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去年底寧德時代供應商大會,創始人曾毓群激情獻唱《光輝歲月》。“自信可以改變未來”的歌聲中,沉寂已久的鈉電池重返聚光燈下。
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曾毓群一展歌喉
大會上,寧德時代向合作伙伴承諾:2026年大規模應用鈉電池,覆蓋乘用車、商用車、換電和儲能四大領域。
不同于面向客戶的產品發布會,供應商大會的目的就是給上下游吃定心丸。
看似提供了一張量產時間表,實則是一封面向產業鏈的“動員令”:大哥已經準備上了,兄弟們要大膽投入。提前備足產能,別怕沒有訂單。
蹉跎五年多,鈉電池這次似乎要來真的了。
遲到四年的熱鬧
寧德時代第一次對鈉電池動手,是在2021年7月。
時值新能源汽車市場大爆發,有別于鋰電池的鈉電池高調發布,頗受市場關注。但實際上,寧德時代那場發布會時長只有10分鐘,與其說產品發布,更像是技術方案的一次驗收報告,給產業界留下了巨大的想象空間。
鈉和鋰在元素周期表中同屬第一主族,化學性質極為相似。因此,鈉電池和鋰電池的工作原理也基本相同:
充電時,電池內部的鈉離子從正極脫出嵌入負極;放電時,鈉離子從負極脫出返回正極。這種金屬離子在兩極之間穿梭搖擺的電池,也被形象稱為“搖椅式電池”。
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充放電過程中,電池內部鈉離子的運動方向,外電路電子運動方向相反
和鋰電池相比,鈉電池生來就有兩大優勢:
一是原材料量大管飽,地殼中鈉的含量約等于鋰的400倍,卡脖子風險約等于零。二是天然的低溫性能,零下20度也不用擔心電量跳水,可以完美應對電動車冬季續航不足問題。
最關鍵的還是成本低。鈉電池主要采用層狀氧化物、聚陰離子化合物和普魯士藍三種正極材料,相比磷酸鐵鋰和三元鋰電池常用的鎳、鈷等材料,成本低很多。
按照伍德麥肯茲的數據[1],關鍵礦產價格上漲10%,磷酸鐵鋰電池的成本會上漲3.2%,而鈉電池成本只會上漲0.8%,對原料市場波動的敏感度更低。
因此對動力電池廠商來說,鈉電池最吸引人的地方就是成本波動小,利潤空間更加穩定。這也是寧德時代多次站臺鈉電池的關鍵因素。
過去幾年,鈉電池每次高調登場,都是因為碳酸鋰價格上漲。
2021年寧德時代PPT首發鈉電池,大背景就是電池原材料碳酸鋰價格上行,從年初約5萬元/噸一路飆漲至驚人的60萬元/噸高點。
上游鋰礦賺得盆滿缽滿,下游生產商苦不堪言。寧德時代發布鈉電池,一度被產業界解讀為向上游壓價。
有了寧德時代帶頭,其他生產商自然也不會閑著。2023年,國內數十個鈉電項目密集落地,總投資額超過千億元,鈉電池行業規劃產能直逼500GWh,形勢一片大好[2]。
沒想到電池級碳酸鋰經過一年瘋漲,2023年迅速下探,每噸單價跳水到10萬元附近,原本打算擼起袖子大干特干的電池廠見好就收,鈉電池又回到了無人問津的狀態。
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2023年鋰價劇烈下跌
直到去年4月,寧德時代發布鈉電池品牌“鈉新”和對應的乘用車鈉電池。按照官方說法,鈉電池在零下40度能夠保持90%可用電量,電池壽命高達10000次循環,12月正式量產。
有意思的是,寧德時代發布會開完兩個月,碳酸鋰價格就開始猛漲。去年6月以來,碳酸鋰價格從6萬元/噸漲至近14萬元/噸,漲幅超過100%。
同一時期,下游市場各種長續航新車輪番登場,電池生產商產能緊繃成為日常。
上游原材料在漲價,下游新能源車在打價格戰,鈉電池恰如其分的又被端了上來。
狼真的要來了
