作者 | 劉冬雪
編輯 | 孫春芳
整個2022年，對于動力電池廠商和整車廠最刺激的事情莫過于鋰價的飆漲。雖然數(shù)年間鋰原料的價格一直處在波動的狀態(tài)，但從沒有像今年這么瘋狂過。
(資料圖)
從3月份開始，電池級碳酸鋰的價格就沒下過40萬元/噸，下半年更是一度突破60萬元/噸，兩年間價格暴漲10倍不止。鋰因此還得了個“白色石油”的稱號，顧名思義，控制石油能讓你富得流油，控制鋰礦，也能讓你富甲一方。
這時候，與鋰電池研究幾乎同期起步的鈉電池在被忽視了30多年后，因為原料儲存豐富、價格“白菜”的核心優(yōu)勢，走到了聚光燈下。
一時間，鈉電池將取代鋰電池的聲音此起彼伏，從上游的礦場到中游的動力電池廠商，都爭先恐后布局鈉電池產(chǎn)業(yè)，鈉電池的相關(guān)消息也成了資本市場的財富密碼。
規(guī)模化的前夜
實際上，早在1870年，法國作家儒勒·凡爾納在其所著的科幻小說《海底兩萬里》中就提出過鈉電池的概念。
100年后，法國的Armand提出了“搖椅式電池”的概念，開啟對鈉離子電池的研究。接著，鈉電池電極材料和電解液被發(fā)現(xiàn)。2017年，國內(nèi)第一家專注于鈉離子電池研發(fā)和生產(chǎn)的公司中科海鈉成立，也標(biāo)志著國內(nèi)鈉電池的研究進(jìn)入了新階段。
鈉和鋰同為活潑金屬，化學(xué)性質(zhì)相似，鈉電池和鋰電池的工作原理及結(jié)構(gòu)也相似，均由正負(fù)極、隔膜、電解液和集流體構(gòu)成，依靠鈉離子或鋰離子在電極間的移動來實現(xiàn)充放電的過程，也就是所謂的“搖椅式電池”。
不同的是，鈉離子原子半徑較鋰離子大至少35%以上，其較難在材料中嵌入脫出，在材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動力學(xué)性能方面要求更嚴(yán)苛，這也就導(dǎo)致了鈉電池的能力密度更低、研發(fā)難度更大，為此鈉電池也坐了30多年的冷板凳。
而如今，鈉電池被推到臺前，很大程度上是鋰電池原料漲價漲得太兇。
鈉電池相較鋰電池最大的優(yōu)勢就是便宜。首先體現(xiàn)在資源儲量上，地球上的鈉資源儲量非常豐富，鈉資源地殼含量占2.75%，而鋰資源僅占0.0065%。且鈉資源分布均衡，不受資源和地域限制，中國的鈉資源儲量占據(jù)全球儲量的22%，不依賴進(jìn)口，避免了“卡脖子”的問題。
2年前，1噸碳酸鋰現(xiàn)貨只需4萬出頭，今年價格足足翻了10倍不止，價格飆升至50萬元/噸以上。相比之下，碳酸鈉的價格不過0.3萬元/噸。
圖/視覺中國
同時，鈉電池正極材料所用的銅、鐵、錳等金屬材料比鋰電池中的鎳和鈷更便宜；集流體也可以用比銅箔更便宜的鋁箔代替。
“隨著上下游產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成熟完善，一旦鈉電池具備了規(guī)模效應(yīng)，其成本有望比磷酸鐵鋰電池低20%。”中國工程院院士、鈉電池研發(fā)企業(yè)中科海鈉創(chuàng)始人之一的陳立泉也多次指出鈉電池的成本優(yōu)勢。
此外，從安全性角度講，鋰電池電流密度越大枝晶鋰生長越快，容易刺穿電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成短路自燃。而鈉離子產(chǎn)生枝晶的概率很低，自燃的概率也很低。且鈉電池適應(yīng)溫域更廣，寧德時代的一代鈉電池在-20℃的低溫環(huán)境中也可以擁有90%以上的放電保持率，而鋰離子電池在相同環(huán)境下放電保持率只有70%左右。
不過，鈉電池的短板也很明顯。理論上，鈉離子電池能量密度上限是200Wh/kg，而鋰電池能量密度為150-350Wh/kg。
以寧德時代電池第一代鈉離子電池為例，其能量密度為160Wh/kg，而磷酸鐵鋰電池能量密度超180Wh/kg、三元鋰電池能量密度接近300Wh/kg。
在循環(huán)壽命上，磷酸鐵鋰能夠達(dá)到3000-10000次，鈉離子電池的循環(huán)壽命則為1000-4000次。
在眾鈉能源常務(wù)副總裴滿看來，鈉電池的綜合性能是介于鉛酸電池和鋰電池之間的，更多的是向鋰電池靠近，但現(xiàn)階段鈉電池的綜合性能還是跟磷酸鐵鋰電池有差距。
