万字深度｜储能的未来会是钠电吗？

当前所有关于新能源下一代方向的目光，都聚焦于钠离子电池。

【资料图】

随着新能源赛道进入下半场，在强大的政策扶持、技术推动的变革和成本下降趋势下，资本投入导致的下一代技术变革也最为迅猛。

而技术驱动，是新能源这个高速迭代行业最大的标签。

正是这样的高速发展周期，新能源赛道天花板比大家想都还要高，资本依然在疯狂涌入，寻找下一个“宁德时代”或者“比亚迪”。

这也是为什么当前所有关于新能源下一代方向的目光，都聚焦于钠离子电池（以下简称：钠电）。

据高工锂电测算，2025年钠电池出货量将超过50GWh，到2030年将超过1000GWh，82.6%的年复合增长率相当惊人。

在如今的经济环境下，其他行业都在亦步亦趋，钠电却像座上一辆跑车在前进。

这么高增长的大蛋糕能不诱人吗？

就在7月23日，某钠离子电池上市公司只是发布公告称，其钠离子电池产品获得某全球知名的汽车制造商的订单，就引来众多资本方纷纷关注和跟进。

从这个角度来说，钠离子电池将复制锂电池的高速发展路径，成为未来10年内成长性最高的电池产品。

2023年，钠离子电池站在了新能源下半场爆发的前夜。

01 新能源，抢滩鏖战钠离子电池

如果你现在问任何一个新能源资本或者从业者，谁会是新能源领域最大的新突破口。

十之八九的回答，会是钠电。

而其实回看钠电发展史，你会发现钠电之前是个备受冷落的小众分支。

钠离子本身起步跟锂离子电池差不多80年代同时起步的，但是受制于和锂离子电池本身的特性差异，钠电正极材料这块一直产品开发不成熟，直到2015年，才有些产业化的苗头。

