儲能的未來會是鈉電嗎?

　　當前所有關于新能源下一代方向的目光，都聚焦于鈉離子電池。

　　隨著新能源賽道進入下半場，在強大的政策扶持、技術推動的變革和成本下降趨勢下，資本投入導致的下一代技術變革也最為迅猛。

　　而技術驅動，是新能源這個高速迭代行業最大的標簽。

　　正是這樣的高速發展周期，新能源賽道天花板比大家想都還要高，資本依然在瘋狂涌入，尋找下一個“寧德時代”或者“比亞迪”。

　　這也是為什么當前所有關于新能源下一代方向的目光，都聚焦于鈉離子電池(以下簡稱：鈉電)。

　　據高工鋰電測算，2025年鈉電池出貨量將超過50GWh，到2030年將超過1000GWh，82.6%的年復合增長率相當驚人。

　　在如今的經濟環境下，其他行業都在亦步亦趨，鈉電卻像座上一輛跑車在前進。

　　這么高增長的大蛋糕能不誘人嗎?

　　就在7月23日，某鈉離子電池上市公司只是發布公告稱，其鈉離子電池產品獲得某全球知名的汽車制造商的訂單，就引來眾多資本方紛紛關注和跟進。

　　從這個角度來說，鈉離子電池將復制鋰電池的高速發展路徑，成為未來10年內成長性最高的電池產品。

　　2023年，鈉離子電池站在了新能源下半場爆發的前夜。

　　新能源，搶灘鏖戰鈉離子電池

　　如果你現在問任何一個新能源資本或者從業者，誰會是新能源領域最大的新突破口。

　　十之八九的回答，會是鈉電。

　　而其實回看鈉電發展史，你會發現鈉電之前是個備受冷落的小眾分支。

　　鈉離子本身起步跟鋰離子電池差不多80年代同時起步的，但是受制于和鋰離子電池本身的特性差異，鈉電正極材料這塊一直產品開發不成熟，直到2015年，才有些產業化的苗頭。

