钠离子电池难以撼动锂电主导地位
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陈仪方
2021年7月29日,宁德时代新能源科技有限公司召开线上发布会,向公众发布了其第一代钠离子电池。钠离子电池这一相对小众的电池技术路线进入大众视野。
和锂离子电池工作原理类似,钠离子电池利用钠离子在电池正负极之间的移动来实现充放电。尽管钠离子电池很少进入公众视野,但它实际上并不是一项新技术。关于钠离子电池的研究可以追溯到上世纪70年代,甚至早于锂离子电池的研究。但后来锂离子电池先行成功商业化,科研力量开始向锂电池集中。
从性能上看,与锂离子电池相比,钠离子电池的优缺点都很明显。钠离子电池相对锂电池来讲能量密度较低,循环寿命较短。以宁德时代发布的钠离子电池为例,其电芯单体密度达到160Wh/kg,循环寿命达到3000次,这对于钠离子电池已是非常领先的数据,但如果和锂电池比,并没有明显优势。不过,钠离子电池低温性能优异,在零下20度的温度下也能保持较高的容量。锂离子电池在这方面就表现一般,例如,一些电动汽车在极寒天气下,续航里程可能大幅缩水。另外,已有的研究显示,钠离子电池在安全性上也有更好的表现。
钠离子电池最大的“卖点”在于钠资源的丰富。由于电动汽车的飞速发展,锂资源的重要性不断上升,但锂资源在全球总量有限且分布不均,其供应问题成为业界新的担忧,许多国家已经将锂列为关键原材料或者战略性矿产资源。就中国而言,尽管中国的锂资源储量也排在世界前列,但现实却是,中国的锂资源品质和开发条件较差,开发难度大成本高,导致中国锂资源供应高度依赖进口。目前,中国是全球锂资源第一进口国。与锂元素相比,地壳中钠资源储量丰富,且在全球范围内分布广泛,供应短缺的风险要小得多。
一边是性能很好但有供应风险,一边是性能尚可但不怕断供。因此,对钠离子的布局是一种“不把鸡蛋放在同一个篮子里”的选择。同时,由于钠离子电池在一些单项指标上非常优秀,在一些细分领域上,也可能具有潜在优势。
不过,钠离子电池目前仍处在产业化初期,钠离子电池企业和钠离子电池相关专利在全世界还非常少。由于缺乏规模效应,其成本优势目前并不明显。宁德时代在此次的发布会上表示,宁德时代已经开始进行产业化布局,预计2023年将形成基本产业链 。中国首家钠离子电池公司中科海钠成立于2017 年,其背后是中科院物理研究所研究团队。中科海钠的钠离子电池产品首先应用在低速电动车、电动自行车和5G基站。2021年6月28日,中科海钠推出的全球首个1MWh钠离子电池储能系统在山西太原正式投运。
尽管钠离子电池在短时间内获得了极大的关注度,但从其基本特性来看,钠离子电池实际很难撼动锂电池的主导地位。中金公司发布的研报认为,短期看,钠电池对锂需求影响有限,不改锂供需走向紧缺行业趋势。长期看,钠电池产业化也不改锂需求刚性。
对于钠离子电池在能源存储技术中的定位,中科院物理所钠离子电池研究团队曾撰文指出:钠离子电池具有重要的经济价值和战略意义,可作为锂离子电池在大规模储能领域的重要补充技术。
没有一种电池可以包打天下,这是电池行业常说的一句话。在众多国家和企业对储能技术的持续投入下,多元共存可能是未来常态。