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汽車(chē)大觀|寧德時(shí)代火爆周末的鈉電池,是怎么一回事?
作者|聶漪垚

來(lái)源|汽車(chē)大觀

5月21日舉行的寧德時(shí)代2020年度股東大會(huì)上,寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群透露了一個(gè)重要信息:寧德時(shí)代將于今年7月前后發(fā)布鈉電池。
“我們的技術(shù)在發(fā)展,我們的鈉電池已經(jīng)成熟了”,曾毓群說(shuō)。
因該消息發(fā)布于上周五,且寧德時(shí)代為全球最大鋰電池供應(yīng)商,故圍繞鈉電池的討論迅速在汽車(chē)圈和資本圈傳開(kāi),成為火爆周末的話(huà)題。
關(guān)于寧德時(shí)代即將發(fā)布的鈉電池,究竟是怎么一回事?寧德時(shí)代為什么選擇此時(shí)發(fā)布最新技術(shù)的鈉電池?鈉電池會(huì)取代鋰電池成為下一代電池主角嗎?
筆者采訪了寧德萬(wàn)和投資集團(tuán)有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人,下文將就相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行梳理。
鈉電池迎來(lái)大規(guī)模應(yīng)用?
鈉電池是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),卻非一個(gè)新鮮事物。早在20世紀(jì)70年代,鈉離子電池的研究幾乎與鋰離子電池同步展開(kāi)。
但受當(dāng)時(shí)研究條件的限制,和社會(huì)對(duì)鋰電池研究的側(cè)重,鈉電池的研究一度處于停滯狀態(tài)。與此同時(shí),鋰電池迅速發(fā)展并商業(yè)化,成為“4C”產(chǎn)品(計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)和消費(fèi)電子)不可或缺的重要組件。
尤其隨著新能源汽車(chē)的迅猛發(fā)展,車(chē)用鋰電池全球生產(chǎn)制造達(dá)到了空前規(guī)模。鈉電池則直到2010年后,才迎來(lái)其發(fā)展轉(zhuǎn)折。
我國(guó)鈉電池首次應(yīng)用于汽車(chē)是在2018年6月,由中科海鈉科技公司推出的一輛鈉電池低速電動(dòng)汽車(chē),在中科院物理研究所園區(qū)內(nèi)進(jìn)行了示范演示。
這次頗具示范意義的演示,開(kāi)啟了我國(guó)鈉電池產(chǎn)業(yè)步伐。隨后,中科海鈉公司在江蘇溧陽(yáng)建立產(chǎn)業(yè)化基地,月產(chǎn)電芯達(dá)到30萬(wàn)只,用于大型儲(chǔ)能設(shè)備和電動(dòng)自行車(chē)等低速交通工具。
據(jù)介紹,寧德時(shí)代此次將推出的鈉電池,也將用于風(fēng)力電站、太陽(yáng)能電站、家庭儲(chǔ)能等儲(chǔ)能設(shè)備,以及電動(dòng)自行車(chē)、物流車(chē)、電動(dòng)船等小動(dòng)力交通工具。
這是基于目前鈉電池的能量密度做出的合理應(yīng)用。該負(fù)責(zé)人認(rèn)為,與鋰電池相比,鈉電池技術(shù)水平要晚15年左右,目前鈉電池最大的不足在于能量密度相對(duì)鋰電池而言處于較低水平。
目前,鈉電池的能量密度普遍80-100瓦時(shí)/公斤,最高達(dá)到120瓦時(shí)/公斤。而鋰電池的能量密度可以達(dá)到300瓦時(shí)/公斤以上。因此,在能量密度這一技術(shù)指標(biāo)上,鈉電池相比鋰電池還有很長(zhǎng)一段追趕距離。也正因?yàn)槿绱?,鈉電池目前不具備應(yīng)用到高速電動(dòng)車(chē)的條件。
據(jù)預(yù)測(cè),鈉電池在電池龍頭企業(yè)中,將開(kāi)啟一定規(guī)模的量產(chǎn),但距離真正的大規(guī)模應(yīng)用,尚且需要5年左右時(shí)間。主要原因還是在于鈉電池的能量密度提升方面,我國(guó)仍存在原創(chuàng)技術(shù)不多及核心技術(shù)難點(diǎn)仍未攻克的問(wèn)題。
鋰不夠,鈉來(lái)湊?
毫無(wú)疑問(wèn),鋰電池已經(jīng)遍布人們生活。從手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)剃須刀、掃地機(jī)器人等產(chǎn)品,到以電動(dòng)汽車(chē)為主的新能源汽車(chē),鋰電池的應(yīng)用變得似乎不可或缺。
如今,鋰電池在全球“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)下的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中,更是達(dá)到前所未有的產(chǎn)業(yè)量級(jí),未來(lái)還將繼續(xù)提升。
終端市場(chǎng)的井噴,加速了鋰電池對(duì)鋰離子原材料的需求,也加劇了原材料價(jià)格上漲,碳酸鋰價(jià)格自去年低位上漲,漲幅已經(jīng)超過(guò)80%以上。
原材料上漲一方面因?yàn)樾枨笸?,另一方面因?yàn)殚_(kāi)采不易。我國(guó)雖是全球第二大鋰資源國(guó),但主要為鋰鹽湖,且成分復(fù)雜、生產(chǎn)環(huán)境苛刻,因此國(guó)內(nèi)鹽湖資源開(kāi)發(fā)程度較低,超過(guò)70%的原材料需要進(jìn)口。
