儲能的未來會是鈉電嗎?

　　當前所有關于新能源下一代方向的目光，都聚焦于鈉離子電池。

　　隨著新能源賽道進入下半場，在強大的政策扶持、技術推動的變革和成本下降趨勢下，資本投入導致的下一代技術變革也最為迅猛。

　　而技術驅(qū)動，是新能源這個高速迭代行業(yè)最大的標簽。

　　正是這樣的高速發(fā)展周期，新能源賽道天花板比大家想都還要高，資本依然在瘋狂涌入，尋找下一個“寧德時代”或者“比亞迪”。

　　這也是為什么當前所有關于新能源下一代方向的目光，都聚焦于鈉離子電池(以下簡稱：鈉電)。

　　據(jù)高工鋰電測算，2025年鈉電池出貨量將超過50GWh，到2030年將超過1000GWh，82.6%的年復合增長率相當驚人。

　　在如今的經(jīng)濟環(huán)境下，其他行業(yè)都在亦步亦趨，鈉電卻像座上一輛跑車在前進。

　　這么高增長的大蛋糕能不誘人嗎?

　　就在7月23日，某鈉離子電池上市公司只是發(fā)布公告稱，其鈉離子電池產(chǎn)品獲得某全球知名的汽車制造商的訂單，就引來眾多資本方紛紛關注和跟進。

　　從這個角度來說，鈉離子電池將復制鋰電池的高速發(fā)展路徑，成為未來10年內(nèi)成長性最高的電池產(chǎn)品。

　　2023年，鈉離子電池站在了新能源下半場爆發(fā)的前夜。

　　新能源，搶灘鏖戰(zhàn)鈉離子電池

　　如果你現(xiàn)在問任何一個新能源資本或者從業(yè)者，誰會是新能源領域最大的新突破口。

　　十之八九的回答，會是鈉電。

　　而其實回看鈉電發(fā)展史，你會發(fā)現(xiàn)鈉電之前是個備受冷落的小眾分支。

　　鈉離子本身起步跟鋰離子電池差不多80年代同時起步的，但是受制于和鋰離子電池本身的特性差異，鈉電正極材料這塊一直產(chǎn)品開發(fā)不成熟，直到2015年，才有些產(chǎn)業(yè)化的苗頭。

　　而推動鈉離子電池的崛起，有兩個邏輯，成本和市場。

　　隨著新能源汽車對電池需求的大幅上升，帶來鋰電暴漲的神話，加上鋰資源儲量低且分布不均多種因素影響。

　　不管是龐大的市場需求還是鋰電國際供應鏈安全考慮，稀缺的鋰元素顯然無法滿足了。

　　從數(shù)據(jù)上，鋰電不僅在動力電池占比上做到了70%，而且相對成本昂貴，而鋰元素在地殼中的含量僅為0.0065%。

　　而鈉元素資源儲量是鋰元素的440倍，且分布廣泛、提煉簡單，作為鋰電池的替代品，能以鋰離子電池30%-40%的成本優(yōu)勢達到鋰電池70%的性能。

　　而且價格受供需影響小，碳酸鈉常年處于 3000 元/噸以內(nèi)水平。

　　巨大的市場缺口和機會，刺激著各方神經(jīng)。

　　鈉離子電池開始以平替和補充的姿態(tài)出現(xiàn)在眾多電池企業(yè)的規(guī)劃中。

　　可以說，成本壓力，將鈉電開始推向臺前，而新能源內(nèi)部很多變化也在加速這一進度。

　　首先，大量電動汽車增多，集中進行充電的話，對電網(wǎng)會形成很大的沖擊。

　　而這樣間斷性或者不穩(wěn)定性的電能需求對于儲能電源就會有比較高的需求。

　　而同時獨立儲能增長愈發(fā)明顯，這就讓儲能對儲能電池循環(huán)壽命、產(chǎn)品安全穩(wěn)定性等方面提出全新的需求。

　　這讓原先以價格為絕對導向的儲能供應鏈體系，慢慢轉向以質(zhì)量和成本為主的生態(tài)。

　　這樣的市場需求端變化，讓以成本和安全為優(yōu)勢的鈉電等來最好的風口。

　　市場是最好的結果呈現(xiàn)。

　　《中國鈉離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書(2023 年)》在書中預測到 2030 年鈉離子電池的實際出貨量將達到347.0GWh，屆時最大的應用領域?qū)⑹莾δ堋?/p>

