“钠锂”的未来在哪里：钠离子电池能革锂电池的命吗？

　　钠还是锂，这是个问题。

　　新能源汽车行业狂奔向前，相关产业链也跟着“吃肉”，尤其动力电池产业成为名副其实的“造富机器”。在“造富”成功之后，动力电池产业正在思考下一个技术高点，从宁德时代等电池巨头的动作来看，新一代“技术高点”由“锂离子”转变成了“钠离子”。

钠电池火了

　　宁德时代钠离子电池问世后，这种新型动力电池站到了全产业链的聚光灯下，连工信部和央视等也投来官方目光。此前，工信部在答复提案时表示，将组织有关标准研究机构适时开展钠离子电池标准制定。央视财经频道也报道称，近年来动力电池市场全面爆发，钠离子电池的横空出世则搅热了新型电池市场。

　　正如新能源车与传统燃油车并行的汽车市场，钠离子电池的问世差点让锂离子电池失去光芒。然而，钠电池真的是为革锂电池的命而来吗？“钠锂”电池的未来又在哪里？

钠电池？也没那么高大上

　　钠电池光鲜亮丽的背后，是锂电池占据绝对主流地位的现实。既然锂电池在动力电池业“风生水起”，又何必让钠电池出来抢风头？

　　由于化学特性的原因，钠电池注定能在动力电池领域大展身手。还能背诵化学周期表的同学肯定清楚，钠元素和锂元素属于同族元素，具有相似的化学特性，锂电池能发光发热，说明钠电池也完全有发挥空间。

　　正是基于化学特性的相似性，锂电池和钠电池的工作原理也区别不大，均依靠锂离子或者钠离子在正负极之间移动来产生电流。具体来看，在充电状态下，Na＋从正极脱出后嵌入负极，中间会经过电解质，而后电子的补偿电荷通过外电路供给到负极，从而让正负极电荷达到平衡。放电过程刚好相反，Na＋从负极脱出后嵌入正极。

锂电池和钠电池原理相似

　　不止是工作原理，钠电池和锂电池在工艺制造上也具备一定的通用性。近日，华自科技在与投资者互动时便表示，钠离子电池相对于锂离子电池主要是材料体系的改变，子公司的技术和设备原理上可以实现钠离子电池的兼容。智车派了解到，华自科技旗下子公司精实机电主要从事二次锂电测试自动化设备制造。

　　可以说，钠电池“高大上”的形象，部分来自于动力电池厂商对其优势的集中宣传。

宁德时代钠电池有何看点？

　　既然如此，为什么如今是锂电池的天下，钠电池却刚刚兴起？原因在于，“钠锂”电池尽管工作原理基本相通，但钠离子和锂离子的本质区别却不能忽视。

　　从微观的角度探寻，我们会发现钠离子体积比锂离子更大，充放电过程中，正极材料崩塌的概率更大，因此前者在材料结构稳定性和动力学性能方面要求更严苛。据宁德时代介绍，这是钠离子电池迟迟未得到商用的一大瓶颈。

　　钠电池真正的“高大上”之处，在于技术层面。它并不是简单地把正极材料换成钠化合物，动力电池的主要组成部分，包括负极材料、隔膜和电解质的种类都需要进行相应的调整，而不是直接沿用锂电池那一套。所以，要想抓住钠电池的未来，少不了大量的技术研发投入。而宁德时代之所以能率先发布第一代钠离子电池，离不开其多年来在钠离子化学体系材料方向的探索。

　　比如，在正极材料方面，宁德时代解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减的难题。通过加入克容量较高（达到60mAh/g，与常见的锂电池正极材料相当）的普鲁士白材料，对材料体相结构进行电荷重排。在负极材料上，宁德时代还开发了新型硬碳材料，其独特的孔隙结构可带来克容量高、易脱嵌、优循环的优势。

宁德时代钠电池特性

　　宁德时代推出的第一代钠离子电池，在材料体系上取得了一系列突破，具备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能和高集成效率等优点。具体来看，其电芯单体能量密度高达160Wh/kg；常温下充电15分钟，电量可超过80%；在-20°C低温环境下，依然可以维持90%以上的放电保持率；系统集成效率达80%以上；热稳定性远超国家强标的安全要求等等。整体看下来，宁德时代第一代钠离子电池，虽然在能量密度上还不能和目前的磷酸铁锂电池相比拟，但部分性能上却有着明显优势，比如低温性能和快充，这一点北方朋友应该喜闻乐见。

钠离子脱颖而出的背后

　　看好钠电池的不止宁德时代一家，目前，国内不少锂电池上下游企业都在积极推动钠电池产业化，国内外有近30家企业对钠电池技术进行了布局，比如上游的格林美、中科电气，中游的中科海纳、鹏辉能源等。其中不乏取得重大进展的企业，像格林美已完成了钠离子电池材料的研发，鹏辉能源的钠离子电池样品也已出炉，预计2021年年底前可实现批量生产。

　　企业的“趋之若鹜”，让钠电池成为了一块即将出炉的大蛋糕。诱人的香气背后，可不只是钠电池的生产工艺和锂电池非常相似这一因素在推动，究其原因，钠电池的确有各方面的优势，智车派认为主要有以下几点：