原材料價(jià)格看漲、本土供應(yīng)不足、對(duì)外依存度高,凸顯鋰資源供應(yīng)鏈安全問(wèn)題,倒逼電池廠商加速對(duì)除鋰離子外,可備用或替代的金屬元素的研究利用。
鈉便是較好的方向之一。與鋰電池需要鋰、鈷等稀有金屬相比,鈉電池需要的鈉具有非常明顯的成本優(yōu)勢(shì)。鈉的儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉,就像曾毓群所說(shuō):“氯化鈉(價(jià)格)炒不起來(lái),(因?yàn)?鹽很多?!?/span>
不使用稀有金屬,同時(shí)金屬鈉易提取,“與鋰電池相比,規(guī)?;瘧?yīng)用后的鈉電池成本至少可以降低10%,甚至到30%”,該負(fù)責(zé)人認(rèn)為。
不過(guò)據(jù)悉此次寧德時(shí)代將要推出的鈉電池價(jià)格并不會(huì)低,可能比鋰電池貴。原因是目前整個(gè)供應(yīng)鏈很小,成本優(yōu)勢(shì)還無(wú)法顯現(xiàn)。
但受?chē)?guó)家政策支持,儲(chǔ)能市場(chǎng)將以5年10倍的增速實(shí)現(xiàn)行業(yè)擴(kuò)容,這將為鈉電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模化創(chuàng)造條件。也或是此次寧德時(shí)代推進(jìn)鈉電池的重要驅(qū)動(dòng)力。據(jù)悉,寧德時(shí)代已有3支團(tuán)隊(duì)分別進(jìn)行鈉電池的技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品穩(wěn)定性測(cè)試以及量產(chǎn)準(zhǔn)備的工作。
鈉電池會(huì)取代鋰電池嗎?
與鋰電池相比,目前鈉電池最大的短板是能量密度不夠,但其優(yōu)勢(shì)也非常明顯。
首先是鈉資源儲(chǔ)量豐富、成本低廉,提取上沒(méi)有發(fā)展瓶頸,對(duì)環(huán)境友好。
其次鈉電池可以沿用現(xiàn)有的生產(chǎn)工序。鈉電池的工作機(jī)制與鋰電池相同,電池企業(yè)的現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備可以直接用來(lái)生產(chǎn)鈉離子電池。
另外,鈉離子不與鋁形成合金,正負(fù)極均可采用鋁箔集流體構(gòu)造雙極性電池,進(jìn)一步降低成本和重量,也可進(jìn)一步提升鈉離子電池的能量密度,使鈉電池向著低成本、長(zhǎng)壽命、高比能和高安全的方向邁進(jìn)。
鈉電池正作為重要的二次電池受到國(guó)內(nèi)外重視。目前,國(guó)內(nèi)外約有20多家電池廠商積極布局鈉電池研發(fā)生產(chǎn)。包括寧德時(shí)代、中科海鈉,以及英國(guó)Faradion公司、美國(guó)Novasis Energies公司等。
其中,寧德時(shí)代已于2020年在福建成立21C創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,專(zhuān)注于鈉電池研發(fā)。中科海鈉、英國(guó)Faradion公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了比容量較高的正極材料。美國(guó)Novasis Energies公司則開(kāi)發(fā)出以PBA作為正極的鈉電池。
鈉電池產(chǎn)業(yè)形成規(guī)模后,將會(huì)在儲(chǔ)能和小動(dòng)力交通工具兩個(gè)領(lǐng)域,形成比較優(yōu)勢(shì)和替代趨勢(shì)。
儲(chǔ)能方面,假設(shè)2025年我國(guó)儲(chǔ)能領(lǐng)域能夠全部使用鈉電池,根據(jù)此前市場(chǎng)預(yù)計(jì),電池行業(yè)則對(duì)碳酸鋰的需求預(yù)期減少17%。
儲(chǔ)能方面鋰資源需求的減少,有利于對(duì)續(xù)航有要求,更適合鋰電池而非鈉電池的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。一定程度上說(shuō),鈉電池可以在儲(chǔ)能領(lǐng)域取代鋰電池,但目前來(lái)說(shuō),并不能取代電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的鋰電池。
小動(dòng)力交通工具領(lǐng)域,隨著我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)和低速電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量大增,鉛酸電池的生產(chǎn)、消費(fèi)以及出口也急速增長(zhǎng)。
2020年,我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)新增銷(xiāo)量達(dá)到3800萬(wàn)輛,其中鉛酸電池使用占比達(dá)到73%。低速電動(dòng)車(chē)的鉛酸電池使用占比更高達(dá)90%,而低速電動(dòng)車(chē)的市場(chǎng)存量已達(dá)1000萬(wàn)輛,每年新增約200萬(wàn)輛。
對(duì)于沒(méi)有高續(xù)航要求的小動(dòng)力交通工具來(lái)說(shuō),鈉電池性能全面優(yōu)于鉛酸電池。隨著鈉電池產(chǎn)業(yè)規(guī)?;螅c電池生產(chǎn)成本也將低于鉛酸電池。性能和成本優(yōu)勢(shì),將使未來(lái)的小動(dòng)力交通工具領(lǐng)域,鈉電池有望替代鉛酸電池。

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