肖必威

有研广东院钠离子电池

项目负责人

采写| 周会霞 校对| 吴政希

图｜由作者提供

在新能源浪潮的推动下，钠电曾一度被认为是锂电最有力的竞争者。2023年以来，随着碳酸锂价格从60万元/吨的高位暴跌至10万元/吨以下，钠电成本优势消失，融资紧缩、企业止步现象也随之而来。与资本市场“降温”不同，头部储能和电池企业对于钠电的布局仍在快速推进。

有研（广东）新材料技术研究院（下称“有研广东院”）钠离子电池项目负责人肖必威在接受本刊采访时透露，其团队已开发出多款钠离子电池层状正极材料，它们在能量密度、循环寿命、成本等方面均展现出较强的优势。其中，系列低成本层状氧化物钠电正极材料已完成吨级工程化工艺开发及客户导入，预计将在2025年实现量产。“当下，钠电产业链投资较为分散，相关配套仍不够成熟。钠电要实现产业化，通过技术创新，构建规模化的产业链实现降本仍是未来发展重点。”

锂电的“补位者”

在新能源赛道上，与锂离子电池几乎同时萌芽的钠离子电池已经“陪跑”了几十年。钠离子电池的研究最早可以追溯到20世纪80年代，但受限于正极材料技术瓶颈，直到2010年前后，钠离子电池才受到学术界和产业界的广泛关注，肖必威也正是在这一时期投入钠离子电池的研究工作，并在攻读博士学位期间师从中国工程院外籍院士孙学良，从事钠电池电极材料的合成技术、物化性质、结构设计、电化学过程等前沿问题的研究。

“从化学层面来讲，钠与锂属于同一家族，其性质相似，这使得理论上钠电池能够成为锂电池的优良替代品。”肖必威介绍称，2022年，电池级碳酸锂价格一度突破60万元/吨大关，持续高涨的碳酸锂价格导致行业寻求平替步伐加快。彼时，碳酸钠的价格长期保持在3000元/吨的均价水平，这意味着在理论上，钠电池可以依托更为廉价的原材料实现更低的制造成本。也正因如此，钠电池作为一条可能突破锂电池成本瓶颈的技术路径走向了前台。

市场渐热，券商机构也开始为钠电“摇旗呐喊”。东吴证券在2022年9月发表研报称：因性能优异，锂电池一直是主导的电池体系。但2021年中期以来，随着碳酸锂价格飙升，锂电池成本大幅提升，给产业链带来巨大压力，迫使企业寻求新的材料体系，而钠电池则因为天然的成本优势成为替代锂电池的首选。研究表明，钠电池大规模量产后的成本有望降低至0.5元/wh(pack)，这相较于10万/吨碳酸锂下的磷酸铁锂电池仍具成本优势。东吴证券还乐观预估，2024年钠电池将实现量产，规模有望达到30GWh，且未来有望成为锂电池的一个有效补充。

目前，30GWh的规模预期没有如期到来，不少希望在钠电池领域有所作为的投资机构和企业却已经提前退场。根据GGII发布的最新报告，在2024年第三季度，我国共有23家钠电池相关企业进行了26轮融资，比去年同期减少近一半。“这两年，因为原材料价格的涨跌，钠电产业确实走到了聚光灯下，但成本从来不是决定一个产业发展的唯一因素。”在肖必威看来，无论碳酸锂价格怎么变化，钠电在低温性能、过放性能、安全性能、倍率性能等方面的优势决定了其仍然可以在储能领域占据一席之地。

与业内专家观点一致，肖必威也认为，钠电池的角色更像是市场中的“补位者”，在某些特定应用场景中弥补锂电池和铅酸电池的不足。“尤其是在低温和高功率的场景中，钠电的优势十分突出。以低温场景为例，钠离子电池在-40℃至80℃之间均可正常工作，具备良好的宽温特性，低温-40℃放电容量超过70%额定容量，且能够实现在低温-20℃下以0.1C电流充电，其充电效率接近100%。换句话说，在-20℃的温度下，钠离子电池的容量保持率可以高达90%，而锂电池仅能达到70%，铅酸电池则更低。”他表示，目前铅酸电池在国内两轮车市场占比高达七成，在新国标的影响下，两轮车正朝绿色环保的方向转型，而钠电池则有望取代铅酸电池的部分市场，与锂电在两轮车市场一争高下。

截至目前，钠电池已在两轮电动车、储能、数据中心、通信基站、煤矿井下、工程车辆等领域实现了应用。其中，就两轮电动车而言，星恒电源的“超钠F1”、雅迪与华宇科技联合发布的“极钠1号”等已率先进入市场。

降本仍是钠电核心驱动力

即使不认可成本是产业发展的唯一因素，但肖必威不得不承认，价格仍然是除了产品性能之外，决定钠电池渗透率增长的核心驱动力。对此，最新的招投标数据中也能窥见一二：截至目前，锂电价格已基本稳定在0.4元/Wh左右，而今年上半年钠电池平均价格为0.65元/Wh，虽然较去年已下降约18%，但对市场的吸引力仍然不够。

“目前来说，钠电的成本问题仍然是限制其发展的最大阻碍，能否实现持续的降本，在某种程度上就决定了钠电的未来。”肖必威表示，理论上，钠电成本仍有较大下降空间，目前之所以尚未达到行业预期，主要是因为钠电池产业链各个环节仍不成熟、产业链供应不稳定。据介绍，目前，钠离子电池正负极材料的研发有多条技术路线，各类路线的成本差异较大。“以钠电池硬碳负极材料为例，从日本进口价格达到了20万元/吨，而锂电石墨可能只有3万元/吨，六氟磷酸钠、电解液价格也比锂电贵。钠电池要实现理想成本，亟需打通产业链，通过原材料降本、规模化生产，确保和锂电竞争中的成本优势。”

事实上，尚不完善的产业标准体系也限制了钠电市场推广与成本的降低。与成熟并具有完善配套政策的锂离子电池不同，目前钠离子电池配套的产业政策并不多，暂时还没有钠离子电池的行业标准和规范发布，这在某种程度上也影响了钠离子制造工艺的规范化及产品的一致性。对此，肖必威也积极呼吁政府牵头成立钠离子电池产业发展联盟，以联盟的形式推动产业朝着标准化和规范化的方向发展。

除了持续降本，肖必威看来，兼顾性能和安全性也是钠电产业实现可持续发展的必由之路。“由于钠离子的尺寸较大，在电极材料中的扩散速率较慢，导致充放电过程中易产生较大的体积变化，进而也会影响电池的安全性和稳定性。”肖必威称，在钠电池的设计和材料选择过程中，安全性和稳定性一直是其团队考虑的首要因素。目前，有研广东院钠电团队正在优化电极材料的微观结构、选择适合比例的镍元素及电解液体系、加强电池管理系统等方面进行试验，并已取得积极进展。据肖必威介绍，其团队已成功开发出一款基于环丁砜溶剂的高电压阻燃电解液，搭配团队开发的高效补钠剂弥补负极的不可逆容量损失，能使得钠离子电池的能量密度和安全性显著提升。

“我曾在美国西北太平洋岛国实验室任博士后和材料科学家，对比美国和国内的储能产业发展，可以很直观地感受到我国储能产业链发展的优势。来到有研广东院后，我甚至不用出广东，就能找到大量的储能应用场景，这在美国是很难想象的。所以，我们如何将储能产业链的优势最大化，将决定了我国的储能产业能够走多远。”肖必威说。