聚焦汽车科技，剖析产业趋势和变革浪潮


(资料图片仅供参考)

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随着全球新能源汽车产业规模进一步扩大、市场需求进一步增加，动力电池所需锂资源的供给就成了大问题，我们看到锂资源的价格一路走高。锂电池的替代品，钠离子电池也随之得到大家的关注。

宁德时代在2021年7月发布了其第一代钠离子电池，更是让纳电池有望成为下一个风口。

在化学周期表上，钠元素位于锂元素的正下方，中学的化学知识告诉我们，这样位置关系的元素具有性质上的相似性；而且，钠离子有一个巨大的优点，就是资源储量优势——钠资源的地壳丰度是锂资源的423倍，并且在全球均匀分布。显然，纳电池能普及对锂矿涨价就能起到抗衡作用了。那接下来的问题就是钠电池靠谱吗？离普及还有多长的距离呢？

Part 1

钠离子电池的发展阶段

先回顾一下钠离子电池的发展，相关的研究最早开始于上世纪八十年代前后。

做钠电池，首先要寻找到合适的钠离子电极材料。但早期被设计开发出来的几种材料（MoS2、TiS2以及NaxMO2），电化学性能并不理想。相比之下，锂离子电池材料找到了很好的几种材料（LCO、LFP和NCM）发展迅速；那所以钠电池的发展非常缓慢。

二十多年过去了，到2010年，材料学的发展也给钠离子电池带来新的机会，结合钠离子电池的特点，一系列正负极材料被开发出来，在容量和循环寿命方面有很大提升。此时，钠离子电池才开始受到了国内外学术界和产业界的广泛关注，其相关研究迎来了爆发式增长。但目前整体还是处在产业化的前期，离大规模量产还有一定距离。

目前，国内外已有多家企业，比如英国FARADION公司，美国Natron Energy公司，法国Tiamat，日本岸田化学、丰田、松下、三菱化学；国内也有中科海钠、宁德时代、钠创新能源等公司，正在进行钠离子电池产业化的相关布局。接下来就要看谁能在材料研究上先人一步了。

Part 2

钠离子电池的开发路线和难点

●钠离子电池的正极材料

钠离子电池正极主要有三种氧化物类、聚阴离子类、普鲁士蓝类

这三条路线各有所长

1）层状氧化物体系制备方法简单，但在空气中稳定性差。

2）聚阴离子体系具有较好的倍率性能和循环性能，但导电率一般较差

3）普鲁士蓝类化合物具有良好的结构稳定性和倍率性能，但存在工艺上的处理复杂性问题。

目前来看，层状氧化物方法来做正极材料的成熟度较高，预计率先实现产业化。而普鲁士蓝类成本低，比容量和能量密度高，倍率性能优异，未来潜力较大。但普鲁士蓝类化合物上游的氰化钠，属于危化品，准入门槛高。

●钠离子电池的负极材料

由于钠离子半径比锂离子大很多，所以在锂电池中广泛使用的石墨类材料，作为负极材料时储钠性能较差，目前负极材料最具应用前景的无定形碳，暂时不展开说了。

对于原材料来说，目前材料成本控制仍存在挑战，关键的问题还处在早期投入阶段，需要规模化生产。与锂电体系不同的钠离子电池正负极等材料环节尚未大规模量产和验证，配套尚未进入规模化供应，材料成本难以控制。钠离子电池相关材料性能仍待进一步提升，目前的产品水平类似于2013-2015年的锂电池。

●钠离子电池的生产工艺

由于钠离子的化学特性跟锂离子电池很相近，钠离子电池从外观、结构设计、生产和封装工艺都基本沿袭了锂离子电池。外观大致也分为圆柱、软包和方形硬壳三大类。因此，钠离子电池的生产能够直接在现有的锂离子电池生产线上调整，这也使得钠离子电池量产的替代锂电池具备可能。

但对于制造环节来看，钠离子电池的成熟工艺、产品质量稳定性、良品率等仍需时间进一步完善以提升钠离子电池产品关键性能。

Part 3

钠离子电池产业的时间节点

对标锂离子电池，虽然钠离子电池距离大规模量产化还有7、8年的时间，但动力电池领域的领头羊，宁德时代已经在布局规划，把钠电材料直接放在原有电芯里面，可以覆盖以下的电池体积能量密度

◎300-380Wh/L

◎380-500Wh/L

也就是说，用现有的Pack尺寸，纯电乘用车换装钠离子电池以后，可满足续航400公里以下的需求。还可以通过AB 电池技术，锂钠混搭、优势互补，继续提高了电池系统的能量密度，有望可以扩展到500公里续航的车型，覆盖65%左右的汽车市场。

因此，明年的最大看点，是宁王能不能把两代钠电池做出来

◎第一代钠离子电池产品，能量密度率160Wh/kg

◎第二代的钠离子电池产品能量密度将200Wh/kg

当然，这里还有还有国内的很多公司的努力。

小结

最后说说我个人的看法。在我个人看来，2023年作为钠离子电池爆发的年份还是比较困难的，虽然大家都有很大的期望，但是客观来看，至少有这样三个困难

●上游的材料扩产需要周期

●钠离子的电池生产，也需要一步步验证

●钠离子电池需要经过冬季和夏季测试，也需要车企有更多的数据积累

我们期待2023年，钠离子电池的大量产品数据，在储能、两轮车上进行落地，逐步再扩展到商用车和乘用车上。

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