　　而推動鈉離子電池的崛起，有兩個邏輯，成本和市場。

　　隨著新能源汽車對電池需求的大幅上升，帶來鋰電暴漲的神話，加上鋰資源儲量低且分布不均多種因素影響。

　　不管是龐大的市場需求還是鋰電國際供應鏈安全考慮，稀缺的鋰元素顯然無法滿足了。

　　從數據上，鋰電不僅在動力電池占比上做到了70%，而且相對成本昂貴，而鋰元素在地殼中的含量僅為0.0065%。

　　而鈉元素資源儲量是鋰元素的440倍，且分布廣泛、提煉簡單，作為鋰電池的替代品，能以鋰離子電池30%-40%的成本優勢達到鋰電池70%的性能。

　　而且價格受供需影響小，碳酸鈉常年處于 3000 元/噸以內水平。

　　巨大的市場缺口和機會，刺激著各方神經。

　　鈉離子電池開始以平替和補充的姿態出現在眾多電池企業的規劃中。

　　可以說，成本壓力，將鈉電開始推向臺前，而新能源內部很多變化也在加速這一進度。

　　首先，大量電動汽車增多，集中進行充電的話，對電網會形成很大的沖擊。

　　而這樣間斷性或者不穩定性的電能需求對于儲能電源就會有比較高的需求。

　　而同時獨立儲能增長愈發明顯，這就讓儲能對儲能電池循環壽命、產品安全穩定性等方面提出全新的需求。

　　這讓原先以價格為絕對導向的儲能供應鏈體系，慢慢轉向以質量和成本為主的生態。

　　這樣的市場需求端變化，讓以成本和安全為優勢的鈉電等來最好的風口。

　　市場是最好的結果呈現。

　　《中國鈉離子電池行業發展白皮書(2023 年)》在書中預測到 2030 年鈉離子電池的實際出貨量將達到347.0GWh，屆時最大的應用領域將是儲能。

　　行業預計，豐富的大儲項目儲備量有望保障2023年后大儲裝機，全球儲能池及系統出貨量也同步爆發式增長，最有潛力的鈉電的發展充滿蓬勃的預期。

　　換句話說，鈉離子電池，這是一個非常有前景、規模大、天花板高的市場。

　　但群雄逐鹿，誰能問鼎，才是每個玩家最想知道的答案。

　　鈉離子的崛起和硫酸鐵鈉的凸顯

　　鈉電池的賽道上，市場的預期和資本的燥熱，幾乎已經成了明牌。

　　但不管入局玩家有多少，產品基本繞不開鈉電正極材料的三大技術路線：層狀氧化物，聚陰離子化合物，和普魯士藍(白)。

　　鈉離子正極材料分類 圖源：東亞前海證券

　　普魯士類化合物方面，由于制備結晶化及熱失控后產生有毒氣體等原因，所以目前產業化進度較慢。

　　對于剩下兩者，層狀氧化物類比鈉電三元，能量密度高，聚陰離子化合物可以類比鈉電池的鐵鋰，循環壽命長、安全性高，但是能量密度比層狀氧化物稍微低一些。

　　具體來看，層狀氧化物在結構上可類比為鋰電中的三元材料，比容量相對較高，同時其工藝流程與三元材料接近，所以產業化更快。

　　層狀氧化物結構圖 圖源：《鈉離子電池儲能技術及經濟性分析》

　　但是作為鈉電最大應用場景，儲能和低速電動車領域，客戶最關心卻還是安全性、壽命全周期、成本優勢、低溫充放電等。

　　拿低溫充放電這點來說，即便使用和儲能場景在漠河這樣中國最冷的地方，也能保持質量和供能穩定。

　　可以說，鈉電很像公司里那種一線骨干，對任何場景不挑剔，還靠譜穩定。

　　一句話，鈉電的高安全、長壽命、相對便宜特性能否發揮，甚至安全性能否全面超越磷酸鐵鋰電池，才是鈉離子電池能否在儲能領域得以廣泛應用的最終決定因素。

　　而相關業內人士分析，若鋰礦價格進一步降低至30萬元/噸以下，層狀氧化物的成本優勢將很難體現。

　　從這個維度上來說，降低全生命周期用電成本，才是實現鈉電應用最大化的核心價值。

　　所以這時候來看聚陰離子路線，很多優勢便能浮現出來。

　　聚陰離子導電性較差，能量密度較低，這些都是沒法避開的短板，但其具有堅固且開放的三維網絡結構，其克容量達80-130 mAh/g。

　　這樣好處在于結構穩定性好，儲鈉動力學快，工作電壓高，原料成本低，且具備最長的理論循環壽命。

　　業內也給出一組預測的數據。

　　按現在產業化節奏，24年是鈉電經濟性拐點，25年與鐵鋰儲能性能持平，26年成熟進入大規模放量階段。

　　這樣以磷酸鐵鋰為參照，可以清晰看到層狀氧化物和聚陰離子在2025年完成產業規模化后路徑演化。

　　可以看到，除了能量密度率略有差異，聚陰離子具備更誘人的性價比。

　　我們以行業一個極致案例來做個說明。

　　眾鈉能源。

　　在4月發布了基于聚陰離子的硫酸鐵鈉路線首款鈉電產品，聚鈉1號。

　　圖片來源：眾鈉能源

　　來看下具體參數，電芯能量密度122Wh/kg，PACK 整包2C循環1500次，還通過了針刺、擠壓等安全測試。

　　但是價格做到極致的599元，對應0.45元/Wh(含稅)。

　　某種程度，才是鈉離子電池潛力所在，一旦完成技術突破和產業化后的硫酸鐵鈉產品，性價比高得驚人。

　　而圍繞著硫酸鐵鈉，一條鈉電池最有成長性的產品路線，正在浮現。

　　硫酸鐵鈉的壁壘，比想象中高太多

　　我在溝通的時候，當面問過眾鈉市場負責人余博，599這樣的價格，真的不是用虧本來搶占市場占有率嗎?

　　相信這是所有人的疑惑。

　　但答案卻出乎意料，即便到了這個價格，依然能保持硫酸鐵鈉產品的利潤率。

　　這其實是一件打破認知的事情，要知道實現這樣價格產業化，并不一件只靠鈉原料成本就能做到的。

　　而且還要做到極高的安全性。

　　眾鈉首款硫酸鐵鈉電池，在第三方權威機構順利通過了對目前市售鋰離子電池極具挑戰的針刺實驗，全程不起火、不爆炸。

　　硫酸鐵鈉也成為了截至目前國內公開報道中率先通過此項實驗的鈉離子電池。

　　可以說，在硫酸鐵鈉電池面世前，都認為磷酸鐵鋰已經是新能源電池天花板，但現在安全格局已經開始改變。

　　眾鈉戶儲電芯于23年Q4上市，已獲客戶定點，能量密度125Wh/kg，循環壽命5000次+，大儲方形電芯也將于24年Q4上市，循環壽命8000次+，且都具備低成本優勢。