而推动钠离子电池的崛起，有两个逻辑，成本和市场。

随着新能源汽车对电池需求的大幅上升，带来锂电暴涨的神话，加上锂资源储量低且分布不均多种因素影响。

不管是庞大的市场需求还是锂电国际供应链安全考虑，稀缺的锂元素显然无法满足了。

从数据上，锂电不仅在动力电池占比上做到了70%，而且相对成本昂贵，而锂元素在地壳中的含量仅为0.0065%。

而钠元素资源储量是锂元素的440倍，且分布广泛、提炼简单，作为锂电池的替代品，能以锂离子电池30%-40%的成本优势达到锂电池70%的性能。

而且价格受供需影响小，碳酸钠常年处于 3000 元/吨以内水平。

巨大的市场缺口和机会，刺激着各方神经。

钠离子电池开始以平替和补充的姿态出现在众多电池企业的规划中。

可以说，成本压力，将钠电开始推向台前，而新能源内部很多变化也在加速这一进度。

首先，大量电动汽车增多，集中进行充电的话，对电网会形成很大的冲击。

而这样间断性或者不稳定性的电能需求对于储能电源就会有比较高的需求。

而同时独立储能增长愈发明显，这就让储能对储能电池循环寿命、产品安全稳定性等方面提出全新的需求。

这让原先以价格为绝对导向的储能供应链体系，慢慢转向以质量和成本为主的生态。

这样的市场需求端变化，让以成本和安全为优势的钠电等来最好的风口。

市场是最好的结果呈现。

《中国钠离子电池行业发展白皮书（2023 年）》在书中预测到 2030 年钠离子电池的实际出货量将达到347.0GWh，届时最大的应用领域将是储能。

行业预计，丰富的大储项目储备量有望保障2023年后大储装机，全球储能池及系统出货量也同步爆发式增长，最有潜力的钠电的发展充满蓬勃的预期。

换句话说，钠离子电池，这是一个非常有前景、规模大、天花板高的市场。

但群雄逐鹿，谁能问鼎，才是每个玩家最想知道的答案。

02 钠离子的崛起和硫酸铁钠的凸显

钠电池的赛道上，市场的预期和资本的燥热，几乎已经成了明牌。

但不管入局玩家有多少，产品基本绕不开钠电正极材料的三大技术路线：层状氧化物，聚阴离子化合物，和普鲁士蓝（白）。

钠离子正极材料分类 图源：东亚前海证券

普鲁士类化合物方面，由于制备结晶化及热失控后产生有毒气体等原因，所以目前产业化进度较慢。

对于剩下两者，层状氧化物类比钠电三元，能量密度高，聚阴离子化合物可以类比钠电池的铁锂，循环寿命长、安全性高，但是能量密度比层状氧化物稍微低一些。

具体来看，层状氧化物在结构上可类比为锂电中的三元材料，比容量相对较高，同时其工艺流程与三元材料接近，所以产业化更快。

层状氧化物结构图 图源：《钠离子电池储能技术及经济性分析》

但是作为钠电最大应用场景，储能和低速电动车领域，客户最关心却还是安全性、寿命全周期、成本优势、低温充放电等。

拿低温充放电这点来说，即便使用和储能场景在漠河这样中国最冷的地方，也能保持质量和供能稳定。

可以说，钠电很像公司里那种一线骨干，对任何场景不挑剔，还靠谱稳定。

一句话，钠电的高安全、长寿命、相对便宜特性能否发挥，甚至安全性能否全面超越磷酸铁锂电池，才是钠离子电池能否在储能领域得以广泛应用的最终决定因素。

而相关业内人士分析，若锂矿价格进一步降低至30万元/吨以下，层状氧化物的成本优势将很难体现。

从这个维度上来说，降低全生命周期用电成本，才是实现钠电应用最大化的核心价值。

所以这时候来看聚阴离子路线，很多优势便能浮现出来。

聚阴离子导电性较差，能量密度较低，这些都是没法避开的短板，但其具有坚固且开放的三维网络结构，其克容量达80-130 mAh/g。

这样好处在于结构稳定性好，储钠动力学快，工作电压高，原料成本低，且具备最长的理论循环寿命。

业内也给出一组预测的数据。

按现在产业化节奏，24年是钠电经济性拐点，25年与铁锂储能性能持平，26年成熟进入大规模放量阶段。

这样以磷酸铁锂为参照，可以清晰看到层状氧化物和聚阴离子在2025年完成产业规模化后路径演化。

可以看到，除了能量密度率略有差异，聚阴离子具备更诱人的性价比。

我们以行业一个极致案例来做个说明。

众钠能源。

在4月发布了基于聚阴离子的硫酸铁钠路线首款钠电产品，聚钠1号。

图片来源：众钠能源

来看下具体参数，电芯能量密度122Wh/kg，PACK 整包2C循环1500次，还通过了针刺、挤压等安全测试。

但是价格做到极致的599元，对应0.45元/Wh(含税)。

某种程度，才是钠离子电池潜力所在，一旦完成技术突破和产业化后的硫酸铁钠产品，性价比高得惊人。

而围绕着硫酸铁钠，一条钠电池最有成长性的产品路线，正在浮现。

03 硫酸铁钠的壁垒，比想象中高太多

我在采访时候，当面问过众钠市场负责人余博，599这样的价格，真的不是用亏本来抢占市场占有率吗？

相信这是所有人的疑惑。

但答案却出乎意料，即便到了这个价格，依然能保持硫酸铁钠产品的利润率。

这其实是一件打破认知的事情，要知道实现这样价格产业化，并不一件只靠钠原料成本就能做到的。

而且还要做到极高的安全性。

众钠首款硫酸铁钠电池，在第三方权威机构顺利通过了对目前市售锂离子电池极具挑战的针刺实验，全程不起火、不爆炸。

硫酸铁钠也成为了截至目前国内公开报道中率先通过此项实验的钠离子电池。

可以说，在硫酸铁钠电池面世前，都认为磷酸铁锂已经是新能源电池天花板，但现在安全格局已经开始改变。

众钠户储电芯于23年Q4上市，已获客户定点，能量密度125Wh/kg，循环寿命5000次+，大储方形电芯也将于24年Q4上市，循环寿命8000次+，且都具备低成本优势。

