能量密度不是評判電池唯一的標準

5月下旬，寧德時代董事長曾毓群在股東大會上透露，將在7月發(fā)布鈉離子電池，一下把全行業(yè)胃口吊的老高。自那以后，寧德時代的股價，又一次坐上小火箭，從375塊直竄到如今的550塊，市值一舉跨過萬億。

雖說股價暴漲不全歸功于鈉離子電池，但外部的期待情緒，早已拉滿。不過，這一等，就等到了7月底。

期待中的寧德時代版“電池日”，篇幅只有10分鐘，把鈉離子電池的背景、技術、優(yōu)勢、計劃，一口氣倒完，便告結(jié)束，滿屏的理工直男氣息。

01

“大器晚成”的鈉離子電池

技術角度來看，鈉離子電池，新也不新。

說新是因為，相比主流的鋰離子電池，鈉離子電池的正、負極材料及電解質(zhì)，都不一樣。最重要的，電荷載體由鋰變成了鈉，正極材料也不再依賴鈷、鎳這些稀有金屬。

用曾毓群在發(fā)布會上的話說，這是“電池化學體系”的創(chuàng)新。

說不新，是因為兩者的電化學原理，基本一致，都屬于“搖椅式”電池：金屬離子通過電解液、隔膜在正負極之間運動，實現(xiàn)充放電。鋰和鈉在元素周期表里睡“上下鋪”，化學性質(zhì)相近，都是優(yōu)秀的電荷搬運工。

實際上，上世紀70年代末，關于鈉電與鋰電的研究，幾乎同步。差別在于，鋰離子小巧，更容易在各種物質(zhì)中自如穿梭；鈉離子大且重，容易讓電極材料體積膨脹或者失活，因此能量密度低、循環(huán)壽命短。

這種情況下，鋰離子電池迅速商業(yè)化，鈉離子電池陷入停滯。直到2010年后，隨著正負極材料的突破，后者才緩慢開始落地，標準的大器晚成。

按發(fā)布會介紹，本次寧德時代推出的鈉離子電池，用普魯士白和層狀氧化物做正極材料，硬碳做負極，加上適配的新型電解液，不僅提升了能量密度，更重要地，解決了鈉離子電池在循環(huán)過程中的材料衰減，攻克了產(chǎn)業(yè)化的最大障礙。

這么大費周章，證明鈉離子電池，確實有獨到之處。

首先是成本，比起儲量有限且十分集中的鋰，鈉儲量巨大，在全球分布均勻，隨處可得。而且，鈉離子電池不需要稀有金屬，正負極集流體都能用鋁箔（而不是更貴的銅箔）。粗略計算，材料成本比鐵鋰還要低30%-40%。

再者，從電化學角度，鈉離子電池充電效率高，低溫性能好。寧德時代的鈉離子電池，常溫下充電15分鐘就能達到80%，而鋰電池一般要30-45分鐘。同時，零下20度的低溫下，還能有90%的放電保持率，吊打冬季饋電快的鋰電池尤其鐵鋰。

另外，據(jù)寧德時代介紹，鈉離子電池的熱穩(wěn)定性相當不俗，在針刺、擠壓、過充、過放一系列測試中，不起火不爆炸。還能實現(xiàn)徹底放電，降低運輸中的安全風險（鋰電池運輸時要保持帶電）。

02

什么時候能上車

優(yōu)點有很多，缺點同樣明顯。

除了循環(huán)壽命上的天然劣勢，鈉離子電池最大的短板，還是能量密度。雖說全行業(yè)對高續(xù)航的追逐，近來隨補貼退坡和補能設施完善，有降溫趨勢。但續(xù)航的門檻，尤其對緊湊級往上的產(chǎn)品，卻是越來越高。鈉離子電池要上車，早晚得邁過這個坎。

按照寧德時代公布的數(shù)據(jù)，本次推出的鈉離子電池，單體電芯能量密度160Wh/kg。從技術演進的角度，進步不小。但參照行業(yè)水平，只能算入門。好在系統(tǒng)集成效率不錯，據(jù)稱能達到80%，電池組能量密度不會打太多折扣。

按計劃，寧德時代的第二代鈉離子電池，能量密度將達到200Wh/kg，基本看齊鐵鋰。但在那之前，想提升能量密度，只能在結(jié)構上多做文章。

發(fā)布會上，寧德時代公布了一種鈉、鋰離子電池集成方案，將兩種電池按比例混搭，通過BMS算法分別控制。理論上，這樣既能彌補鈉離子的能量密度短板，又能發(fā)揮它的高功率和低溫性能，是個不錯的結(jié)構創(chuàng)新，但還需要工程及實踐檢驗。