　　行業(yè)預計，豐富的大儲項目儲備量有望保障2023年后大儲裝機，全球儲能池及系統(tǒng)出貨量也同步爆發(fā)式增長，最有潛力的鈉電的發(fā)展充滿蓬勃的預期。

　　換句話說，鈉離子電池，這是一個非常有前景、規(guī)模大、天花板高的市場。

　　但群雄逐鹿，誰能問鼎，才是每個玩家最想知道的答案。

　　鈉離子的崛起和硫酸鐵鈉的凸顯

　　鈉電池的賽道上，市場的預期和資本的燥熱，幾乎已經(jīng)成了明牌。

　　但不管入局玩家有多少，產(chǎn)品基本繞不開鈉電正極材料的三大技術路線：層狀氧化物，聚陰離子化合物，和普魯士藍(白)。

　　鈉離子正極材料分類 圖源：東亞前海證券

　　普魯士類化合物方面，由于制備結晶化及熱失控后產(chǎn)生有毒氣體等原因，所以目前產(chǎn)業(yè)化進度較慢。

　　對于剩下兩者，層狀氧化物類比鈉電三元，能量密度高，聚陰離子化合物可以類比鈉電池的鐵鋰，循環(huán)壽命長、安全性高，但是能量密度比層狀氧化物稍微低一些。

　　具體來看，層狀氧化物在結構上可類比為鋰電中的三元材料，比容量相對較高，同時其工藝流程與三元材料接近，所以產(chǎn)業(yè)化更快。

　　層狀氧化物結構圖 圖源：《鈉離子電池儲能技術及經(jīng)濟性分析》

　　但是作為鈉電最大應用場景，儲能和低速電動車領域，客戶最關心卻還是安全性、壽命全周期、成本優(yōu)勢、低溫充放電等。

　　拿低溫充放電這點來說，即便使用和儲能場景在漠河這樣中國最冷的地方，也能保持質(zhì)量和供能穩(wěn)定。

　　可以說，鈉電很像公司里那種一線骨干，對任何場景不挑剔，還靠譜穩(wěn)定。

　　一句話，鈉電的高安全、長壽命、相對便宜特性能否發(fā)揮，甚至安全性能否全面超越磷酸鐵鋰電池，才是鈉離子電池能否在儲能領域得以廣泛應用的最終決定因素。

　　而相關業(yè)內(nèi)人士分析，若鋰礦價格進一步降低至30萬元/噸以下，層狀氧化物的成本優(yōu)勢將很難體現(xiàn)。

　　從這個維度上來說，降低全生命周期用電成本，才是實現(xiàn)鈉電應用最大化的核心價值。

　　所以這時候來看聚陰離子路線，很多優(yōu)勢便能浮現(xiàn)出來。

　　聚陰離子導電性較差，能量密度較低，這些都是沒法避開的短板，但其具有堅固且開放的三維網(wǎng)絡結構，其克容量達80-130 mAh/g。

　　這樣好處在于結構穩(wěn)定性好，儲鈉動力學快，工作電壓高，原料成本低，且具備最長的理論循環(huán)壽命。

　　業(yè)內(nèi)也給出一組預測的數(shù)據(jù)。

　　按現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化節(jié)奏，24年是鈉電經(jīng)濟性拐點，25年與鐵鋰儲能性能持平，26年成熟進入大規(guī)模放量階段。

　　這樣以磷酸鐵鋰為參照，可以清晰看到層狀氧化物和聚陰離子在2025年完成產(chǎn)業(yè)規(guī)?；舐窂窖莼?/p>

　　可以看到，除了能量密度率略有差異，聚陰離子具備更誘人的性價比。

　　我們以行業(yè)一個極致案例來做個說明。

　　眾鈉能源。

　　在4月發(fā)布了基于聚陰離子的硫酸鐵鈉路線首款鈉電產(chǎn)品，聚鈉1號。

　　圖片來源：眾鈉能源

　　來看下具體參數(shù)，電芯能量密度122Wh/kg，PACK 整包2C循環(huán)1500次，還通過了針刺、擠壓等安全測試。

　　但是價格做到極致的599元，對應0.45元/Wh(含稅)。

　　某種程度，才是鈉離子電池潛力所在，一旦完成技術突破和產(chǎn)業(yè)化后的硫酸鐵鈉產(chǎn)品，性價比高得驚人。

　　而圍繞著硫酸鐵鈉，一條鈉電池最有成長性的產(chǎn)品路線，正在浮現(xiàn)。

　　硫酸鐵鈉的壁壘，比想象中高太多

　　我在溝通的時候，當面問過眾鈉市場負責人余博，599這樣的價格，真的不是用虧本來搶占市場占有率嗎?

