锂电池热度不减

　　国内动力电池龙头宁德时代，最近动作频频。
　　在中秋节前，宁德时代透露，明年将有一条钠离子电池（下称钠电池）产线投入生产。这意味着，宁德时代在开发出适合的钠电池正负极材料和电解液之后，再一次加速了钠电池的产业化。
　　在此之前的7月29日，宁德时代才刚发布第一代钠离子电池，并号召上下游共同开发钠电池，预计到2023年形成基本产业链。据介绍，这款钠电池电芯单体能量密度达到了160Wh/kg，已接近磷酸铁锂电池相关指标。
　　宁德时代研究院副院长黄起森称，预计下一代钠电池将突破200Wh/kg，这对于低端电动车动力市场来说将是颠覆性的消息。以五菱宏光的Mini EV为例，电池包质量一般，能量密度最高在100Wh/kg左右，一旦成本更低的钠电池实现量产，就可以直接替代其所用的低性能碳酸铁锂电池。
　　市占率排名第一的宁德时代为什么选择此时将钠电池推至聚光灯下？原因是锂电池太过火热，而钠电池与锂电池又有极高的相似度，是锂电池目前最理想的替代品。
　　锂电池需求暴增，最直接的原因就是新能源汽车的崛起。采用动力电池的新能源汽车，自2020年下半年开始出货量快速提升。根据EV volumes数据，2020年全球新能源汽车的销量为324万，而2019年同期为226万，同比增长了43.36%。

　　在以动力电池驱动的新能源车型（BEV）中，动力电池成本占比将近40%。BEV出货量大幅提升，直接推动动力电池市场规模持续扩大。
　　据SNEResearch数据显示，2020年以锂动力电池为主的全球车用动力电池装机量同比增长17%，达到137GWh。宁德时代和LG新能源2020年出货量分别为50GWh和48GWh，占据了全球电池市场的半数以上，逐渐呈现双寡头格局。在国内，宁德时代以总装机量31.79GWh无悬念夺冠，且大比分领先其他对手，占国内市场总装机量的一半。
　　除了疯狂的新能源汽车市场，还有一个大市场也在争夺锂电池。
　　在2030年碳达峰、2060年碳中和的目标要求下，政府明确提出，要建立“以新能源为主体的新型电力系统”，并点名风力发电和光伏发电。但清洁能源有发电不稳定的特点，想把这些清洁能源接入电网，需要调节和辅助手段才能支撑，储能就是实现灵活调节的主要手段。

　　除去抽水蓄能，在現有的新型储能技术中，锂电池为代表的电化学储能最为成熟，具备大规模应用条件。2020年，中国已投运储能项目累计装机规模35.6GW;其中，抽水蓄能规模最大，占比89%，累计装机31.79GW;电化学储能累计装机为3.27GW，占比9.2%，其中锂离子电池装机占比超过75%以上，占主导地位。
　　储能市场早已经让电池厂商尝到甜头。宁德时代半年报显示，2021年上半年，储能业务收入同比增长7倍，在整体收入的占比升至10.6%;特斯拉也有太阳能电池板和储能业务，2021年第二季度，收入同比增长超过60%。

钠逊于锂，为何吃香？

　　选择钠电池的另一个理由在于钠离子本身的特性，以及锂、钠电池生产线易兼容的特性。
　　对于锂电池和钠电池的研究都是在20世纪70代石油危机之后开始的，甚至钠电池的研究还早于锂电池十几年。
　　在元素周期表中，锂和钠是距离最近的同主族元素，两者的化学性质也非常相似：扔到水里都会爆炸，也都能用来搬运电荷做电池。据中科院物理研究所容晓晖介绍，由于锂离子的重量和体积比很小，锂电池凭借优秀的电化学反应，率先实现产业化，成为了从消费电子产品到电动汽车等移动储能设备，再到应急电源或储能电站等半移动或固定储能装置的必要元件。
　　而钠电池却因钠离子质量比锂离子大三倍，电池容量低、循环寿命短等短板，长期坐冷板凳。直到2010年以后，才陆续有研究人员把钠电池这项老技术捡起来，我国首家钠离子电池公司中科海钠就成立于2017年。
　　钠电池与锂电池工作原理也类似，都遵循脱嵌式的工作原理，它们的不同主要在于正负极材料、电解液不同，尤其是正极材料的区别。在正极上，有合金类、金属氧化物类和碳材料等选择，而负极材料则包括聚负离子类、普鲁士蓝衍生物、层状氧化物类等。

