芯耀
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近日，寧德時(shí)代發(fā)布鈉離子電池品牌“鈉新電池”的消息，再度將這項(xiàng)電池技術(shù)置于聚光燈下。寧德時(shí)代稱，其鈉新乘用車電池能量密度達(dá)175Wh/kg，比肩磷酸鐵鋰電池。該電池支持峰值5C的充電速率和500公里續(xù)航，循環(huán)壽命超1萬次，預(yù)計(jì)于今年12月量產(chǎn)。
“目前鈉離子電池產(chǎn)業(yè)正處于突破前夕，市場(chǎng)爆發(fā)點(diǎn)即將到來?！敝锌坪ｂc科技有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“中科海鈉”）總經(jīng)理李樹軍表示，經(jīng)過數(shù)十年的技術(shù)研發(fā)積累，鈉離子電池的性能已接近鋰離子電池，有望在儲(chǔ)能、商用車等應(yīng)用場(chǎng)景率先起量，未來3~5年，將達(dá)到千億級(jí)市場(chǎng)規(guī)模。
率先在儲(chǔ)能及商用車領(lǐng)域起量
鈉離子電池被視為電池研發(fā)的重要技術(shù)路線之一。2021年，鋰離子電池龍頭企業(yè)寧德時(shí)代發(fā)布其第一代鈉離子電池產(chǎn)品，將這一技術(shù)推向公眾視野。記者了解到，鈉離子電池與鋰離子電池工作原理相似，主要依靠鈉離子在正負(fù)電極之間移動(dòng)來工作，是一種二次電池（可充電電池），具有長(zhǎng)壽命、易制造、高安全、理論成本較低等優(yōu)勢(shì)。近年來，鈉離子電池在能量密度、循環(huán)壽命、安全性等方面不斷取得突破，推動(dòng)其在儲(chǔ)能及商用車領(lǐng)域的試點(diǎn)應(yīng)用加速落地。
2024年6月，全球最大的鈉離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目——大唐湖北100兆瓦/200兆瓦時(shí)鈉離子新型儲(chǔ)能電站科技創(chuàng)新示范項(xiàng)目一期工程建成投運(yùn)，投產(chǎn)規(guī)模達(dá)50兆瓦/100兆瓦時(shí),標(biāo)志著鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的新階段。近日，全國(guó)首個(gè)40兆瓦/40兆瓦時(shí)構(gòu)網(wǎng)型鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在云南文山并網(wǎng)投運(yùn)。該系統(tǒng)是全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)“調(diào)峰+調(diào)頻+構(gòu)網(wǎng)支撐”多場(chǎng)景融合應(yīng)用的大容量?jī)?chǔ)能解決方案，驗(yàn)證了鈉電儲(chǔ)能在調(diào)峰、調(diào)頻、黑啟動(dòng)、電壓支撐等多場(chǎng)景的協(xié)同能力。除了新型儲(chǔ)能領(lǐng)域外，鈉離子電池技術(shù)也加速向商用車市場(chǎng)滲透，特別是電動(dòng)重卡市場(chǎng)。3月28日，中科海鈉發(fā)布全球首個(gè)鈉離子電池商用車解決方案，包括“海星K150”“海星K210”“海星K280”和“海星K350”四款產(chǎn)品。前兩款專為短倒運(yùn)輸場(chǎng)景設(shè)計(jì)，后兩款則定位于物流運(yùn)輸領(lǐng)域的技術(shù)需求，這標(biāo)志著鈉離子電池正式在商用車上應(yīng)用。據(jù)介紹，“海星”電池計(jì)劃于今年第三季度批量推廣，預(yù)計(jì)明年將有數(shù)千臺(tái)電動(dòng)重卡搭載鈉離子電池開啟規(guī)?；\(yùn)用，可達(dá)成GWh級(jí)別的電池出貨。而寧德時(shí)代此次發(fā)布的“鈉新電池”品牌，其首款產(chǎn)品就是針對(duì)重型卡車的24V重卡啟駐一體蓄電池。寧德時(shí)代介紹，該電池可支持全電量使用，零下40度整車可以一鍵啟動(dòng)，使用壽命突破8年，總成本相較鉛酸電池降低61%。該電池將于今年6月正式量產(chǎn)，首發(fā)落地一汽解放車型。
