钠电池性能

拍摄

锂电池发热不减。

国内动力电池龙头当代安培科技股份有限公司最近动作频频。

中秋节前，当代安培科技有限公司透露，一条钠离子电池(以下简称钠电池)生产线将于明年投产。这意味着当代安培科技有限公司在研发出适合钠电池的正负极材料和电解液后，再次加速了钠电池的产业化进程。

在此之前的7月29日，当代安培科技有限公司刚刚发布了第一代钠离子电池，并号召上下游共同研发钠电池，预计到2023年形成基本产业链。据介绍，这种钠电池电芯单体的能量密度已经达到160Wh/kg，接近磷酸铁锂电池的相关指标。

当代安培科技有限研究院副院长黄其森表示，下一代钠电池有望超过200Wh/kg，这对于低端电动汽车动力市场将是颠覆性的消息。以五菱洪光的迷你电动车为例。电池组质量一般，最高能量密度约为100Wh/kg。成本更低的钠电池一旦量产，可以直接替代其低性能的碳酸铁锂电池。

为什么市场份额第一的当代安培科技有限公司选择在此时将钠电池推到聚光灯下？原因是锂电池太热，钠电池与锂电池相似度极高，是目前锂电池最理想的替代品。

锂电池需求激增的最直接原因是新能源汽车的兴起。自2020年下半年以来，动力电池新能源汽车的出货量迅速增加。EV volumes数据显示，2020年全球新能源汽车销量为324万辆，2019年同期为226万辆，同比增长43.36%。当代安培科技股份有限公司董事长曾玉群发布公司第一代钠电池。

在以动力电池驱动的新能源汽车(BEV)中，动力电池的成本占比接近40%。BEV出货量大幅增长，直接推动了动力电池市场的不断扩大。

SNEResearch数据显示，2020年，全球汽车动力电池(主要是锂动力电池)装机量同比增长17%，达到137GWh。2020年，LG新能源和当代安培科技有限公司的出货量将分别为50GWh和48GWh，占全球电池市场的一半以上，逐渐呈现双寡头格局。在国内，当代安培科技有限公司以31.79GWh的总装机量夺冠，大幅领先于其他竞争对手，占据国内市场总装机量的半壁江山。

除了疯狂的新能源汽车市场，锂电池也有很大的市场。

在2030年二氧化碳排放峰值、2060年碳中和的要求下，政府明确提出建立“以新能源为主体的新电力体系”，并命名为风力发电和光伏发电。但清洁能源具有发电不稳定的特点。如果要把这些清洁能源接入电网，需要监管和辅助手段来支撑。储能是实现灵活调节的主要手段。钠电池具有明显的成本优势。

除了抽水蓄能，现有的新型蓄能技术中，以锂电池为代表的电化学蓄能最为成熟，具备大规模应用的条件。2020年，全国投运储能项目累计装机容量35.6GW其中抽水蓄能规模最大，占比89%，累计装机容量31.79GW电化学储能累计装机容量3.27GW，占比9.2%，其中锂离子电池装机容量占比超过75%，占据主导地位。

储能市场已经让电池厂商尝到了甜头。当代安培科技股份有限公司半年报显示，2021年上半年，储能业务收入同比增长7倍，占总收入的10.6%；特斯拉还拥有太阳能电池板和储能业务。2021年第二季度，其营收同比增长超过60%。钠不如锂。为什么受欢迎？

选择钠电池的另一个原因是钠离子本身的特性以及锂电池和钠电池生产线的兼容性。

锂电池和钠电池的研究始于上世纪70年代石油危机之后，甚至钠电池的研究也比锂电池早了十几年。

在元素周期表中，锂和钠是同一个主族中最接近的元素，它们的化学性质也非常相似:丢入水中会爆炸，也可以用来带电荷制作电池。据中国科学院物理研究所荣晓辉介绍，由于锂离子的重量体积比小，锂电池凭借优异的电化学反应率先实现产业化，成为从消费电子产品到电动汽车，再到应急电源或储能电站等半移动式或固定式储能装置的必备组件。

