中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：鋰價(jià)暴漲對(duì)行業(yè)發(fā)展的掣肘，令誕生于20世紀(jì)70年代的鈉離子電池技術(shù)重獲市場(chǎng)關(guān)注，并在政策利好加持下加速開(kāi)啟產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
相較于磷酸鐵鋰和三元鋰電池，鈉離子電池在成本、安全、快充和低溫性能上有較大優(yōu)勢(shì)。以中科納海為代表的專業(yè)初創(chuàng)企業(yè)，以及以寧德時(shí)代（300750.SZ）為代表的擁有成熟技術(shù)的鋰電產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)紛紛進(jìn)入這一賽道。
中南大學(xué)唐有根教授團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，目前鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈正處于完善過(guò)程中，三年或者更長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、商業(yè)化應(yīng)用。富國(guó)基金經(jīng)理徐智翔則在接受第一財(cái)經(jīng)專訪時(shí)表示，基于多種應(yīng)用場(chǎng)景中鋰電池?zé)o法被替代，鈉電池未來(lái)市場(chǎng)可能在鋰電1%的水平。
安全性能優(yōu)異，能量密度有待提升
由于鈉、鋰元素物化性質(zhì)有所差異，兩種電池性能優(yōu)勢(shì)各異。
首先，鈉離子的離子半徑大于鋰離子，1個(gè)電荷中的鈉離子質(zhì)量是鋰離子的近4倍，導(dǎo)致鈉離子更難嵌入、脫出層狀正負(fù)極材料，因此，鈉離子正極材料在能量密度方面落后于鋰電池。
其次，鈉離子第一電離能更低，使得鈉離子更穩(wěn)定，安全性、穩(wěn)定性與低溫性能也更加優(yōu)異。鈉離子高低溫表現(xiàn)均優(yōu)于鋰電池，能夠在-40℃到80℃的溫度區(qū)間工作，同時(shí)，在過(guò)充、過(guò)放、短路、針刺、擠壓等測(cè)試中也未出現(xiàn)起火或爆炸。
隨著技術(shù)的進(jìn)步與新材料的誕生，鈉離子電池的能量密度也在不斷提升。
普魯士藍(lán)類似物、層狀氧化物是兩種不同的鈉離子電池正極材料路線，都具備較高的理論能量密度。2021年7月，寧德時(shí)代在第一代鈉離子電池發(fā)布會(huì)上也表示，普魯士白（普魯士藍(lán)類化合物）和層狀氧化物兩類材料最具潛在商業(yè)化價(jià)值。
有研究表明，普魯士藍(lán)正極材料在實(shí)驗(yàn)室中可測(cè)得能量密度超111Wh/kg；另有一種新型鐵基普魯士白（NaMHCF）的能量密度至少可達(dá)182Wh/kg。同時(shí)，普魯士藍(lán)原料易于制備，價(jià)格低廉，但需要增加導(dǎo)電高分子包覆等工藝。國(guó)海證券認(rèn)為，普魯士藍(lán)類似物加工工藝的改進(jìn)空間較大，未來(lái)尚有降本空間。
層狀氧化物方面，胡勇勝團(tuán)隊(duì)研究的P2-Na0.72[Li0.24Mn0.76]O2鈉離子電池正極材料具有高可逆氧變價(jià)特性，理論最高能量密度可達(dá)700Wh/kg，最高可逆比容量270mAh/g。層狀氧化物制備方法簡(jiǎn)單且與三元正極制備方法類似，主要為燒結(jié)等熱處理工藝。
原料價(jià)格不足鋰的1%，成本優(yōu)勢(shì)突出
成本優(yōu)勢(shì)是鈉離子電池的一大亮點(diǎn)。
從原料儲(chǔ)備來(lái)看，鈉資源非常豐富，其在地殼中的豐度位于第6位。鈉離子電池正極常用的鈉、鐵、錳在地殼中的豐度分別為23000ppm（百萬(wàn)分之一）、63000ppm、1100ppm，遠(yuǎn)高于鋰電池所需鋰、鈷、鎳的17ppm、30ppm、90ppm。
豐富的原料儲(chǔ)備保障了供給穩(wěn)定，因此價(jià)格波動(dòng)也較小。WIND數(shù)據(jù)顯示，2022年以來(lái)碳酸鋰平均單價(jià)高于40萬(wàn)/噸，而鈉離子電池所需的輕質(zhì)純堿價(jià)格還不足碳酸鋰的1%，僅維持在0.2萬(wàn)-0.4萬(wàn)元/噸。