將迎百GWh時(shí)代
“我們選擇重點(diǎn)聚焦商用車和儲(chǔ)能市場(chǎng)，主要出于三點(diǎn)考量，一是政策支持，二是技術(shù)突破，三是場(chǎng)景適配。”李樹軍解釋道，儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景與鈉離子電池資源豐富、成本低廉的優(yōu)勢(shì)適配，隨著鈉離子電池的成本不斷優(yōu)化，市場(chǎng)會(huì)逐步打開；而商用車的使用要求和鈉電的特性天然匹配，且除城市公交車外，整體電動(dòng)化率不足10%，市場(chǎng)廣闊?！拔覀兊男乱淮c離子電池，基于長(zhǎng)壽命、寬溫區(qū)、高倍率特性，提高電量使用率的同時(shí)還降低了充放電損耗率，可為電動(dòng)重卡提供少裝電池、快速充電、多次使用的新運(yùn)行模式?！崩顦滠娬f道。記者了解到，中科海鈉“海星”解決方案所用的電芯能量密度達(dá)165Wh/kg，能在20~25分鐘內(nèi)完成100%充電，且快充模式下循環(huán)壽命仍能超過8000次，-40℃至45℃寬溫域穩(wěn)定放電，這與商用車高頻使用、快速補(bǔ)能、全天候運(yùn)營(yíng)及大部分在嚴(yán)寒地區(qū)運(yùn)行的特殊需求高度契合。此外，不同于“堆電池增電量”方案，中科海鈉采用“高頻快充”策略，通過將每天的充電頻率增加至2-3次，在減少電池裝載量的同時(shí)，降低電池購(gòu)置成本、提高電動(dòng)重卡的運(yùn)營(yíng)里程?！澳壳?，鋰離子電池?zé)o法兼顧快充性能與循環(huán)壽命，而鈉離子電池在此方面具備優(yōu)勢(shì)?！崩顦滠姺Q。中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟高級(jí)研究經(jīng)理孫佳為認(rèn)為，鈉離子電池在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、低速電動(dòng)車、商用車以及港口岸電等應(yīng)用領(lǐng)域更具競(jìng)爭(zhēng)力?！熬唧w而言，電網(wǎng)級(jí)調(diào)頻需要技術(shù)具備快速響應(yīng)能力，鈉離子溶劑化能比鋰離子更低，具有更好的界面離子擴(kuò)散能力，因此電池的倍率性能更好，可以滿足4C以上的放電需求；在商用車領(lǐng)域，鈉離子電池可以在-20C的環(huán)境下正常工作，適配寒冷地區(qū)重卡全天候運(yùn)營(yíng)的需求?！睂O佳為說道。
“經(jīng)過15年的基礎(chǔ)研究，我們挖掘出了鈉離子電池‘長(zhǎng)、寬、高’的特性?！敝袊?guó)科學(xué)院物理研究所清潔能源實(shí)驗(yàn)室主任胡勇勝說道，長(zhǎng)即長(zhǎng)壽命，目前，鈉離子電池循環(huán)壽命可突破2萬次；寬指寬溫域，鈉離子電池既能耐受低溫，在-40℃的極寒環(huán)境下保持80%的容量，也能夠耐受高溫，在45℃的環(huán)境中可穩(wěn)定長(zhǎng)循環(huán)使用；而高倍率則支持快充，實(shí)現(xiàn)20分鐘充滿電。隨著鈉離子電池在儲(chǔ)能和電動(dòng)車領(lǐng)域的應(yīng)用加快落地，鈉離子電池產(chǎn)量需求也將持續(xù)攀升?！拔磥?至5年，鈉電池將進(jìn)入規(guī)?；鲐涬A段，出貨量有望超過百吉瓦時(shí)?！睂O佳為預(yù)測(cè)。
做鋰離子電池的有益補(bǔ)充
