宁德时代的“钠”场战事

有人认为电池的化学体系已很难创新，只能在物理结构上做些改进。但电化学的世界，就像能量魔方，未知远远大于已知。在一个存在万亿瓦时级电池需求的全电驱动社会，钠电池将与锂电技术路线同台竞技，更加多元化的技术路线也将助力产业创新与发展。

今年5月，宁德时代董事长曾毓群在股东大会中表示，钠离子电池技术已经成熟，钠离子电池产品将于7月份发布。7月29日，宁德时代成功举行了首场线上发布会，董事长曾毓群发布了宁德时代的第一代钠离子电池，同时，创新的锂钠混搭电池包也在发布会上首次亮相。

揭秘钠离子电池

上半年电池装机量位居世界第一，宁德时代又出大招，仅用了10分钟的发布会将第一代钠离子电池公诸于世。电池是第三次能源革命的动力，电池的革命促使新能源汽车的发展，诺贝尔奖评选委员会称，正是锂离子电池在手机、电脑、汽车、储能等领域的使用，证明了无化石燃料社会的可能性。所以锂资源万众瞩目，前段时间电池企业、车企纷纷布局抢占。

动力电池后创新时代，锂电池的商用称霸电池行业多年，各动力电池企业几乎都在发力配方和结构改良，而对于底层技术的探索却鲜见踪迹。这些“微”创新没有推动动力电池的革新。“有人认为电池的化学体系已很难创新，只能在物理结构上进行改进。”曾毓群曾评价。

也有人说，这是动力电池行业的“内卷”。确实化学体系的更新更难更具挑战，涉及到整个材料体系，要兼顾安全性、能量密度、成本、使用寿命、耐温性、补能速度等维度，其复杂程度难以想象。钠离子电池的出现从某种程度上让我们看到了希望，这是一种材料体系的创新，动力电池行业需要这样的创新。

钠离子电池到底是什么来头，可以一石激起千层浪？钠离子电池有着与锂离子电池相似的工作原理，主要通过钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。相较锂离子，钠离子体积较大，在材料结构稳定性和动力学性能方面要求

更严苛，这也成为钠离子电池迟迟难以商用的瓶颈。在正极材料方面，宁德时代采用了克容量较高的普鲁士白材料，创新性地对材料体相结构进行电荷重排，解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减这一核心难题。

在负极材料方面，开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料，其具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性。基于材料体系的一系列突破，第一代钠离子电池具备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率等优势。

钠锂集成不同凡响

虽然动力电池领域化学体系的革新艰难，“但我们认为，电化学的世界，就像能量魔方，未知远远大于已知，我们乐此不疲地探索着其中的奥秘。”曾毓群表示。

事实上，钠离子电池在电池领域并非首次亮相，早在二十世纪七十年代末期就与锂电池同期开始研究。锂离子半径更小、标准电势更高、比容量远远高于钠，因此得到了更早以及更广泛的应用，锂电池成为了主流的动力电池。

钠离子电池拥有很多过人之处：资源方面来看，解决我国锂资源依靠进口、受制于人的现状；钠资源相对丰富，有效解决资源瓶颈问题。安全性上，钠离子电池的内阻比锂电池高，在短路的情况下瞬时发热量少，温升较低，热失控温度高于锂电池，具备更高的安全性。

另一方面，钠离子电池可以在-40℃到 80℃的温度区间正常工作， -20℃的环境下容量保持率接近 90%，高低温性能优于其他电池；充电方面，常温下充电15分钟，电量可达80%以上；在-20°C低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率；

材料方面，具有突出成本优势，由于碳酸钠价格远低于碳酸锂，并且正极材料通常使用铜、铁等大宗金属材料，因此正极材料成本低于锂电池。使用 NaCuFeMnO/软碳体系的钠电池的正极材料成本仅为磷酸铁锂/石墨体系的锂电池正极材料成本的40%，而电池总的材料成本较后者降低30%-40%。

但是钠离子电池也具有一些先天不足，特别是在能量密度决定论的当下，钠离子电池的能量密度为人所诟病，以及体积劣势，成为了商用路上的绊脚石。

为此，宁德时代突破性的推出了“AB电池”的解决方案，将钠离子电池与锂离子电池的集成混合共用，既弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板，也发挥出了它高功率、低温性能好的优势。以此系统结构创新为基础，可为锂钠电池系统拓展更多应用场景。

