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國內動力電池龍頭寧德時代,最近動作頻頻。
在中秋節前,寧德時代透露,明年將有一條鈉離子電池(下稱鈉電池)產線投入生產。這意味著,寧德時代在開發出適合的鈉電池正負極材料和電解液之后,再一次加速了鈉電池的產業化。
在此之前的7月29日,寧德時代才剛發布第一代鈉離子電池,并號召上下游共同開發鈉電池,預計到2023年形成基本產業鏈。據介紹,這款鈉電池電芯單體能量密度達到了160Wh/kg,已接近磷酸鐵鋰電池相關指標。
寧德時代研究院副院長黃起森稱,預計下一代鈉電池將突破200Wh/kg,這對于低端電動車動力市場來說將是顛覆性的消息。以五菱宏光的Mini EV為例,電池包質量一般,能量密度最高在100Wh/kg左右,一旦成本更低的鈉電池實現量產,就可以直接替代其所用的低性能碳酸鐵鋰電池。
市占率排名第一的寧德時代為什么選擇此時將鈉電池推至聚光燈下?原因是鋰電池太過火熱,而鈉電池與鋰電池又有極高的相似度,是鋰電池目前最理想的替代品。
鋰電池需求暴增,最直接的原因就是新能源汽車的崛起。采用動力電池的新能源汽車,自2020年下半年開始出貨量快速提升。根據EV volumes數據,2020年全球新能源汽車的銷量為324萬,而2019年同期為226萬,同比增長了43.36%。

寧德時代董事長曾毓群發布公司第一代鈉電池
在以動力電池驅動的新能源車型(BEV)中,動力電池成本占比將近40%。BEV出貨量大幅提升,直接推動動力電池市場規模持續擴大。
據SNEResearch數據顯示,2020年以鋰動力電池為主的全球車用動力電池裝機量同比增長17%,達到137GWh。寧德時代和LG新能源2020年出貨量分別為50GWh和48GWh,占據了全球電池市場的半數以上,逐漸呈現雙寡頭格局。在國內,寧德時代以總裝機量31.79GWh無懸念奪冠,且大比分領先其他對手,占國內市場總裝機量的一半。
除了瘋狂的新能源汽車市場,還有一個大市場也在爭奪鋰電池。
在2030年碳達峰、2060年碳中和的目標要求下,政府明確提出,要建立“以新能源為主體的新型電力系統”,并點名風力發電和光伏發電。但清潔能源有發電不穩定的特點,想把這些清潔能源接入電網,需要調節和輔助手段才能支撐,儲能就是實現靈活調節的主要手段。

鈉電池成本優勢明顯
除去抽水蓄能,在現有的新型儲能技術中,鋰電池為代表的電化學儲能最為成熟,具備大規模應用條件。2020年,中國已投運儲能項目累計裝機規模35.6GW;其中,抽水蓄能規模最大,占比89%,累計裝機31.79GW;電化學儲能累計裝機為3.27GW,占比9.2%,其中鋰離子電池裝機占比超過75%以上,占主導地位。
儲能市場早已經讓電池廠商嘗到甜頭。寧德時代半年報顯示,2021年上半年,儲能業務收入同比增長7倍,在整體收入的占比升至10.6%;特斯拉也有太陽能電池板和儲能業務,2021年第二季度,收入同比增長超過60%。
選擇鈉電池的另一個理由在于鈉離子本身的特性,以及鋰、鈉電池生產線易兼容的特性。
對于鋰電池和鈉電池的研究都是在20世紀70代石油危機之后開始的,甚至鈉電池的研究還早于鋰電池十幾年。
在元素周期表中,鋰和鈉是距離最近的同主族元素,兩者的化學性質也非常相似:扔到水里都會爆炸,也都能用來搬運電荷做電池。據中科院物理研究所容曉暉介紹,由于鋰離子的重量和體積比很小,鋰電池憑借優秀的電化學反應,率先實現產業化,成為了從消費電子產品到電動汽車等移動儲能設備,再到應急電源或儲能電站等半移動或固定儲能裝置的必要元件。
而鈉電池卻因鈉離子質量比鋰離子大三倍,電池容量低、循環壽命短等短板,長期坐冷板凳。直到2010年以后,才陸續有研究人員把鈉電池這項老技術撿起來,我國首家鈉離子電池公司中科海鈉就成立于2017年。
鈉電池與鋰電池工作原理也類似,都遵循脫嵌式的工作原理,它們的不同主要在于正負極材料、電解液不同,尤其是正極材料的區別。在正極上,有合金類、金屬氧化物類和碳材料等選擇,而負極材料則包括聚負離子類、普魯士藍衍生物、層狀氧化物類等。

鈉元素與鋰元素屬同一主族,化學性質相似
豐富的資源儲備是寧德時代現在選擇轉向鈉離子電池的重要原因之一。鋰元素在地殼中的含量僅為0.0065%,在未來,“白色石油”鋰資源也面臨枯竭危險。但鈉資源儲量非常豐富,地殼豐度為2.64%,是鋰資源的440倍,且鈉資源分布廣泛、提煉簡單。有市場人士形容,我國鋰的儲量與國內鋰電池市場的火爆完全錯位,“而鈉離子是海里要多少有多少”。
新能源汽車產業鏈火爆,從上游資源端到電池廠商,再到終端汽車廠商,均開啟“搶鋰模式”。截至2021年9月22日,中國國內電池級碳酸鋰報15.5萬元/噸,較年初上漲187%;電池級氫氧化鋰報15.3萬元/噸,較年初上漲181%。一眾鋰業上市公司甚至鹽湖提鋰技術概念股隨風而起,有的股價半年來翻了三四倍。