盡管擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，但鈉離子電池在商業(yè)化過程中仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。目前來看，鈉離子電池的整體出貨量較小，處于示范、小規(guī)模生產(chǎn)向市場(chǎng)化應(yīng)用、規(guī)?；a(chǎn)的過渡階段，其成本優(yōu)勢(shì)也尚未得到很好體現(xiàn)。記者注意到，2021年下半年，碳酸鋰價(jià)格逐漸上漲，鈉離子電池因“資源豐富、成本低、安全性高”等特點(diǎn)被寄予厚望；而自2023年，碳酸鋰價(jià)格低位運(yùn)行以來，鈉離子電池的成本優(yōu)勢(shì)被迅速稀釋。一位業(yè)內(nèi)專家告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，鋰電價(jià)格的持續(xù)下滑，在一定程度上延緩了鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。只有當(dāng)鋰電產(chǎn)能有效出清后，鈉離子電池才有望真正迎來規(guī)?；l(fā)展。
圖為中科海鈉鈉離子電池生產(chǎn)線此外，由于鈉離子電池尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，不具備規(guī)模效益，因此成本仍舊較高。孫佳為分析指出，雖然鈉離子電池的理論成本可比鋰離子電池低約20%，且受原材料價(jià)格波動(dòng)影響??；但目前鈉離子電池的電芯價(jià)格普遍超過0.5元/Wh，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)后可降至0.3元/Wh，與當(dāng)前鋰電電芯中標(biāo)價(jià)格相當(dāng)。據(jù)孫佳為觀察，在兩輪車領(lǐng)域，同鉛酸電池車型相比，鈉電兩輪車售價(jià)普遍超過3000元，價(jià)格較高；疊加購(gòu)買渠道單一、市場(chǎng)認(rèn)知度不高等問題，致使其市場(chǎng)占有率偏低。而在儲(chǔ)能領(lǐng)域，受成本因素影響，2024年鈉離子電池的整體裝機(jī)量不到200MWh?！盁o論是從出貨量，還是從裝機(jī)量來看，該技術(shù)均處于發(fā)展初期?！睂O佳為說道。而在能量密度、快充等性能指標(biāo)方面，鈉離子電池與鋰離子電池也存在較大差距?！爱?dāng)前，僅有少數(shù)頭部企業(yè)推出的鈉離子電池能量密度能夠‘比肩’磷酸鐵鋰電池的行業(yè)平均值，不能代表整體行業(yè)水平；快充技術(shù)同樣存在檔次之分，整體仍落后于鋰電池；此外，寧德時(shí)代推出的24V重卡啟駐一體蓄電池，主要應(yīng)為啟停電池，而非用于動(dòng)力?！鄙鲜鰧＜曳Q。不過，對(duì)于鈉離子電池的市場(chǎng)定位,業(yè)內(nèi)專家已達(dá)成共識(shí)：發(fā)展鈉離子電池有國(guó)家戰(zhàn)略考量，同時(shí)也有其自身性能獨(dú)特的因素。鈉離子電池不是要取代鋰離子電池，而是做鋰電池的有益補(bǔ)充。對(duì)于鈉離子電池未來的發(fā)展，李樹軍充滿信心。他表示，經(jīng)過數(shù)十年的技術(shù)研發(fā)積累，鈉離子電池的性能已接近鋰離子電池，未來還將進(jìn)一步取得技術(shù)突破。隨著寧德時(shí)代等鋰電巨頭再度加碼鈉離子電池，推動(dòng)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈成熟，也將促使鈉離子電池從“技術(shù)可行”向“商業(yè)可信”跨越?！拔覀兿嘈?，在行業(yè)共同努力下，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)突破必將很快到來。鈉離子電池即將開啟千億級(jí)藍(lán)海市場(chǎng)?！崩顦滠娬f道。
作者丨張維佳編輯丨諸玲珍美編丨馬利亞監(jiān)制丨趙晨
