鈉離子電池憑借原料易獲取、溫域適應(yīng)性強(qiáng)、安全性能佳等突出優(yōu)勢，成為鋰離子電池的關(guān)鍵補(bǔ)充與替代選項(xiàng)。在資源安全保障與產(chǎn)業(yè)成本控制的雙重驅(qū)動下，鈉離子電池近年來實(shí)現(xiàn)了技術(shù)迭代與應(yīng)用場景的穩(wěn)步拓展。
然而，記者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，這款被寄予厚望的新型電池，目前仍面臨能量密度待突破、市場認(rèn)可度不足、應(yīng)用場景受限、制造成本偏高以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失等多重挑戰(zhàn)。作為我國能源安全布局中的重要一環(huán)，鈉離子電池何時能打破 “人人都說好、人人都不用” 的尷尬局面，真正在相關(guān)領(lǐng)域 “挑大梁”，成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
安全性能較高 替代價值凸顯
在位于山西省陽泉市的山西華鈉芯能科技有限公司（簡稱“華鈉芯能”）的鈉離子電池產(chǎn)線，一批圓柱形電池通過封裝等程序后被生產(chǎn)出來。企業(yè)總經(jīng)理趙德悅介紹說，企業(yè)擁有正負(fù)極材料、電解液、封裝電池等完整生產(chǎn)能力，“我們的產(chǎn)線與鋰離子電池雖然存在差異，但產(chǎn)線能夠快速調(diào)整，跟鋰離子電池幾乎是相通的”。
兩輪電動車、井下應(yīng)急電源、儲能、電動重卡……華鈉芯能的鈉離子電池正在推廣應(yīng)用。不久前，由華鈉芯能中標(biāo)的南網(wǎng)科技5.1兆瓦時鈉離子電池儲能系統(tǒng)項(xiàng)目在廣州市白云區(qū)完成安裝，企業(yè)累計(jì)銷售鈉電產(chǎn)品突破70兆瓦時。
山西華鈉芯能科技有限公司的鈉離子電池產(chǎn)線。資料照片
我國鈉離子電池展現(xiàn)出蓬勃發(fā)展勢頭。鈉離子電池是一種以鈉離子為電荷載體，通過鈉離子在正負(fù)極材料之間的嵌入、脫嵌，實(shí)現(xiàn)電能存儲與釋放的電池，具有溫域適應(yīng)性強(qiáng)、充放電快、安全性能高等特點(diǎn)。記者了解到，不同于鋰離子電池的核心材料碳酸鋰在國內(nèi)較為稀缺，鈉離子電池的核心原料碳酸鈉廣泛存在于巖石、海水中，是一種易獲取材料。此外，鈉離子電池與鋰離子電池工作原理相同、產(chǎn)線互通、產(chǎn)品互換，可進(jìn)行有效替代。
國內(nèi)鈉離子電池發(fā)展存在相對堅(jiān)實(shí)的政策基礎(chǔ)，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》明確將鈉離子電池列為重點(diǎn)發(fā)展方向，工信部等八部門印發(fā)的《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》也部署了鈉離子電池發(fā)展。
記者采訪了解到，雖然我國在鋰離子電池技術(shù)應(yīng)用上領(lǐng)先全球，但鋰資源匱乏一定程度上影響我國動力電池安全。
“鋰電池的核心原料碳酸鋰在新能源結(jié)構(gòu)中的戰(zhàn)略地位堪比石油，被稱為‘白色石油’。圍繞這種‘白色石油’的地緣政治博弈持續(xù)加劇，多國正通過資源控制權(quán)爭奪、供應(yīng)鏈重構(gòu)、規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)制定等多個維度展開競爭，需盡快進(jìn)行能源替代備份，保障能源安全?！敝袊茖W(xué)院物理研究所研究員胡勇勝說。
而相比鋰離子在礦物中相對稀缺，相對富集的鈉離子能夠保障產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。一些業(yè)內(nèi)人士測算，目前全球鋰礦預(yù)測僅夠生產(chǎn)30億輛電動汽車，在動力電池回收市場尚不完善的當(dāng)下，鋰離子電池原料限制產(chǎn)能問題恐將凸顯。鈉離子電池的發(fā)展是補(bǔ)充鋰離子礦石短板的有效途徑，在這種情況下，鋰離子電池的備份替代迫在眉睫。
許多傳統(tǒng)的鋰離子電池廠商也在進(jìn)行鈉離子電池的攻關(guān)。位于廣州市的鵬輝能源科技股份有限公司是一家大型鋰電池儲能電池制造企業(yè)，目前企業(yè)正在進(jìn)行鈉離子電池的技術(shù)攻關(guān)?！扳c離子電池的低溫、快速響應(yīng)性能優(yōu)于鋰離子電池，我們正在做鈉離子電池的技術(shù)儲備，同時嘗試開發(fā)兩種電池的聯(lián)合儲能產(chǎn)品?！惫狙芯吭焊痹洪L張貴萍說。