　　一是资源丰富，如果和锂元素对比的话，还可以在前面加上“非常”两个字。我们用数据说话，锂在地壳中的占比约为0.0065%，而钠高达2.74％，其地下储量排在第六，分布十分广泛，盐湖和大海中随处可见。因此，对于动力电池企业而言，电池金属的矿产资源至关重要。今年3月，智车派曾报道过，作为电动汽车制造商的特斯拉，直接买下了一座位于大洋洲新喀里多尼亚的一个镍钻矿。

地壳元素占比情况

　　二是成本低廉。所谓“物以稀为贵”，钠因为资源更加丰富，价格只有锂的几十分之一，电池正极的成本可以得到大幅降低。不止如此，钠电池的负极集流体可以使用铝箔，而铝箔的成本相比铜箔更低，加上钠盐成本更低以及无需钴这种贵价金属等特性，制造成本能够大大降低。某新能源科技投资公司高管透露，与锂离子相比，钠离子有望将电池成本降低30%。

　　三是安全性高。电池安全是消费者在购车环节极为关注的点，而钠电池的安全性或许可以打消部分消费者的顾虑。具体而言，钠电池的安全性主要体现在测试环节，类似比亚迪的刀片电池，其在针刺、挤压、过充等安全项目测试中不会起火和爆炸。而且，钠电池可以在运输过程中将电量完全放空，运输安全性也更高。

　　除以上几点，钠电池的环境适应能力也十分强，高寒低温下依然能保持高性能快充，且充电速率可以做到极快。前面提到的宁德时代第一代钠电池，充电速度已经可以媲美现今的高端智能手机。

“钠锂”的未来在哪里？

　　这样说来，钠电池岂不是“六边形战士”？事实并非如此，钠电池“不光彩”的一面也是需要摊开讲的。

　　在前文中，智车派其实提到了钠电池因为化学特性等缘故，在生产和制造环节存在比较棘手的问题。尽管宁德时代通过努力改善了部分问题，但钠电池到了成品环节，仍然会存在一些不如锂电池的劣势，最主要的两点便是能量密度低和循环次数少。

　　从下面这张图可以清晰地看出，钠电池的循环次数平均在1500次左右，而宁德时代钠电池可以达到3000次，基本达到了三元电池的规格。不过，部分磷酸铁锂电池的循环次数已经可以做到6000次甚至更高的水平。如果不能解决循环次数低的问题，车主无疑会对钠电池的使用寿命甚至电动汽车的保值率产生顾虑。

各类动力电池属性对比（图源前瞻产业研究院）

　　至于能量密度，钠电池一般只能做到80-140Wh/kg，宁德时代将这一数据提高到了160Wh/kg。作为对比，磷酸铁锂电池的能量密度大概在150-220Wh/kg，比亚迪刀片电池第一代产品能量密度则为140Wh/kg。单就这一点，三元电池具备较大的优势，其主流产品的能量密度可以达到近200Wh/kg。在之前一批的新能源汽车推荐目录中，一汽集团对旗下新款红旗E-HS9进行了申报，作为一台旗舰SUV车型，E-HS9搭载的是来自宁德时代的三元电池，智车派注意到，其能量密度达到了206Wh/kg，属于量产电池中的高水准。

　　我们说，一个成熟的产品，要想大规模推向市场并成为主流，从产品属性到成本等层面均需具备均衡特质。很难想象，一款优缺点同样明显的产品可以占据市场主流。如今的磷酸铁锂电池和三元电池，之所以能“平分天下”，靠的就是各方面均衡的产品属性。相较之下，钠电池的发光点足够吸引人，但当前技术不成熟带来的劣势也异常明显。综合来看，钠电池还很难适用于主流的动力电池领域，至少现阶段如此。

　　那么，突然蹿红的钠电池就只能化身为一缕烟花吗？答案当然是否定的。智车派认为，钠电池或许从以下两条路径“出道”：

　　现阶段，钠电池完全可以尝试对能量密度或循环次数要求不高的领域，比如电动自行车或储能领域。不过，在较低的循环次数特性下，钠电池也只能面向中低端储能领域。这两大领域的市场规模十分可观，不过钠电池还需要先过铅酸电池这一关。

　　另一条路，则是抢钛酸锂电池的“饭碗”。类似宁德时代提出的方案，钠电池可以配合锂电池应用到动力电池领域。宁德时代开发出了一套AB电池系统解决方案，该方案将钠电池和锂电池两种电池按一定比例进行组合搭配，集成在同一个电池系统里，通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。因而，这套方案既弥补了钠电池现阶段的能量密度短板，又没有浪费其高功率、低温性能好的优势。业内人士认为，宁德时代的AB电池方案看似美丽，但也不能忽视中间的难度，比如这种组合方式无形中加大了SoC的管理难度。因此，钠电池能否真正量产在汽车上还有待观察。

　　说了这么多，“钠锂”的未来到底在哪里？

　　需要明确的一点是，钠电池并非革命性产品，更革不了锂电池的命。以现阶段的技术来说，钠电池对于动力电池行业而言更多是一种补充的作用。可以预见的是，短时间内我们很难见到纯钠电池“上车”，锂电池的主导地位不会被轻易撼动。至于宁德时代推出的AB电池方案，只是扩展钠电池应用空间的一道缩影。

　　动力电池的未来不属于“锂”，也不属于“钠锂”，在市场规模快速扩张和应用场景愈发细化的趋势下，不同类型的电池都将找到自己的一席之地。而钠电池，大概是那个敲开百花齐放时代大门的幸运儿。