　　而且實驗室還向能量密度≥140Wh/kg、循環性能≥13000圈的性能指標發起沖擊。

　　要知道，鈉離子電池也有他的“不可能三角”，即在能量密度、循環性能和安全性方面似乎不可兼得的。

　　但硫酸鐵鈉卻好像打破這個魔咒。

　　不僅循環壽命大于8千次，還不易析鈉，針刺、擠壓、過充放不起火不爆炸，成本方面，規模化量產成本也能做到小于0.35元/Wh。

　　可以說低成本、高安全、長循環優勢都兼具，特別適用于大規模儲能和低速電動車。

　　雖然目前鈉電池的能量密度，與磷酸鐵鋰電池還存在一定的差距，但因為儲能場景對空間要求不高，能量密度對鈉電的儲能場景算不上什么短板。

　　特別是隨著儲能快速增長，電化學儲能的安全問題尤為突出，電化學儲能電池的熱失控會導致燃燒爆炸，熱失控的蔓延會進一步導致儲能電站火災及二次災害發生。

　　安全，是儲能不能妥協的底線。

　　這個維度上，硫酸鐵鈉是當前安全系數最高的解決方案了。

　　而且還有一個很容易被忽略的點，硫酸鐵鈉可以說是國內最貼近雙碳環保內核的技術路線了。

　　因為隨著我國化學工業長期迅猛發展，產生的磷石膏等大量廢硫酸鹽對環境造成危害已成為日益嚴重的問題，如何有效地綜合利用這些廢硫酸鹽已迫在眉睫。

　　而未來這些工業廢料將被最大程度應用到硫酸鐵鈉電池中，成就鈉電的生態閉環。

　　那么一個更深入的問題在于，如果真的是如此性價比的路線，為什么國內只有眾鈉一家硫酸鐵鈉路線鈉電公司。

　　這點上，眾鈉的首席科學家趙博告訴我，硫酸鐵鈉作為一種優勢兼備的鈉電路線，入局玩家很少，在于這不是一種能輕易踏入門檻的技術路線。

　　從聚陰離子體系三維結構來看，這種材料全部是三維的立體結構，非常適合于儲鈉。

　　聚陰離子晶體結構 圖源：《聚陰離子型電池正極材料研究進展》

　　這個材料本身有一個缺點，它本身的導電性不是很好，所以如何提升它的導電性，是硫酸鐵鈉最大的科技難點。

　　反過來，正是由于很高的技術壁壘，一旦攻克就把鈉電的很多不利因素最大程度給降低了。

　　在電芯層面，眾鈉通過結構穩定型正極材料+高性能硬碳+新型隔膜+寬溫域、阻燃電解液來解決。

　　系統層面，通過低發熱電芯+碳鈉米管+PACK結構優化+高效熱管理+大數據管控+合理系統設計使用來實現儲能系統的安全性。

　　這樣在電芯層面，能以低成本易制備正極材料+低成本負極，用首創全固態預混+低溫燒結，實現硫酸鐵鈉瓶頸突破。

　　硫酸鐵鈉工藝流程圖 圖源：眾鈉能源

　　這并不一件靠運氣就能突破的結果，所有硬核科技的本質就是來自一步一步的緩慢積累，而在風口節點爆發。

　　眾鈉能源雖然成立時間不長，研發團隊卻是從2016年開始，七載磨一劍，圍繞聚陰離子技術路線，進行鈉電正負極材料和電化學體系的潛心研發。

　　有包括來自：蘇州大學、南京大學、廈門大學、福州大學、浙江大學、中科院鈉米所等國內6所雙一流高校的聯席科學家團隊。

　　這樣的團隊背景，加上蘇州大學能源學院等研發平臺，才實現了多項行業認證的核心鈉電專利技術突破。

　　比如在高性能正極材料制備中，正極的聚陰離子型鐵基材料與碳基復合材料，生產過程無需溶劑參與合成，這樣生產工藝就相對環保。

　　而且相比于鋰電和層狀氧化物燒結溫度700-800度，其只需要400度以下即可完成燒結，另外不產生任何污染和副產物，原材料能達到100%利用。

　　甚至在實驗室可以做到140wh/kg的水平，工程電芯在技術上也可以滿足120wh/kg，2C循環大于6千圈，5C持續溫升小于13攝氏度。

　　所以，我們現在看到能產品化的硫酸鐵鈉是這樣的：原料友好，價格也較低;單次燒結，工藝簡化;節能燒結，能耗較低;安全環保，利用率完美。

　　但背后卻是科技和產業鏈上無數次嘗試和攻克后的最終呈現。

　　而最后的閉環考驗，就是能否進入高效且大規模的產業化。

　　新能源，該有新玩法了

　　時至今日，鈉電依然有很多問題等待解決，但有一點，毋庸置疑。