钠离子电池前景如何

宁德时代表示，目前正进行产业化布局，预计2023年形成产业链。从制造流程来看，钠离子电池可以实现与锂离子电池生产设备、工艺的完美兼容，产线可进行快速切换，完成产能快速布局，钠离子电池技术势必会出现在我们的生活中。不过，钠离子电池落地之后，想要进入汽车行业，大概率要从”基层“做起。

在低速电动车领域，锂电池成本过高往往无法被消费者接受，劣质锂电池频繁出现安全问题也常被诟病。因此，钠离子电池就拥有很大优势。钠离子电池能量密度和循环寿命不算出色，但远远强过铅酸电池，可以说是降维打击。

2020年国内新增2966万辆电动自行车，低速电动车行业对于电池需求旺盛，未来有望在这一行业取代铅酸电池成为主要动力电池。在A00级和 A0 级电动车领域，性价比是决定性因素。对于该级别电动车，消费者更看重价格。因此，A00级和A0级市场，将会是钠离子电池应用在纯电动乘用车领域的主战场。商用车同样看重电池成本和续航里程，并且由于自身体积大，对能量密度敏感度较低，如果依靠堆砌钠离子电池数量和体积的方式，也很有想象空间。

光大证券认为，钠离子电池在电动两轮车与A00级别汽车领域均有较好应用前景，预计2025年两轮车需求41GWh，A00级汽车需求34GWh。若钠离子电池产业化顺利推进，将对铁锂电池实现替代。

此外，储能行业也是钠离子电池的一大市场。去年7月，新能源成为国家电网第二大电源，预计到2030年，煤炭在能源消费中的比例会降到44%。在碳达峰、碳中和目标下，中国正在进入一个全电驱动的社会，储能将成为未来电力系统的重中之重。

储能行业使用钠离子电池后，可以有效减少储能电池组对锂、钴、铜等资源的需求，能够进一步增加我国电能储存能力。同时，释放出的锂电池资源能够进入汽车市场，应对日益增多的电动车生产，减轻汽车行业的压力。

中信证券认为，钠离子电池凭借成本优势，有望在对能量密度要求较低的储能、工程机械、通信基站、两轮车等场景实现商业化，对锂离子电池、铅酸电池等成熟的储能技术形成一定补充。

电池产业还将“三条腿走路”

电池系统集成方面，宁德时代开发了AB电池系统解决方案，即钠离子电池与锂离子电池两种电池按一定比例进行混搭，集成到同一个电池系统里，通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。锂电池与钠离子电池混合后，能够在提高续航、安全的同时，降低成本。

电动车与燃油车成本的差异主要存在于电池之中，按国内外普遍认可的标准，当电池成本降到 100 美元 /kWh，电动车才能在成本方面与燃油车抗衡。但2020年锂离子电池平均成本仍在 150 美元 /kWh，钠离子电池的加入将有望降低电池成本，从而加大电动车的普及。

未来一段时间，钠离子电池，磷酸铁锂和三元锂电将会共同存在，三种电池优缺点互补。钠离子电池成本低，资源丰度高，但是存在能量密度低的缺点。三元锂电池性能强，能量密度高，低温性能优秀，同时存在安全性低和成本高的缺点，且资源稀缺。磷酸铁锂安全性和成本介于钠离子电池和三元锂电池之间，但是低温性能不好，而且同时需要锂矿资源。

工信部在答复全国人大代表王维峰提出的“关于在我国大力发展钠离子电池的建议”时强调，锂离子电池是目前主流的电池产品，由于全球锂资源储量有限且分布极不均匀，相关产业发展将面临潜在的资源供给不足问题。

钠离子电池作为极具潜力的新一代电池产品，具有广阔应用前景，同时，钠离子电池也还存在基础研究尚不完备、核心材料亟待突破、组装工艺仍需完善等问题，其体积比能量、比功率等性能指标也尚有不足，整体产业化步伐还有待持续推进。

乱世出英雄。在接下来这场动力电池 “混战”中，钠电池究竟能否突出重围，为动力电池提供新思路，形成多元化技术路线，充满可能性的”十四五“值得期待。