從成本占比最高的正極材料來(lái)看，鈉離子電池的正極材料不僅無(wú)須使用昂貴的鋰鹽，還能采用銅基正極材料來(lái)避開(kāi)價(jià)格較高的過(guò)渡金屬元素化合物。中科海鈉數(shù)據(jù)顯示，銅基正極相比磷酸鐵鋰正極成本可降低近60%。同時(shí)，由于鈉與鋁不易發(fā)生合金化反應(yīng)，集流體可以全部使用鋁箔代替銅箔，成本可降低近70%。負(fù)極材料可通過(guò)價(jià)格較低的無(wú)煙煤加工獲得，隔膜成本基本與鋰電池相近。
根據(jù)中科海鈉的綜合測(cè)算，鈉離子電池成本相較于磷酸鐵鋰電池可降低約30%-40%；目前，鈉離子電池尚處于發(fā)展階段，制造成本約為1元/Wh，與三元鋰電池相當(dāng)。中科海鈉預(yù)測(cè)，若行業(yè)迎來(lái)大規(guī)模量產(chǎn)，鈉離子電池成本有望降至0.2元-0.3元/Wh。
“寧王”領(lǐng)銜，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速
總體來(lái)看，當(dāng)前鈉離子電池技術(shù)還不是特別成熟。但唐有根教授認(rèn)為，鈉離子電池可以借鑒鋰電池的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，避免走彎路，可能3-5年就能達(dá)到鋰電池20年的效果。
目前，在非上市公司中，中科海鈉技術(shù)為最領(lǐng)先。公司成立于 2017 年，依托于中國(guó)科學(xué)院物理研究所，是國(guó)內(nèi)首家專注鈉離子電池開(kāi)發(fā)與制造的高新技術(shù)企業(yè)。
技術(shù)方面，中科海鈉正負(fù)極材料分別選用成本低廉的鈉銅鐵錳氧化物和無(wú)煙煤基軟碳，具備明顯的成本優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)不懈努力，公司鈉離子電池的能量密度已達(dá)到145Wh/kg。
2021年，由中科院物理所與中科海鈉聯(lián)合推出的全球首座1MWh鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)投運(yùn)。同時(shí)，公司與三峽能源（600905.SH）正在合作建設(shè)全球首條鈉離子電池1GWh級(jí)規(guī)?；慨a(chǎn)線。
產(chǎn)業(yè)鏈布局方面，公司專利涉及電池、正負(fù)極、電解液、隔膜等全領(lǐng)域，預(yù)計(jì)到2025年鈉離子電池材料產(chǎn)能將達(dá)到40GWh。
中科海鈉以專業(yè)的技術(shù)獲得了資本的青睞。2022年4月，公司進(jìn)行了A+輪融資，投資方包括哈勃投資、海松資本、深圳聚合資本。其中，哈勃投資由華為技術(shù)有限公司持股69%。企查查顯示，融資后華為成為中科海鈉第三大股東，持股比例為13.33%。
上市公司中，寧德時(shí)代持續(xù)保持領(lǐng)先地位。
2021年7月，寧德時(shí)代發(fā)布第一代鈉離子電池，電芯單體能量密度達(dá)到160Wh/kg，為全球最高水平；常溫下充電15分鐘電量可達(dá)80%。在公司材料體系創(chuàng)新成果加持下，據(jù)悉公司下一代鈉離子電池能量密度有望突破200Wh/kg。
同時(shí)，寧德時(shí)代還開(kāi)發(fā)出了AB電池系統(tǒng)解決方案，即鈉離子電池與鋰電池混合集成共用的解決方案。該方案可以彌補(bǔ)鈉離子電池的能量密度短板，也發(fā)揮出了它高功率、低溫性能的優(yōu)勢(shì)，為進(jìn)入高端電池領(lǐng)域創(chuàng)造有利條件。
7月11日，公司在互動(dòng)平臺(tái)表示，致力于推進(jìn)鈉離子電池2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。有滬上新能源基金經(jīng)理表示，該舉措或旨在打壓高居不下的鋰價(jià)。
除電池外，另有多家上市公司覆蓋正極、負(fù)極等多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
正極材料方面，振華新材（688707.SH）已具備層狀氧化物材料千噸級(jí)生產(chǎn)能力；容百科技（688005.SH）也已具備納電正極噸級(jí)生產(chǎn)能力，正在配合下游客戶規(guī)劃開(kāi)發(fā)的鈉離子電池。負(fù)極材料方面，杉杉股份（600884.SH）的硬碳石墨復(fù)合材料已進(jìn)入中試階段；璞泰來(lái)（603659.SH）在硬碳負(fù)極、鈉電涂覆薄膜等方面均有技術(shù)積累。
本文不構(gòu)成任何投資建議，投資者據(jù)此操作，一切后果自負(fù)。市場(chǎng)有風(fēng)險(xiǎn)，投資需謹(jǐn)慎。