　　2023年，鈉離子電池即將迎來產業化元年。

　　以眾鈉為例，鈉電大規模的商業化比預期中的更快，更好。

　　據眾鈉能源常務副總裴滿介紹，眾鈉產業化團隊已在鎮江新區落地首條硫酸鐵鈉萬噸級正極材料量產基地，并計劃于2023年年內建成與之配套的2GWh電芯產線。

　　廣德電池項目總投資100億元，包括20Gwh鈉離子電池電芯及10Gwh鈉離子電池系統，全面達產后，將實現年產值超百億元。

　　這樣的高速擴張，也為硫酸鐵鈉路線培養近十家核心配套供應商的產業鏈生態，讓眾鈉能源將成為業內首批向市場提供鈉離子電池能源解決方案的企業之一。

　　當前，眾鈉能源已實現首批鈉電儲能模組落地。

　　之所以能這么高效產業化，是因為鈉離子電池主要的應用場景就在儲能，儲能最關注的是高安全，這點上，恰恰是硫酸鐵鈉電池最強點。

　　并且對比來，看鈉離子電池相比鋰電成本會降低20%以上，經濟性能比現在應用的磷酸鐵鋰會有大幅度的提升。

　　對比鉛酸來看，優勢更明顯。

　　有人笑稱，鈉電落寞30年，卻用3年趕上鋰電30年產業化。

　　但所有要在鈉離子賽道突圍的企業都要明白一個關鍵問題，到底什么才是自己護城河和成長閉環。

　　對此，眾鈉創始人夏剛有一個觀點，我認為值得和各位分享。

　　“在鈉電領域，產業會形成一條“余弦曲線”，即在產業鏈上形成電化學基礎研究、粉體材料工程、材料燒結制備、電芯開發設計、電芯極限制造、結構開發設計、模組PACK量產、系統集成能力、創新商業模式的九個價值節點。”

　　而入局企業要深刻認知到自身優勢，方能知道在哪里構筑自己的長板。

　　

08

 

　　從微笑曲線到余弦曲線 圖源：眾鈉能源

　　對于眾鈉來說，以電化學基礎研究、電芯極限制造、創新商業模式這三個高附加值節點，構筑好了自己城墻，下面就是等待時間成長了。

　　而決勝盤依然在大儲賽道。

　　2022年我國電化學儲能裝機量為3269.20 兆瓦，同比增長 91.23%。

　　可以說儲能發展態勢非常迅猛，各地發布的儲能規劃目標已超過國家“十四五”規劃目標。

　　但儲能項目分布越來越廣、規模越來越大，儲能電站的安全風險也隨之增大。

　　在鋰電的先發優勢下，安全性相對較好的磷酸鐵鋰曾被認為儲能的最好方案，但進入交付階段后，安全性依然在處于考驗存疑階段。

　　就在21年的4月，北京某磷酸鐵鋰儲能電站發生火災事故。而且救援過程中，電站突發爆炸，造成2名消防員犧牲，1名消防員受傷，電站內1名員工失聯。

　　可謂慘烈，而隨著這樣血的教訓后，國家標準《電化學儲能電站安全規程》加速出爐，并在7月1日的正式實施。

　　安全，成為儲能發展的最不能動搖的底線。

　　硫酸鐵鈉，將是以安全為新生態的儲能領域最優解決方案之一。

　　雖然鈉基離子電池原材料成本相對磷酸鐵鋰體系將降低 30%-40%，但所有鈉電玩家一定要有個清醒的認知。

　　鈉電資源豐富度足夠，那么上游材料商的壟斷性質不復存在，競爭將發生重構。

　　這一切將導致未來鈉電領域不再追求極致的能量密度。

　　這就要求，誰能進一步改進鈉離子電池的結構和工藝，提高其循環壽命和極致安全性，降低儲能電站的度電成本，誰就將在這場即將到來鈉電儲能戰爭中率先搶灘登陸。

　　這就好比買一件衣服，它不一定貴也不一定便宜，合適才是最好的。

　　更安全，更性價比的硫酸鐵鈉，終于等來最好的時候。

　　最后，我想到夏剛說過這么一段話：

　　“在奮進探索的道路上，橫亙著一條河流，鈉電新勢力必須在負極產業化這座橋梁搭成之前有限的時間窗口內，完成技術、團隊、組織和產能的全方位準備，趕到岸邊，才能搶到與已等候多時的鋰電巨頭同場競技的參賽權。”

　　新能源大賽道，一直是條長長的坡，隨著雪球越滾越大，等待許久的鈉電池終于到了發展的黃金節點。

　　有人迷惘，有人高潮，有人懷疑，有人徘徊。

　　但時間最終會獎勵那些腳踏實地的趕路人。

作者：