中國儲能網(wǎng)訊：在儲能領域，業(yè)界已經對鈉電池“很上心”。
2月1日，?；履茉赐瞥龅谝淮c離子電池。抓緊研發(fā)鈉電池，儼然成為當前眾多電池企業(yè)的“集體性行為”。
“鈉電池”讓鋰電池企業(yè)安心。寧德時代董事長曾毓群曾表示“以前鈷的價格炒得很兇，我們就拼命搞無鈷，鎳炒起來后我們做無鎳?，F(xiàn)在鋰的價格在炒，我就搞一個鈉，我覺得氯化鈉炒不起來，因為鹽很多?！?
鈉電第一次公開亮相，來自于就是來自于鋰電池巨頭寧德時代。2021年5月28日，寧德時代發(fā)布了第一代鈉離子電池，電芯單體能量密度達到160Wh/kg，直逼磷酸鐵鋰。
寧德時代擘畫的鈉電池藍圖，吸引更多電池企業(yè)跟隨進來，尤其是2023年開局，產業(yè)化提速明顯。
億緯鋰能于2022年12月15日發(fā)布第一代大圓柱鈉離子電池產品，能量密度為135Wh/kg，循環(huán)次數(shù)達到2500次。公司計劃到2026年將鈉離子電池能量密度提升至140-160Wh/kg，并實現(xiàn)萬次循環(huán)，成本能夠降到0.2元/Wh的水平。
蜂巢能源于2022年12月22日公布第一代鈉離子電池原型樣件已經完成開發(fā)，能量密度110Wh/kg。公司第二代鈉離子電池產品正在開發(fā)，預計2023年一季度完成設計定型，能量密度為135Wh/kg；2023四季度計劃完成160Wh/kg的鈉離子電池開發(fā)，預計循環(huán)壽命超過2000次。
星恒電源于2023年1月12日發(fā)布具有超長壽命、超快充電、超遠續(xù)航、超準顯示、超級安全、超高性價比等優(yōu)勢的星恒第一代鈉離子電池—“超鈉F1”， 可常溫循環(huán)2000次。星恒電源已掌握鈉離子電池關鍵技術專利，已獲得5篇授權、16篇實審專利技術，擁有鈉電自主知識產權。
2023年1月，總投資10億元在鎮(zhèn)江市大港保稅區(qū)投建5萬噸NFS鈉離子正極材料制造基地簽約落地，這是眾鈉能源打造的全球首個硫酸鐵鈉正極材料萬噸級量產基地，預計2023年下半年建成投產。此外，眾鈉能源旗下泰州海陵基地5GWh電池系統(tǒng)量產項目在建，以及5GWh鈉離子電池示范量產基地正在啟動中，總計規(guī)劃產能10GWh，將于2023年下半年相繼建成投產。
短短1個多月內，億緯鋰能、蜂巢能源、眾鈉能源、?；履茉础⑿呛汶娫吹绕髽I(yè)在鈉電池領域動態(tài)不斷。此外，孚能科技也計劃于 2023 年推出其第一代鈉離子電池產品。
“2021年，鈉離子相關材料還很難供應到公斤級；2022年，鈉離子材料已可供應達數(shù)十公斤。”中南大學唐有根教授曾在2022高工儲能峰會上預判，鈉離子電池量產過程會在鋰電的“肩膀”上縮短很多，或許3-5年將迎來產業(yè)化。
2022年以來，業(yè)界也不斷釋放鈉離子電池量產信息。中科海鈉·阜陽全球首條GWh級鈉離子電池生產線于2022年11月29日產品下線；寧德時代表示要在2023年實現(xiàn)鈉電池產業(yè)化；傳藝科技在2022年9月中試產線投產，在2022年底至2023年初正式投產2GW；華陽股份通過與中科海鈉合作，在2022年9月底電芯廠投產，預計2023年初開始量產；維科技術通過與浙江鈉創(chuàng)合作，計劃在2022年底完成中試，2023年6月投產2GW……
2023年，鈉離子電池量產呼之欲出。
鈉離子正極：三種路線各有所長
備受產業(yè)關注的鈉離子電池正極材料，目前基本上包括三種類型：層狀過渡金屬氧化物（簡稱“層狀氧化物”）、普魯士藍類、聚陰離子型化合物。
