动力电池结构和原理

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2021年7月，宁德时代发布了第一代钠离子电池，电芯单体能量密度达到160Wh/kg，直逼磷酸铁锂，震惊了业界。彼时，钠离子电池平替锂电池的声音甚嚣尘上，宁德时代也表示已经启动钠离子电池产业化布局，计划在2023年形成基本产业链。

而后在过去的一年多的时间里，宁德时代的钠离子电池逐渐没了声音，直到前不久才再度被人问及。2023年2月7日，宁德时代通过互动平台回复表示，公司正致力推进钠离子电池在今年实现量产化。

2023年汽车行业会迎来钠离子电池的装机应用吗？已经被高价“锂”折腾的死去活来的汽车市场亟需一场拯救，钠离子电池会是那个“白衣骑士”吗？

在过去一年，新能源车的频繁调价行为，已成为如今汽车行业的常规现象。消费者遭遇新车交付周期长、接连调整终端售价的背后，原材料上涨、工厂产能受限，也成为了主机厂和供应商们的最大困扰。而影响原材料供应最大的阻力，除了近几年的“芯片危机”以外，锂电池也是其中最大的拦路虎。

公开资料显示，截止目前，国内交易商的碳酸锂均价依然维持在450000元/吨上下，虽然相较于去年11月峰值有所回落，但总体上依然保持着高价水平，这无疑给主机厂和供应商带来持续的压力。

据中国汽车动力电池产业创新联盟、中商产业研究院所数据显示，在动力电池细分生产情况上，2022年12月，我国三元锂电池产量达18.5GWh，占总产量35.2%，同比增长61.5%，环比下降20.5%；磷酸铁锂电池产量33.9GWh，占总产量64.6%，同比增长69.0%，环比下降13.0%。1-12月，三元锂电池累计产量212.5GWh，占总产量38.9%，累计同比增长126.4%；磷酸铁锂电池累计产量332.4GWh，占总产量60.9%，累计同比增长165.1%。

从数据综合来看，2022年国内以金属锂为原材料的三元锂电池和磷酸铁锂电池，所占据的市场份额高达99.8%。不过，伴随着碳酸锂居高不下的市场售价，以及全球范围内金属锂储能稀缺的问题，国内动力电池产业必定要另辟蹊径，寻找新的替代方案。而目前行业呼声最高的，就是以金属钠为主要原材料的钠离子电池。

“锂离子电池被逐步取代是一个必然的趋势，一是我国锂资源比较稀缺，相关企业正在面临原材料价格上涨的巨大压力；二是锂电池回收难度达，随着动力电池报废潮的来临，可能会造成新的污染。”汽车行业分析师张翔告诉猫头鹰车志。

从2020年开始，市场需求旺盛导致锂价飙升，成为钠电再次进入人们视野的直接原因。从渗透率来看，钠电目前产业处于导入期，尚未进入成长期，目前产业链的发展还不够成熟，但前景可观。

另外在“双碳”政策背景下，国家相关部门也高度重视新型电池产业发展，这在一定程度上提升了行业积极性——据天风证券相关研报显示，截至目前国内已经有多家企业致力于钠离子电池的研发，其中包括宁德时代、尚未上市的中科海钠、浙江医药持股40%的钠创新能源、鹏辉能源、欣旺达、多氟多以及山东章鼓等。

山东某电池生产企业负责人向猫头鹰车志表示：“新型电池从研发到量产需要一个过程，也需要市场检验。但在国家政策指引加上头部玩家的参与，钠离子电池和储能技术未来发展前景广阔，应用场景将率先在储能市场起步。”

相关资料显示，截止2023年1月，全国钠电已规划产能达到48GWh，对比2025年的需求88GWh，依然供不应求。正极材料累计规划年产能82.7万吨，负极材料累计规划年产能15.4万吨，负极材料产能尚未放量。

对于钠电未来市场规模化的前景，不少证券公司也做出了预测。

其中浙商证券表示，钠电目前主要三大应用场景是A00电动车、储能、替代铅酸电池，预计2025年钠电需求总量可以达到88GWh，2030年钠电需求可以达到378GWh。