而且实验室还向能量密度≥140Wh/kg、循环性能≥13000圈的性能指标发起冲击。

要知道，钠离子电池也有他的“不可能三角”，即在能量密度、循环性能和安全性方面似乎不可兼得的。

但硫酸铁钠却好像打破这个魔咒。

不仅循环寿命大于8千次，还不易析钠，针刺、挤压、过充放不起火不爆炸，成本方面，规模化量产成本也能做到小于0.35元/Wh。

可以说低成本、高安全、长循环优势都兼具，特别适用于大规模储能和低速电动车。

虽然目前钠电池的能量密度，与磷酸铁锂电池还存在一定的差距，但因为储能场景对空间要求不高，能量密度对钠电的储能场景算不上什么短板。

特别是随着储能快速增长，电化学储能的安全问题尤为突出，电化学储能电池的热失控会导致燃烧爆炸，热失控的蔓延会进一步导致储能电站火灾及二次灾害发生。

安全，是储能不能妥协的底线。

这个维度上，硫酸铁钠是当前安全系数最高的解决方案了。

而且还有一个很容易被忽略的点，硫酸铁钠可以说是国内最贴近双碳环保内核的技术路线了。

因为随着我国化学工业长期迅猛发展，产生的磷石膏等大量废硫酸盐对环境造成危害已成为日益严重的问题，如何有效地综合利用这些废硫酸盐已迫在眉睫。

而未来这些工业废料将被最大程度应用到硫酸铁钠电池中，成就钠电的生态闭环。

那么一个更深入的问题在于，如果真的是如此性价比的路线，为什么国内只有众钠一家硫酸铁钠路线钠电公司。

这点上，众钠的首席科学家赵博告诉我，硫酸铁钠作为一种优势兼备的钠电路线，入局玩家很少，在于这不是一种能轻易踏入门槛的技术路线。

从聚阴离子体系三维结构来看，这种材料全部是三维的立体结构，非常适合于储钠。

聚阴离子晶体结构 图源：《聚阴离子型电池正极材料研究进展》

这个材料本身有一个缺点，它本身的导电性不是很好，所以如何提升它的导电性，是硫酸铁钠最大的科技难点。

反过来，正是由于很高的技术壁垒，一旦攻克就把钠电的很多不利因素最大程度给降低了。

在电芯层面，众钠通过结构稳定型正极材料+高性能硬碳+新型隔膜+宽温域、阻燃电解液来解决。

系统层面，通过低发热电芯+碳钠米管+PACK结构优化+高效热管理+大数据管控+合理系统设计使用来实现储能系统的安全性。

这样在电芯层面，能以低成本易制备正极材料+低成本负极，用首创全固态预混+低温烧结，实现硫酸铁钠瓶颈突破。

硫酸铁钠工艺流程图 图源：众钠能源

这并不一件靠运气就能突破的结果，所有硬核科技的本质就是来自一步一步的缓慢积累，而在风口节点爆发。

众钠能源虽然成立时间不长，研发团队却是从2016年开始，七载磨一剑，围绕聚阴离子技术路线，进行钠电正负极材料和电化学体系的潜心研发。

有包括来自：苏州大学、南京大学、厦门大学、福州大学、浙江大学、中科院钠米所等国内6所双一流高校的联席科学家团队。

这样的团队背景，加上苏州大学能源学院等研发平台，才实现了多项行业认证的核心钠电专利技术突破。

比如在高性能正极材料制备中，正极的聚阴离子型铁基材料与碳基复合材料，生产过程无需溶剂参与合成，这样生产工艺就相对环保。

而且相比于锂电和层状氧化物烧结温度700-800度，其只需要400度以下即可完成烧结，另外不产生任何污染和副产物，原材料能达到100%利用。

甚至在实验室可以做到140wh/kg的水平，工程电芯在技术上也可以满足120wh/kg，2C循环大于6千圈，5C持续温升小于13摄氏度。

所以，我们现在看到能产品化的硫酸铁钠是这样的：原料友好，价格也较低；单次烧结，工艺简化；节能烧结，能耗较低；安全环保，利用率完美。

但背后却是科技和产业链上无数次尝试和攻克后的最终呈现。

而最后的闭环考验，就是能否进入高效且大规模的产业化。

04 新能源，该有新玩法了

时至今日，钠电依然有很多问题等待解决，但有一点，毋庸置疑。

2023年，钠离子电池即将迎来产业化元年。

以众钠为例，钠电大规模的商业化比预期中的更快，更好。

据众钠能源常务副总裴满介绍，众钠产业化团队已在镇江新区落地首条硫酸铁钠万吨级正极材料量产基地，并计划于2023年年内建成与之配套的2GWh电芯产线。

广德电池项目总投资100亿元，包括20Gwh钠离子电池电芯及10Gwh钠离子电池系统，全面达产后，将实现年产值超百亿元。

这样的高速扩张，也为硫酸铁钠路线培养近十家核心配套供应商的产业链生态，让众钠能源将成为业内首批向市场提供钠离子电池能源解决方案的企业之一。

当前，众钠能源已实现首批钠电储能模组落地。

之所以能这么高效产业化，是因为钠离子电池主要的应用场景就在储能，储能最关注的是高安全，这点上，恰恰是硫酸铁钠电池最强点。

并且对比来，看钠离子电池相比锂电成本会降低20%以上，经济性能比现在应用的磷酸铁锂会有大幅度的提升。

对比铅酸来看，优势更明显。

有人笑称，钠电落寞30年，却用3年赶上锂电30年产业化。

但所有要在钠离子赛道突围的企业都要明白一个关键问题，到底什么才是自己护城河和成长闭环。

对此，众钠创始人夏刚有一个观点，我认为值得和各位分享。

“在钠电领域，产业会形成一条“余弦曲线”，即在产业链上形成电化学基础研究、粉体材料工程、材料烧结制备、电芯开发设计、电芯极限制造、结构开发设计、模组PACK量产、系统集成能力、创新商业模式的九个价值节点。”

而入局企业要深刻认知到自身优势，方能知道在哪里构筑自己的长板。

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