也有業(yè)內(nèi)人士指出，鈉電池的發(fā)展不應(yīng)該被高能量綁架，對于成本敏感、安全性要求高的產(chǎn)品，鈉電池有著很廣闊的應(yīng)用市場，比如A00級電動車、兩輪電動車和儲能領(lǐng)域。
但現(xiàn)階段，鈉電池制造成本約為1元/Wh，與三元鋰電池相當(dāng)，成本的絕對優(yōu)勢尚不明顯。
技術(shù)的不確定性
鈉電池技術(shù)路線有很多，目前沉淀下來正極主流的技術(shù)路線有三個，分別是層狀氧化物、普魯士材料和聚陰離子。
這三種技術(shù)路線各有優(yōu)劣。層狀氧化物電池結(jié)構(gòu)和三元鋰電類似，正極晶格結(jié)構(gòu)是層狀的，優(yōu)點是能量密度可以做高，但相比聚陰離子循環(huán)壽命會略差一些。聚陰離子正極結(jié)構(gòu)和磷酸鐵鋰類似，是橄欖石狀晶體結(jié)構(gòu)，可以做到結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，有助于做高循環(huán)壽命，不過成品電池能量密度低、體積大。普魯士材料，優(yōu)勢是原料成本低，可循環(huán)壽命做不上去。
而鈉電池負(fù)極材料有硬碳、軟碳兩條路線，目前以硬碳為主流。
上述的技術(shù)路線，都有各自的擁躉。寧德時代選擇了層狀氧化物和普魯士藍(lán)兩條技術(shù)路線。比如2021年7月末，寧德時代發(fā)布的其第一代鈉電池，正極材料采用的就是普魯士藍(lán)材料，負(fù)極材料采用的是硬碳材料。
不過發(fā)布一年多，寧德時代的鈉電池卻遲遲沒有量產(chǎn)。據(jù)真鋰研究創(chuàng)始人墨柯了解，其之所以推遲量產(chǎn)，是因為鈉電池生產(chǎn)出來后存在一定的吸水性，影響了電池的使用壽命。
就在近期，寧德時代透露，目前公司鈉電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展順利，明年將會正式量產(chǎn)。而公司下一代鈉電池的能量密度目標(biāo)是200Wh/kg，能夠滿足續(xù)航400公里以下的純電車需求，如果能采用鋰鈉電混搭的AB方案，有望將能力邊界拓展至500公里，可覆蓋65%的新能源車市場。
據(jù)一位接近寧德時代人士透露，明年寧德時代或在一些A00車型和商用車上實現(xiàn)鈉離子電池的試裝和試產(chǎn)。
中科海鈉選擇的是層狀氧化物路線。中科海鈉的核心團(tuán)隊由中國工程院院士陳立泉、中國科學(xué)院物理研究所胡勇勝研究員牽頭成立。據(jù)公司官網(wǎng)顯示，公司目前的鈉離子電池能量密度為145 Wh/kg，循環(huán)壽命為4500次。中科海鈉計劃將鈉離子電池的能量密度進(jìn)一步提升至180-200 Wh/kg，同時將循環(huán)壽命提高到8000-10000次。
11月29日，中科海鈉(阜陽)全球首條GWh級鈉離子電池生產(chǎn)線產(chǎn)品下線，中科海鈉總經(jīng)理李樹軍稱，阜陽產(chǎn)線計劃在明年擴產(chǎn)至3-5 GWh，并有望實現(xiàn)100MW級鈉離子電池儲能系統(tǒng)推廣應(yīng)用。
據(jù)了解，目前中科海鈉的鈉離子電池已應(yīng)用于電動自行車、電動汽車以及儲能電站等領(lǐng)域。
圖/視覺中國
在鈉電池領(lǐng)域，國內(nèi)也基本形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。正極材料方面有容百科技、振華新材和美聯(lián)新材等；負(fù)極材料有貝特瑞、杉杉股份等；電解液有多氟多、天賜材料等；集流體有鼎盛新材、明泰鋁業(yè)和寶明科技等……
其實也可以看出，限制鈉電池產(chǎn)業(yè)化一個很重要的原因是技術(shù)路線上太分散了，沒有形成共識。“當(dāng)大家選擇不一樣的時候，最終還要交由市場選擇，這里面就有一些不確定性。材料廠商往往會選擇某個電池廠商合作形成配套生產(chǎn)，一開始并不會制定龐大的生產(chǎn)計劃，前期肯定還是嘗試的過程。”墨柯說。