鈉電池縱有百般優點,但也有一個相當致命的缺陷:能量密度低。
能量密度是決定電池續航的關鍵指標,可以理解為電芯在單位質量提供的能量。電池包是多個電芯組成的系統,要引入大量結構件,成組效率(電池包能量密度/電芯能量密度)達不到100%。因此,整包能量密度會低于單個電芯。
2021年寧德時代發布第一代鈉電池,僅僅公布了電芯單體能量密度為160Wh/kg,對成組效率和系統能量密度都沒有公開。
但即便按“160Wh/kg”的水平觀測,也遠落后于磷酸鐵鋰電池,更不用說能量密度200Wh/kg以上的三元鋰電池。能量密度的問題不解決,鈉電池就很難大規模應用。
尤其鋰價暴漲放大了鈉電池的價格優勢,而鋰價一旦回落到10萬以內,鈉電池能量密度的短板會更加突出。
2023年底,乘用車市場中只有江淮釔為花仙子和江鈴易至EV3(鈉電版)等少數車型采用了鈉電池。其特點是均為微型/小型車,主打城市代步,對續航要求不高,反而對成本錙銖必較。
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鈉電池長期被定位為磷酸鐵鋰電池的“替補隊員”,也就是說,鈉電池至少需要在能量密度上追平磷酸鐵鋰電池,其低成本、耐低溫、熱失控溫度高等優勢才能真正“有用”。
2021年,寧德時代曾在鈉電池基礎上推出了AB電池方案,將鈉電池和鋰電池按照一定比例混搭,將鈉電池的低溫優勢和鋰電池的能量密度優勢結合,兩頭占便宜。
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寧德時代2021年展示的AB電池:藍色代表鋰離子電池,銀色代表鈉離子電池
能量密度一度也是磷酸鐵鋰電池的短板。比亞迪第一代基于CTP結構的刀片電池,整包能量密度達到150Wh/kg,省掉了模組,體積利用率提升50%,同樣的電池包可以塞入1.5倍數量的電芯,在三元鋰電池面前扳回一局。
按照比亞迪的說法,通過高壓密正極材料,第二代刀片電池能量密度可以達到190Wh/kg,這個數字已經超過磷酸鐵鋰理論的能量密度上限。
比亞迪在奮斗,寧德時代當然也沒閑著。
寧德時代發布第一代鈉電池,意圖更多是推動產業上下游的投資。如今五年過去,鈉電池技術已經有了明顯進步。
按照寧德時代的說法,第二代鈉電池單體能量密度達到175kWh/kg,雖不及最初設定的200Wh/kg目標,但已經和磷酸鐵鋰不相上下,可以滿足大部分市場需求。
去年,鈉新電池發布驍遙雙核電池,基于鈉和鋰的雙拼可以實現700km純電續航。
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驍遙雙核電池中的“鈉-鐵”雙核電池
也就是說,經過五年的研發實驗,鈉電池形成了相對成熟、能夠滿足市場需求的技術方案,離大規模量產還差臨門一腳。這也是為什么寧德時代要給供應商加油打氣,讓大家跟著自己建產能的原因。
去年9月,曾毓群對話挪威主權基金掌舵人Nicolai Tangen時曾提到,二代鈉電池在初期階段,有機會替代小型車中20%-30%的磷酸鐵鋰電池。到了11月,曾毓群接受路透社采訪再次改口:鈉電池很可能替代50%的磷酸鐵鋰電池份額。
技術發布了,產品亮相了,供應商大會開完了,這次狼真的要來了。
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[1] Sodium-ion batteries: disrupt and conquer,Wood Mackenzie
[2] 起點鈉電
[3] 寧德時代超級科技日——12C超充、鈉電技術 &產業趨勢點評,五礦證券研究所
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