2023年4月16日,在奇瑞iCAR品牌之夜上,宁德时代宣布钠离子电池将首发落地奇瑞车型,这意味着宁德时代钠离子电池产品产业化的成功落地。

宁德时代钠离子电池首发落地奇瑞车型(图片来源:宁德时代官网)
钠离子电池和锂离子电池的工作原理非常接近,都可以称为“摇椅式电池”,即金属离子(Li+或Na+)在正负极材料之间的嵌入与脱嵌。相对于锂离子电池来讲,由于钠离子电池中的钠元素在地壳含量排名第六,储量丰富且资源分布均匀,因此钠离子电池成本相较于锂离子电池具有明显优势,同时钠离子电池还有安全性高、高低温性能优异、能够兼容锂电设备等优势,从而受到了人们的热烈追捧。
然而,钠离子电池的产业化历程相较于锂离子电池来讲较为缓慢,从19世纪提出至今,经历了很长一段时间。

钠离子电池发展历程
钠电概念首次的出现是在1870年,法国作家儒勒·凡尔纳的科幻小说《海底两万里》中,首次提出了钠电池的构想:“鹦鹉螺号”通过取得海水中的电解质钠,制成钠电池作为能源。在当时,钠电池很显然只是一个幻想。直至1979年法国的Armand提出了“摇椅式电池”的概念,开启了钠离子电池的研究。随后在1981年法国的Delmas等发现了层状氧化物材料Na2CoO2可作为钠电池正极材料,之后在2000年加拿大的Dahn等发现硬碳负极具备优异的可逆储钠性能。

《海底两万里》插图(图片来源:插画师木童北北2019年作品)
进入2010年以后,钠电池的研发进程加速,2015年法国国家科学研究中心的研究人员们首次开发出了业界标准的18650规格的钠离子电池,其能量密度达到90Wh/kg,循环寿命超过2000次,性能优于传统铅酸电池。

钠离子18650电池(图片来源:北京电脑爱好者杂志社,www.cfan.com.cn)
2017年,依托物理所钠离子电池技术的国内首家专注于钠离子电池开发与制造的企业中科海钠科技有限责任公司注册成立,公司的核心技术来自于中科院物理所清洁能源实验室,是中科院物理所的科技成果转化项目,从此钠离子电池商业化进程得以加速。2018年,中科海钠首辆钠离子电池低速电动车的亮相,同年浙江钠创新能源有限公司注册成立聚焦钠离子电池的技术创新与工程化;2019年,钠创新能源全球首条吨级铁酸钠基正极材料生产线完工,同时中科海钠首座钠离子电池储能电站问世,标志着钠离子电池的商业化之路正式开启。


中科海钠产品展示(图片来源:中科海钠官网)
2021年钠离子电池获得了工信部的支持,提案称将组织有关标准研究机构适时开展钠离子电池标准制定,并在标准立项、标准报批等环节予以支持。同年,中科海钠全球首套1MWh钠离子电池光储充智能微网系统成功投入运行,宁德时代也发布了其第一代钠离子电池,其能量密度可达160Wh/kg,常温下15分钟可充满80% 的电量,-20℃可拥有90%以上的放电保持率,系统集成效率可达80%以上,热稳定性远超国家强标的安全要求。至此,钠离子电池即将迈入到商业化阶段,大规模量产在即。

宁德时代发布的第一代钠离子电池(图片来源:宁德时代官网)
进入到2023年,国内初创企业及传统锂电企业都在持续加码布局从材料到产品的一系列钠电池产业链,市场竞争进入白热化阶段。目前国内布局钠电池领域的初创企业主要包括中科海钠、众钠能源、钠创能源、希倍动力等;传统锂电企业主要包括宁德时代、贝特瑞、杉杉股份、天赐材料、多氟多等。
总结:
锂离子电池原材料价格的持续波动给下游企业造成不小的压力,从而影响其储能价格和大规模持续供给。而钠离子电池原材料由于价格低廉、储量丰富,在动力及大规模储能应用中将会有很大的发展潜力。相信随着业内各大巨头的持续布局,钠离子电池的前景会更加光明。
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