　　丰富的资源储备是宁德时代现在选择转向钠离子电池的重要原因之一。锂元素在地壳中的含量仅为0.0065%，在未来，“白色石油”锂资源也面临枯竭危险。但钠资源储量非常丰富，地壳丰度为2.64%，是锂资源的440倍，且钠资源分布广泛、提炼简单。有市场人士形容，我国锂的储量与国内锂电池市场的火爆完全错位，“而钠离子是海里要多少有多少”。
　　新能源汽车产业链火爆，从上游资源端到电池厂商，再到终端汽车厂商，均开启“抢锂模式”。截至2021年9月22日，中国国内电池级碳酸锂报15.5万元/吨，较年初上涨187%;电池级氢氧化锂报15.3万元/吨，较年初上涨181%。一众锂业上市公司甚至盐湖提锂技术概念股随风而起，有的股价半年来翻了三四倍。 　　中下游需求井喷，上游原材料扩能缓慢，是推升原材料价格上涨的主要因素。业内人士表示，一个全新锂盐湖项目的开发，从融资到建设投产正常需24个月，爬坡调试还需半年到一年，整体约需三年;锂矿体系的开发投产也需要一年半时间。

　　所以，钠电池虽然能量密度较低、稳定性较差，但也有锂电池不具备的优势。中科海钠估算，如果不考虑生产规模造成的差异，钠电池材料的理论成本比锂电池低30%至40%。在电池特性方面，钠电池能够适应更低温度，不会有太多能量损耗。而锂电池低温性能不佳，在天气寒冷时，能量衰减明显。钠电池还支持快速充电，十多分钟就能够充电90%。同时，钠电池充放电时发热量小，不容易出现热失控导致电池起火。
　　同时，生产钠电池不需要废弃锂电池原有的生产线，迁移成本低。专注生产钠电池的中科海钠前期产品就是委托一家锂电池企业代工。如果技术本身达到量产条件，锂电池产能就可以较快转换为钠电池产能。

动力电池仍需革新

　　也有接近电池厂商的业内人士认为，钠离子电池不使用锂，未来若大幅推广将降低锂的需求量，但钠离子电池的能量密度低，使用场景受到限制，还只能用于替代铅酸电池，也就是低速电动车和储能领域。
　　此外，钠电池的寿命仍不尽如人意。据中信证券的统计，主流的钠电池循环寿命仅1000～1500次，只有宁德时代和中科海钠两家的产品寿命可达3000次。这勉强能追平三元锂电池，但也远不及磷酸铁锂电池。“现在钠电池还是更偏实验性质，还没有建立起和锂电池一样成熟的上下游体系，比如原材料加工、配套生产和销售渠道等。”该业内人士认为，钠电池作为锂电池的补充都还需三年以上，才能实现规模化应用。

　　除了金属电池，氢燃料电池技术也在积极研发中。按照行业设想，可再生电力富余时，可将其用于电解水制氢，氢气再通过化学反应转化为电能。在当前技术条件下，氢气从制取到运输再到应用转换環节较多，能量损耗比例过大，还不具备经济性。
　　行业共识是，在中长途、载重型的商用车领域，氢燃料电池更胜一筹，但也有汽车企业押注氢燃料电池技术在乘用车领域的应用。今年9月6日，宝马在慕尼黑车展上发布了新一代氢燃料电池车型iX5 Hydrogen。
　　可以确认的是，当下没有任何一种技术可以包揽整个市场，动力电池的多元化探索仍在进行。