寧德時代表示，目前正進行產(chǎn)業(yè)化布局，預計2023年形成產(chǎn)業(yè)鏈。實際上，就制造環(huán)節(jié)而言，鈉離子電池與鋰離子電池生產(chǎn)設備、工藝完美兼容，無縫銜接。當下需要的，更多是上下游協(xié)同。以寧德時代如今的號召力，不說一呼百應，起碼不會冷場。

不過，即便順利落地，鈉離子電池要在汽車行業(yè)分杯羹，多半還得從龍?zhí)鬃銎稹?/p>

最現(xiàn)實的，首先是兩輪市場。鈉離子電池能量密度和循環(huán)壽命，不算出色，但降維打擊鉛酸電池，綽綽有余。2020年國內(nèi)新增3800萬輛電動自行車，對應裝機量至少40Gwh，這塊蛋糕其實不小。

至于四輪的，等工藝成熟，有了規(guī)模，成本潛力兌現(xiàn)，鈉離子電池登上A00和A0級電動車，不是難事。商用車對電池成本敏感但沒那么在乎能量密度，也有想象空間。

另外，別忘了，還有儲能這一大片藍海。跑通低碳經(jīng)濟，能源結(jié)構肯定要變，可再生發(fā)電比例勢必提高，配套的儲能規(guī)模，未來十分可觀。鈉離子電池的成本優(yōu)勢和充放電特性，對儲能市場吸引力十足。

政策層面的利好已經(jīng)釋放。7月15日，國家發(fā)改委、能源局聯(lián)合發(fā)布的《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》中，點名要加快鈉離子電池的“規(guī)?；囼炇痉丁?。

登堂入室，看來只是時間問題。

03

普及電動車的希望？

回到汽車，隨著鈉離子電池入場，動力電池的江湖，愈發(fā)熱鬧。

對高能量密度、長續(xù)航的追求，雖然降了溫，仍然是行業(yè)主流。只不過，依賴現(xiàn)有的鋰電池化學體系，突破的難度越來越大，成本越來越高。

目前，市面上可量產(chǎn)的單體電芯，最高能量密度在300Wh/kg。按官方的動力電池發(fā)展規(guī)劃，2025年要達到400Wh/kg，2030年要達到500Wh/kg。顯然，技術層面沒有大的革新，只靠目前的三元體系，實現(xiàn)難度很大。

近來，各種層出不窮的新概念，比如廣汽的石墨烯電池，蔚來的半固態(tài)電池，上汽智己的摻硅補鋰，紛紛喊出1000公里續(xù)航，本質(zhì)都是基于三元體系，對正負極和電解質(zhì)做局部改進，外加一定程度的結(jié)構創(chuàng)新，進一步壓榨三元鋰的潛能。

與續(xù)航并行的另一大命題，是安全。自從刀片電池橫空出世，給行業(yè)“撥亂反正”，對安全的關注與日俱增。后續(xù)的彈匣電池、果凍電池、大禹電池等等，名字千奇百怪，但主旨一致：把起火燃耗的概率，降到最低。

只是，最近比亞迪漢在碰撞試驗后起火，引發(fā)輿論風波，預計能讓借安全玩噱頭的熱潮，稍微降降溫。

可以預想，鈉離子電池加入戰(zhàn)局后，有希望把成本，提到與續(xù)航、安全同等的高度。

業(yè)內(nèi)共識，電動車要普及，抹平與燃油車的成本差異，是前提之一。比如，近兩年，成本更低的鐵鋰電池復蘇后，對新能源市場的刺激效應，有目共睹。

按國內(nèi)外普遍認可的標準，當電池成本降到100美元/kWh，電動車才能在成本上抗衡燃油車。但2020年鋰離子電池平均成本，仍在150美元/kWh上下，有很大距離。

關鍵是，隨著鋰電路線陷入技術瓶頸，電池成本受基礎材料的影響，將越來越大?？纯磧r格飛漲的鋰和稀有金屬，降本談何容易。

這種背景下，比鐵鋰成本還低至少30%的鈉離子電池，就來得很是時候。

等產(chǎn)業(yè)化落地，同時能量密度上再進一步，往鐵鋰靠攏，憑借成本和性能優(yōu)勢，鈉離子電池有很大潛力，統(tǒng)治中低端市場，為電動車的普及，再添一把火。

至于取代鋰電，肯定言過其實。鈉離子的電化學極限，擺在那里。但未來與三元（還有基于三元的各種改進形態(tài)）、鐵鋰一起，形成高中低的布局，大可以暢想。

再怎么說，一個行業(yè)要穩(wěn)定發(fā)展，多幾條技術路線互補互促，總是好事一樁。

所以，別老盯著能量密度那點事。往上探索能量密度的極限，固然重要；往下探索成本和性能平衡的極限，對行業(yè)來說，何嘗不也是一種突破。

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