而钠电池因为钠离子质量是锂离子的三倍，电池容量低，循环寿命短等缺点，长期坐冷板凳。直到2010年，研究人员才陆续捡起钠电池的老技术。中国首家钠离子电池企业中科海纳成立于2017年。

钠电池的工作原理和锂电池类似，都遵循脱嵌原理。它们的区别主要在于正负极材料和电解液的不同，尤其是正极材料的不同。正极上有合金、金属氧化物和碳材料，负极材料有聚阴离子、普鲁士蓝衍生物和层状氧化物。钠和锂属于同一个主族，化学性质相似。

丰富的资源储备是当代安培科技有限公司现在选择转向钠离子电池的重要原因之一。地壳中锂的含量只有0.0065%。未来，“白油”的锂资源也将面临枯竭的危险。但钠资源储量十分丰富，地壳丰度为2.64%，是锂资源的440倍，而且钠资源分布广泛，提取简单。有市场人士形容，中国的锂储量与国内锂电池市场的火爆完全错位，“钠离子在海里要多少有多少”。

新能源产业链火热。从上游资源到电池厂商，再到终端车厂，已经开启了“抢锂模式”。截至2021年9月22日，中国国产电池级碳酸锂报15.5万元/吨，较年初上涨187%；电池氢氧化锂报15.3万元/吨，较年初上涨181%。一批锂业上市公司甚至盐湖提锂科技概念股都顺风顺水，部分股价半年涨了三四倍。

中下游需求井喷，上游原材料扩张缓慢，是推高原材料价格的主要因素。业内人士表示，一个全新的锂盐湖项目开发，从融资到建设调试正常需要24个月，爬坡调试需要半年到一年，整体需要三年左右；锂矿系统研发投产也需要一年半的时间。两者的工作原理相同。

所以钠电池虽然能量密度低，稳定性差，但也有锂电池不具备的优势。中海钠估计，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%到40%。从电池特性来说，钠电池可以适应更低的温度而不会有太大的能量损失。而锂电池低温性能较差，天气寒冷时能量衰减明显。钠电池还支持快充，十几分钟就能充满90%。同时，钠电池在充放电过程中发热量小，电池不容易因热失控而着火。

同时，钠电池的生产不需要浪费锂电池原有生产线，迁移成本低。中化海纳产品前期专注钠电池的生产，是委托一家锂电池公司代工。如果技术本身满足量产条件，锂电池容量可以快速转化为钠电池容量。动力电池仍需创新。

有接近电池厂商的业内人士认为，钠离子电池不用锂，未来如果大范围推广，对锂的需求会降低。但钠离子电池由于能量密度低，使用场景有限，只能用于替代铅酸电池，即低速电动车和储能领域。

此外，钠电池的使用寿命仍不尽如人意。据中信证券统计，主流钠电池的循环寿命只有1000 ~ 1500次，能达到3000次的只有当代安培科技有限公司和中科海纳的产品。这勉强可以和三元锂电池相提并论，但是远远比不上磷酸铁锂电池。“现在钠电池还是实验性比较强，还没有建立起像锂电池那样成熟的上下游体系，比如原材料加工、配套生产、销售渠道等。”业内人士认为，钠电池作为锂电池的补充，还需要三年以上的时间才能大规模使用。主要钠电池公司的产业化

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，当可再生电力有剩余时，可以用来电解水产生氢气，然后氢气通过化学反应转化为电能。在目前的技术条件下，氢气从生产到运输再到应用的转化环节很多，能量损失比例太大，不经济。

业界共识是氢燃料电池在中长途和重型商用车领域更胜一筹，但也有汽车公司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型号iX5 Hydrogen。

可以确定的是，目前还没有可以接管整个市场的技术，动力电池的多元化探索还在继续。