另外，鈉電池的裝機量還處于起步階段，這里還涉及產(chǎn)業(yè)鏈成熟度的問題。目前，鈉電池的負(fù)極材料硬碳，其產(chǎn)業(yè)成熟度在國內(nèi)來說還不是很完善，多數(shù)依賴進(jìn)口，原料價格比較高，市場上價格大概每噸20萬元左右，這種原材料在國內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地還需要一段時間。
資本聞風(fēng)先動
鈉電池在技術(shù)和商業(yè)化方面還有很長的路要走，但資本的熱情卻按捺不住了，以至于不論是誰，只要跟鈉電池沾邊，資本就可以給他送上天。
6月22日，一家名為“傳藝科技”的A股上市公司，一張公告直接換來了6個漲停。深交所都直呼看不懂，趕緊發(fā)去了關(guān)注函。
傳藝科技讓資本市場躁動，就靠一個信息：公司將設(shè)立孫公司——“江蘇傳藝鈉電科技有限公司”（以下簡稱“傳藝鈉電”），從名字也能看出來，這是一家做鈉電池和相關(guān)原材料的公司。
熟悉動力電池的人或許對傳藝科技這幾個字很陌生，這很正常，因為傳藝科技原本做的就是跟動力電池八竿子打不著的生意。
據(jù)了解，傳藝科技主要業(yè)務(wù)是生產(chǎn)鍵盤和鼠標(biāo)，甚至是全球四大頂級鍵盤制造商柔性線路板核心部件的主要供應(yīng)商。按照其2022年中期報顯示，公司的電腦鍵盤等輸入設(shè)備及配件、筆記本觸控板及按鍵和消費電子產(chǎn)品所用柔性印刷線路板三項業(yè)務(wù)合計就占了營收的98.33%。
鈉電池的效果真是立竿見影，傳藝科技隔三差五放出點消息，公司股價每輪都跟著瘋漲。6月底宣布進(jìn)軍鈉電池，10月底宣布進(jìn)入中試階段，先不管4個月是怎么完成材料研發(fā)、驗證和小規(guī)模試生產(chǎn)環(huán)節(jié)的，反正公司股價是漲了3倍，市值漲了90億元。
實際上，7月份傳藝科技就在回復(fù)深交所關(guān)注函時表示過，公司鈉電池還是無量產(chǎn)、無客戶、無訂單的“三無”狀態(tài)。不過這并不影響公司對鈉電池設(shè)計宏偉版圖。
圖/雪球
9月7日，傳藝科技發(fā)布公告稱，其孫公司傳藝鈉電擬規(guī)劃建設(shè)一期5萬噸/年、二期10萬噸六氟磷酸鈉生產(chǎn)線。一期計劃于2022年11月份開工建設(shè)，2023年3月份投產(chǎn)，投產(chǎn)后半年內(nèi)，實際產(chǎn)能應(yīng)達(dá)到規(guī)劃產(chǎn)能的50%；投產(chǎn)后第一年后，實際產(chǎn)能應(yīng)達(dá)到規(guī)劃產(chǎn)能的90%以上。
次日，傳藝科技發(fā)布更正公告，稱工作人員疏忽，前一日披露的內(nèi)容有誤，將前述“六氟磷酸鈉產(chǎn)線”改為“鈉電池電解液項目”。在一位業(yè)內(nèi)人士看來，如此低級的失誤實屬不該發(fā)生在電池行業(yè)的從業(yè)者的身上。
而關(guān)于傳藝鈉電的產(chǎn)能規(guī)劃，也讓墨柯感到震驚。以鋰離子電池為參考，1噸六氟磷酸鋰大概可以生產(chǎn)8噸左右的電解液，1KWh電池需要1kg的電解液，算下來，5萬噸的六氟磷酸鋰可以供400GWh的電池使用。“5萬噸的六氟磷酸鈉產(chǎn)能可以滿足數(shù)百GWh的鈉電池需要，這有點太超前了。”墨柯說。
而根據(jù)中汽協(xié)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，今年1-11月，我國動力電池累計裝車量是258.5GWh；中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2021年我國累計儲能裝機量為46.1GW。也就是說，傳藝鈉電一年的產(chǎn)能基本夠全國動力電池和儲能用了。
再說回傳藝鈉電的研發(fā)歷程，4個月就進(jìn)入到中試線投產(chǎn)階段。相較之下，行業(yè)內(nèi)公認(rèn)鈉電池起步較早的中科海鈉團(tuán)隊，從技術(shù)研發(fā)走到試生產(chǎn)可是花了6年多。
此外，傳藝鈉電的電池能量密度和循環(huán)次數(shù)分別對標(biāo)寧德時代和中科海鈉，這也加重了業(yè)內(nèi)對其“炒作”的質(zhì)疑。
眼看著散戶現(xiàn)在沖得起勁，但客戶最終看的還是產(chǎn)能和產(chǎn)品，是借機炒作還是真材實料，市場總會給出最終答案。