中邮证券测算整体上则低于浙商证券，表示预计到2025年国内钠电总需求量为61GWh，2030年292GWh，2022-2030年年复合增长率为82.5%。

猫头鹰车志观察到，总体而言，各大券商目前对市场规模的预期，普遍都是2025年大约在70GWh的数量级，2030年大约是350GWh左右的数量级。

对于主机厂和供应商而言，在动力电池上面降本是新能源车普及的第一性原理，但在市场需求急速增长的情况下，锂电池生产重要原材料碳酸锂供给存在刚性，使得成本居高不下。

据Benchmark Minerals机构预测，全球锂需求量将在2030年增至200万吨LCE（碳酸锂当量）以上，到2035年增至300万吨LCE。从目前的产能规划来看，碳酸锂将持续供不应求，产能缺口逐渐扩大。

此外，锂资源的供给结构也不平衡，权威数据显示，目前全球已探明锂资源为8900万吨，我国占比5.7%，全球锂资源储量2200万吨，我国占比6.8%，且绝大多数又是卤水型锂资源，品质低、开采难。因此，即便国内的锂电产量占据全球的60%-80%，但80%的锂原料仍依赖于国外进口。相比之下，钠作为全球第七大金属元素，不仅储能丰富，且分布于全球各地。

与锂电相比，钠电的最大优势就是成本低，且在安全性、低温性能上也更好。不过，相比于锂电，钠电在能量密度上还有着明显劣势。

目前，市面上磷酸铁锂电池的能量密度，普遍在200-350Wh/kg，而钠电大约是100-150Wh/kg。譬如，国内首家钠电企业中海科钠的产品能量密度为145Wh/kg，宁德时代公布的下一代钠电，其能量密度才有望突破200Wh/kg；此外，钠电的使用寿命较低，锂电的循环寿命大于3000次，而钠电的循环寿命大于2000次。

钠电的能量密度不及锂电，这就意味着同等能量密度下的动力电池包，钠电的体积会更大。因此，当前钠电的主要应用场景，主要以两轮电动车、手机平板、四轮低速代步车等为主。而对于动力电池应用要求严苛、市场覆盖率最广的乘用车市场，显然不占优势。

锂电市场供不应求，钠电市场又有着绝对的价格优势，但是押注钠电的公司却引而不发，都在努力寻找商业化应用上的新突破。

在去年11月钠离子电池产业链与标准发展论坛上，宁德时代官方负责人黄起森表示，“目前钠电已经可以满足续航在400公里以下的车型。”

据了解，宁德时代通过首创的AB电池集成技术，有望让钠电的应用范围扩展至500公里续航车型，这意味着钠电在续航里程上有实现了新突破。而根据最近宁德时代向外界释放的消息，钠电的确在有条不紊的进行当中。

除了宁德时代以外，像鹏辉能源、中科海钠、多氟多等很多新能源企业也已经开始大力研发钠电。

钠电平替锂电的时代似乎真得就要到来了！

然而事实真的如此吗？

对此，业内也有不同的声音。

比如，对于未来技术路线走向，比亚迪董事长王传福就指出，要坚持磷酸铁锂作为动力电池的这一路线。

在去年9月份举办的中国新能源汽车发展高层论坛上，王传福提到，“国内目前发现了很多锂矿，只是开采没那么快，但市场增长很快，出现了供应紧张，我国锂资源总体是够的，可以满足全国3亿多台汽车全面电动化的需求。钴资源全球都很稀少，我国探明的钴矿仅13万吨。”

业内人士认为，王传福可能是基于当前钠电未形成规模化效应的市场环境下，而做出的临时性看法。实际上比亚迪一直没停止对钠电的开发。值得一提的是，去年有多家媒体报道称，比亚迪全新微型车海鸥将采用钠电，并将于今年第二季度开始实装。

相信随着开发进展上的不断突破，以及得到市场化应用越来越广，钠离子电池在汽车领域的曙光或将很快到来。

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