严阵以待！钠离子电池产业化面临挑战
发布日期：2023/6/21
此前，多家机构预测今年会是“钠电池量产元年”，但目前已公布钠离子电池“上车”计划的车型并不多。特别是今年以来，碳酸锂价格有所回落，进一步增加了市场对钠离子电池作为“锂电池平替”的疑虑。此前被资本追捧的钠离子电池还香吗？
钠离子电池受追捧主要有两个原因。一是价格优势。不同于锂资源，地壳中钠资源丰富且分布广泛，在海洋和盐湖中有巨大储量，采用钠离子电池基本不存在资源约束问题，且材料成本远低于锂离子电池。正极原料碳酸钠价格常年保持在3000元/吨，远低于碳酸锂价格，正极其他主要元素铁、锰、铜也都是大宗廉价商品，负极用的煤基材料以及集流体不需要用铜箔，比锂电池所用材料成本低。
二是性能互补。尽管能量密度较低，但钠离子电池的部分性能与锂离子电池具有互补性。例如，钠离子电池工作温度区间宽于锂离子电池的区间。钠离子电池内阻较大，短路时瞬时放的热量较锂离子电池少，温升较低，在安全性方面具备优势。此外，钠离子电池充放电倍率性能好，可实现功率快速响应，适合电力系统储能应用。
但是，如今钠离子电池的价格优势不再明显。随着企业加速布局锂矿，国内电池级碳酸锂价格从今年年初开始快速下跌，进入4月更是跌破20万元/吨。虽然此后逐步回升至30万元/吨，但也仅为历史高位的50%。业内判断，当碳酸锂价格为20万元/吨时，量产钠离子电池成本为锂离子电池的76%；而当碳酸锂价格达5万元/吨时，两者成本差距仅约5%。碳酸锂价格下降势必削弱钠离子电池的市场吸引力。
目前，钠离子电池能量密度和循环寿命仅为磷酸铁锂电池的三分之二和二分之一，难以满足乘用车动力电池需求。在成本方面，尽管钠离子电池成本下降潜力巨大，但由于目前整体产量较小，钠离子电池生产成本还是高于锂离子电池。
此外，钠离子电池产业化痛点还没有得到解决。尽管钠离子电池可以兼容使用锂离子电池生产设备，但产业尚未形成健全的供应链。一是钠离子电池材料体系尚未取得行业共识。以正极材料为例，层状氧化物相关量产技术已基本攻克，但普鲁士蓝结晶水去除困难，相关制备技术仍在攻关，聚阴离子正极相关量产技术也处于开发阶段。负极材料方面，硬碳比容量较高，但一般采用生物质前驱体，产碳率低，成本和规模化尚存劣势。电解液方面，六氟磷酸钠与六氟磷酸锂合成工艺相似，但热稳定性欠佳。二是钠离子电池技术标准尚不完善，不同技术路线下电池电压平台各异，对电池管理系统及逆变器也提出了更高要求。此外，钠离子补偿、寿命预测等技术还有待开发。
在应用方面，还需要找到合适的应用场景。
发挥钠离子电池成本优势需要以大规模量产作为前提条件。当前锂电池电动汽车在北方寒冷地区推广效果不佳，凭借更强的低温适应性，钠离子电池有望首先在北方地区打开市场。对于电动两轮车等细分市场，其续航能力也优于铅酸电池。由于安全性更佳，钠离子电池也更适合用于银行、通信基站、数据中心等机构的不间断电源。尤其是在电力系统储能领域，钠离子电池有望成为目前成本最低的电化学储能技术，真正实现大规模风电、光伏发电的经济并网。
经过多年积累，我国在钠离子电池领域已有较强研发和人才基础，实验室和产业化之间的壁垒正在瓦解，如何在发展初期寻找具有竞争力的利基市场，同步实现成本与产量的突破，是现阶段钠离子电池产业发展的关键。
来源：经济日报 作者：刘 坚 钟财富