多重因素制約 發(fā)展陷入困局
記者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，盡管鈉離子電池優(yōu)勢突出，但目前仍存在三大短板。
第一，市場認(rèn)可度不高，應(yīng)用場景受限。“在現(xiàn)有的電動汽車中使用鈉離子電池，同等能量強(qiáng)度體積將會增大三分之一；如果要替代兩輪低速電動車，成本比鉛酸電池高一些；在儲能領(lǐng)域有絕對優(yōu)勢，但目前儲能項(xiàng)目過少。鈉離子電池的整體應(yīng)用場景較少?！遍L期研究鈉離子電池的華陽集團(tuán)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究總院有限公司董事長王可琛說。
記者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前鈉電池低溫性能和快充優(yōu)勢未能匹配對應(yīng)核心需求場景，其快充能力適配的長途出行場景，因能量密度相對較低，導(dǎo)致自身續(xù)航不足，難以切入；而在短途代步等應(yīng)用場景中，又難以替代成本更低的鉛酸電池。同時，2023年碳酸鋰價格下跌后，磷酸鐵鋰電池成本大幅下降，再加上磷酸錳鐵鋰電池、固態(tài)電池等技術(shù)迭代，鈉離子電池的市場空間被進(jìn)一步擠壓。
第二，規(guī)模效應(yīng)不顯，實(shí)際制造成本較高?！澳壳皣鴥?nèi)鈉離子電池平均成本價約為每瓦時0.6元，而鋰離子電池價格約為每瓦時0.4元，價格因素導(dǎo)致多個鈉離子電池產(chǎn)線達(dá)產(chǎn)困難，規(guī)模效應(yīng)不顯，進(jìn)一步加劇其成本高于鋰離子電池?！焙聞僬f。
鈉離子電池雖因鈉資源儲量豐富有理論成本優(yōu)勢，但實(shí)際制造成本居高不下。一些受訪者表示，生產(chǎn)線難以滿產(chǎn)，很大程度上制約著鈉離子電池降本增效。
第三，不同廠家產(chǎn)品質(zhì)量差距較大，影響整體評價。一些受訪者表示，目前鈉離子電池缺乏統(tǒng)一的安全認(rèn)證和性能測試規(guī)范，消費(fèi)者對產(chǎn)品質(zhì)量存疑。以充放電循環(huán)為例，行業(yè)循環(huán)壽命分化嚴(yán)重，頭部企業(yè)雖宣稱產(chǎn)品循環(huán)壽命超8000次，但行業(yè)平均水平僅在2000到3000次，一些量產(chǎn)產(chǎn)品平均循環(huán)次數(shù)更是只有1200到1500次。
須多方合力 破解推廣難題
一方面，鈉離子電池因能夠快速充放電、零下20攝氏度電池也不衰減等優(yōu)勢，被廣泛認(rèn)可；另一方面，在現(xiàn)有的電池出貨量中始終難以突破。受訪專家普遍認(rèn)為，鈉離子電池“人人都說好、人人都不用”的尷尬局面需要技術(shù)、成本、市場等多方合力解決。
目前多地明確對鈉離子電池應(yīng)用推廣的支持，《山東省2025年新能源高水平消納行動方案》將鈉離子電池納入儲能新技術(shù)支持范疇，鼓勵相關(guān)項(xiàng)目建設(shè)以推動儲能多元化發(fā)展；山西目前已在多個煤礦上馬超2萬千瓦的鈉離子電池應(yīng)急電源。
中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟副秘書長唐亮表示，鈉離子電池在礦用應(yīng)急電源、應(yīng)急車應(yīng)用空間較大，同時，在內(nèi)蒙古、東北等高寒地區(qū)，也需要鈉離子電池專有儲能產(chǎn)品。多位業(yè)內(nèi)人士表示，應(yīng)在新型儲能等項(xiàng)目規(guī)劃中推進(jìn)示范性應(yīng)用部分鈉離子電池項(xiàng)目，逐步形成規(guī)模效應(yīng)，并通過市場應(yīng)用降低成本。
此外，還需持續(xù)進(jìn)行差異化重大技術(shù)攻關(guān)。與鋰電池相比，鈉離子電池最直觀的短板還在于能量密度低、循環(huán)壽命短。鈉離子電池目前已經(jīng)迭代到第三代，并且正在進(jìn)行固態(tài)鈉離子電池的技術(shù)攻關(guān)，但核心技術(shù)還需持續(xù)突破，以確保鈉離子電池技術(shù)路徑全球領(lǐng)先以及率先普及應(yīng)用。