目前鈉離子能夠最先實現(xiàn)產業(yè)化應用是層狀氧化物正極材料。目前該種路線材料的制備與鋰電池體系部分相通，相較其他路線，更容易實現(xiàn)量產應用。而業(yè)界認為，聚陰離子型化合物正極材料相對能量密度最有希望突破。
中南大學唐有根教授認為，目前這三種體系各有所長，層狀氧化物技術成熟，普魯士藍類化合物成本低，聚陰離子型化合物功率密度高，適用于高功率輸出設備需求。
從目前市場上幾個受關注公司的角度來看，鵬輝能源、眾鈉能源、山東章鼓、鈉創(chuàng)新能源等在聚陰離子材料上布局明顯。普魯士藍材料布局公司則包括寧德時代、湖南立方、浙江星空鈉電和超鈉新能源。中科海鈉和鈉創(chuàng)新能源采用了層狀氧化物的技術路徑。
寧德時代第一代鈉電池便采用了普魯士藍類材料，這種材料能量密度上限高，但循環(huán)性能稍差。普魯士藍類材料最致命的問題是生產加工過程中處理不當極易形成結晶水，該問題目前仍是行業(yè)難點。寧德時代同時布局層狀氧化物，以鞏固龍頭地位。
布局鈉離子電池的鵬輝能源，目前有3個團隊在做鈉離子電池的研發(fā)工作，包括層狀氧化物、聚陰離子體系等正極路線，還延伸至負極硬碳。當前鵬輝能源重點攻堅的聚陰離子產品具備較高的能量密度、穩(wěn)定性及循環(huán)壽命。負極方面，鵬輝能源持有成都佰思格8.33%股權，后者負極硬碳已實現(xiàn)小批量出貨，縱向延伸有助于保障關鍵材料供應、提升盈利水平。
眾鈉能源以硫酸鐵鈉電池研發(fā)制造為主。在鈉電池性能上，眾鈉能源已實現(xiàn)實驗室電池能量密度160wh/kg，工程電芯120wh/kg，兼具極佳的高低溫及倍率性能。當前眾鈉能源已實現(xiàn)首批鈉電儲能模組和低速兩輪車PACK下線。
欣旺達與南開大學合作設立院士工作站共同研究新型鈉離子電池等關鍵材料及技術。公司擁有鈉離子電池補鈉、鈉離子電池及制備的多項專利，公司鈉離子電池專利工藝多為將金屬鈉或者鈉鹽以液態(tài)形式添加至負極極片，補鈉后的鈉電池在循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能、和能量密度等方面有部分改善。
有觀點認為，聚陰離子材料則是公認結構穩(wěn)定、循環(huán)壽命高。釩基聚陰離子材料潛力更大，但由于釩也是制備液流電池的主要原材料，近幾年價格也有所上漲，且具備毒性，產量并不穩(wěn)定，相對而言，鐵基目前更具性價比。
唐有根則表示，磷酸釩錳鈉正極材料技術可引入電負性大的F元素取代，提升工作電壓和能量密度；增大Mn含量或引入Cu，F(xiàn)e等進一步降低釩含量，降低成本。
中科海鈉對外表示，目前鈉離子電池技術路線百花齊放，有聚陰離子、普魯士藍還有層狀氧化物，最終會通過市場驗證，就像磷酸鐵鋰和三元材料的爭論。
鈉離子負極：國內硬碳性能緊追海外
與鋰離子電池一樣，鈉離子電池的負極材料同樣是碳材料。主要分為硬碳和軟碳，軟碳成本比較低但是它的性能不足，現(xiàn)在軟碳技術尚在進一步改進提升，硬碳技術探索已經初見成效?？梢哉f，生物質基硬碳最具優(yōu)勢。但行業(yè)尚處于發(fā)展初期，個別企業(yè)具備技術優(yōu)勢。
高工產業(yè)研究院（GGII）調研發(fā)現(xiàn)，硬碳前驅體路線多樣，又可以分為生物質類、樹脂類、化工原料類等，其中生物質前驅體因為來源廣泛、性價比高成為主流前驅體路線。生物質前驅體生產工藝難度小，但篩選合適前驅體和穩(wěn)定批量供應難度大。此外，目前已有樹脂和無煙煤混合硬碳研發(fā)技術，該技術產品性能好、成本低，供應穩(wěn)定，未來有望成為市場主流應用技術路線之一。
