，公司目前在鈉離子電池領域的在申報專利有60件～70件。
國外廠商方面，英國Faradion及其關聯公司目前在鈉離子電池領域的專利申請共110余件，其中授權發明專利40余件，主要布局于電池電極、電解質、堿金屬等相關領域；美國Natron Energy及其關聯公司目前在鈉離子電池領域的專利申請共10余件，其中授權發明專利6件，主要布局于電池電極、過渡金屬、金屬氰化物等相關領域。此外，日本岸田化學目前共有17件專利申請，該公司暫無與鈉離子電池直接相關的專利。
因此，智慧芽認為，鈉離子電池作為前沿研發領域，目前各家廠商正在積極布局，專利儲備體量仍在持續增長中。相較而言，寧德時代與英國Faradion兩家企業在鈉離子電池領域的儲備較為豐富，均已超過百件。
“PPT電池”？鈉電量產仍有多個問題待解
鈉離子電池時代，真的來了嗎？
11月10日，《每日經濟新聞》記者實地走訪了位于江蘇高郵的傳藝科技及旗下公司傳藝鈉電。現場標牌顯示，傳藝鈉電項目占地約140畝，計劃投資10億元，規劃建設15萬噸鈉（鋰）離子電池電解液。
記者在現場看到，一期項目的廠房已經建成，二期項目工地上正在打地基，工人在搭建腳手架。施工方相關負責人告訴記者，一期項目的設備已經陸續進場，預計2023年1月份就可以投產。
對于當前鈉離子電池項目建設進展，11月10日，傳藝科技工作人員介紹稱，公司的鈉電池項目和電解液項目總占地400余畝，總建筑面積12萬平方米，其中200MWh中試線已于10月27日投產，中試線使用廠房面積6000余平方米，總投資約5000萬元，購置設備100余臺套。
“在中試線投產前，正負極材料已經在生產中，而電解液在初期則是通過外購方式獲得，后期將自主供應，目前一期在建電解液項目產能與正負極材料項目產能是匹配的。”該工作人員表示，一期項目的廠房已經建得差不多了，二期在建，一期項目將于2023年初投產，后續有個產能爬坡的過程，大概要兩到三個月。
該工作人員還表示，公司是在做鈉電池整條產業鏈，一期項目的正極材料主要生產層狀氧化物，且電解液的配方成熟，已處于行業領先位置。
與傳藝科技“紅紅火火”推進項目不同，多位業內專家在接受記者采訪時表示，鈉離子電池的量產可能并不容易。
“鈉電池和鋰電池雖是同一時代的產物，但是差距很大。當前各家都還是實驗室階段，市場上還很少，更多的是（停留在）‘PPT’”，張金惠認為，“鈉離子電池暫時難以用到動力電池領域，儲能方面與磷酸鐵鋰還有很大差距。成本方面，確實少了40%。但循環次數少一大半，廢品回收上沒有價值，又要付出成本，儲能上打不贏磷酸鐵鋰。”
關于鈉離子電池技術難點，邵俊華直言：“正極材料還沒有大規模投產；正極材料的循環穩定性還有待提高。鋰離子電池發展多年，比如磷酸鐵鋰循環壽命能達到1萬次，這是沒法比的。此外，負極目前只能選擇硬碳，它對整個電池首次充換電庫倫效率較低，且價格也偏高。”
上述是正極材料方面的問題。另外，在電解液方面，邵俊華表示：“目前電解液也處于摸索階段，市場上用得多的是六氟磷酸鈉。”電芯方面，邵俊華認為單體能量密度偏低，只有100Wh/kg出頭。
電芯最關鍵的指標是能量密度。隆眾資訊分析師王娟認為：“鈉離子直徑比鋰離子要大，鈉離子電池在體積上來說能量密度肯定比不上鋰離子電池。在導電性上，鈉離子的嵌入、脫嵌難度比鋰離子要大，因此鈉離子想流動起來更難。這個應該可以通過技術路線的選擇得到改善，關鍵難的還是能量密度。”
“在實驗室，（鈉離子電池）循環次數確實可以達到磷酸鐵鋰的水平，但這只是實驗室的數據，與規模化工業生產的結果存在一定差別。”王娟認為，“（鈉離子電池）2023年量產是可能的，應用在動力電池有點困難，用在儲能上還是可以的。”
此外，王娟也表示：“理論上鈉離子電池較鋰離子電池成本低很多。但目前鋰離子電池已經實現量產，而鈉離子電池產業鏈并沒有搭建起來。從產業鏈角度，鈉離子電池較鋰離子電池目前并不具備成本優勢。”