GGII分析認為，當前鈉離子硬碳負極材料仍具有一定產業(yè)化難度，主要體現(xiàn)在以下幾點：
1）生產工藝適配性差：不同的原材料需要不同的工藝適配，工藝適配難度大；
2）原材料批次一致性差：不同原材料年份、產地、甚至部位不同，都會影響硬碳質量，例如：椰殼的年份和產地不同，采用椰殼的內層和外層，得到的硬碳也不同，批次一致性難保證；
3）成本高企，國內硬碳材料依賴日本進口，而進口硬碳材料價格約15-20萬/噸，若選擇國外硬碳產品為鈉離子電池負極材料，則相對成熟的磷酸鐵鋰電池沒有成本優(yōu)勢，進而影響鈉離子電池產業(yè)化進程。
值得注意的是，從參數(shù)上看，目前國內硬碳材料參數(shù)與國外硬碳材料參數(shù)相當。但是根據(jù)國內電池企業(yè)測試結果反饋看，國外硬碳材料的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能更好。但是國內產品成本優(yōu)勢明顯，再加上國內企業(yè)更貼近客戶，國內企業(yè)有望加速硬碳產品技術研發(fā)，國內硬碳產品性能有望追上國外產品性能。
隨著硬碳負極材料成本逐步下降，技術不斷發(fā)展，有望促進鈉離子電池產業(yè)化，鈉離子電池2023年有望實現(xiàn)產業(yè)騰飛。
鈉電儲能勝算幾何？
2022 年 10 月，中國能建中標三峽能源安 徽阜陽市 300MW/600MWh 儲能項目，其中包括 30MW/60MWh 鈉離子電池儲能單元，是當前國內最大規(guī)模的鈉離子電池儲能項目，相較此前投運的中科海鈉 1MWh 鈉離子電池 儲能示范項目，在規(guī)模大幅提升，將加速鈉離子電池從示范走向運用。
全球鋰價從2021年7月一路飆升，直到2022年末，才稍稍下跌，止住暴漲趨勢。鋰價高企，鈉離子電池得到國家政策支持，優(yōu)勢開始顯現(xiàn)。
2022 年 7 月，國家能源局下發(fā)征求意見稿中強調，中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池；選用梯次利用動力電池時，應進行一致性篩選并結合溯源數(shù)據(jù)進行安全評估。
發(fā)展鈉離子電池不僅有望緩解因鋰資源短缺及分布不均引發(fā)的儲能發(fā)展受限的問題，還有眾多業(yè)界人士認為，鈉離子電池與鋰離子電池相比，除了能量密度外， 在成本、低溫性能、安全性方面或更具優(yōu)勢。
相較鋰電儲能，鈉離子電池正負極材料、集流體均更具成本優(yōu)勢。其中鈉離子電池將集流體從銅箔換成鋁箔，正極可以放電至 0V 而不會影響后續(xù)使用，使其在運輸和保存過程中更安全，降低了電池的儲運成本。
據(jù)相關測算，當前鈉離子電池的初始容量投資在 500-700 元/kWh， 若循環(huán)次數(shù)在 6000 周時，鈉離子電池儲能系統(tǒng)度電成本可實現(xiàn) 0.217-0.285 元/kWh；當循環(huán) 次數(shù)在 8000 周時，鈉離子電池儲能系統(tǒng)度電成本可下探至 0.2 元/kWh 以內。據(jù)中科海納估計，Cu-Fn-Mn 基鈉離子電池原材料最終成本相對磷酸鐵鋰 / 石墨體系將降低 30%-40%。
目前，寧德時代鈉離子電池能量密度最高已達160Wh/kg，直逼磷酸鐵鋰電池，為鈉離子電池產業(yè)化應用奠定基礎。
高工儲能分析，未來若能進一步改進鈉電池生產結構和工藝，提高正負極材料利用率，降低材料成本和生產制造成本，則可提高儲能系統(tǒng)的循環(huán)壽命，并進一步降低儲能電站度電成本，在大規(guī)模儲能商業(yè)化應用有較大前景。