　　相信這是所有人的疑惑。

　　但答案卻出乎意料，即便到了這個價格，依然能保持硫酸鐵鈉產(chǎn)品的利潤率。

　　這其實是一件打破認知的事情，要知道實現(xiàn)這樣價格產(chǎn)業(yè)化，并不一件只靠鈉原料成本就能做到的。

　　而且還要做到極高的安全性。

　　眾鈉首款硫酸鐵鈉電池，在第三方權威機構順利通過了對目前市售鋰離子電池極具挑戰(zhàn)的針刺實驗，全程不起火、不爆炸。

　　硫酸鐵鈉也成為了截至目前國內(nèi)公開報道中率先通過此項實驗的鈉離子電池。

　　可以說，在硫酸鐵鈉電池面世前，都認為磷酸鐵鋰已經(jīng)是新能源電池天花板，但現(xiàn)在安全格局已經(jīng)開始改變。

　　眾鈉戶儲電芯于23年Q4上市，已獲客戶定點，能量密度125Wh/kg，循環(huán)壽命5000次+，大儲方形電芯也將于24年Q4上市，循環(huán)壽命8000次+，且都具備低成本優(yōu)勢。

　　而且實驗室還向能量密度≥140Wh/kg、循環(huán)性能≥13000圈的性能指標發(fā)起沖擊。

　　要知道，鈉離子電池也有他的“不可能三角”，即在能量密度、循環(huán)性能和安全性方面似乎不可兼得的。

　　但硫酸鐵鈉卻好像打破這個魔咒。

　　不僅循環(huán)壽命大于8千次，還不易析鈉，針刺、擠壓、過充放不起火不爆炸，成本方面，規(guī)?；慨a(chǎn)成本也能做到小于0.35元/Wh。

　　可以說低成本、高安全、長循環(huán)優(yōu)勢都兼具，特別適用于大規(guī)模儲能和低速電動車。

　　雖然目前鈉電池的能量密度，與磷酸鐵鋰電池還存在一定的差距，但因為儲能場景對空間要求不高，能量密度對鈉電的儲能場景算不上什么短板。

　　特別是隨著儲能快速增長，電化學儲能的安全問題尤為突出，電化學儲能電池的熱失控會導致燃燒爆炸，熱失控的蔓延會進一步導致儲能電站火災及二次災害發(fā)生。

　　安全，是儲能不能妥協(xié)的底線。

　　這個維度上，硫酸鐵鈉是當前安全系數(shù)最高的解決方案了。

　　而且還有一個很容易被忽略的點，硫酸鐵鈉可以說是國內(nèi)最貼近雙碳環(huán)保內(nèi)核的技術路線了。

　　因為隨著我國化學工業(yè)長期迅猛發(fā)展，產(chǎn)生的磷石膏等大量廢硫酸鹽對環(huán)境造成危害已成為日益嚴重的問題，如何有效地綜合利用這些廢硫酸鹽已迫在眉睫。

　　而未來這些工業(yè)廢料將被最大程度應用到硫酸鐵鈉電池中，成就鈉電的生態(tài)閉環(huán)。

　　那么一個更深入的問題在于，如果真的是如此性價比的路線，為什么國內(nèi)只有眾鈉一家硫酸鐵鈉路線鈉電公司。

　　這點上，眾鈉的首席科學家趙博告訴我，硫酸鐵鈉作為一種優(yōu)勢兼?zhèn)涞拟c電路線，入局玩家很少，在于這不是一種能輕易踏入門檻的技術路線。

　　從聚陰離子體系三維結構來看，這種材料全部是三維的立體結構，非常適合于儲鈉。

　　聚陰離子晶體結構 圖源：《聚陰離子型電池正極材料研究進展》

　　這個材料本身有一個缺點，它本身的導電性不是很好，所以如何提升它的導電性，是硫酸鐵鈉最大的科技難點。

　　反過來，正是由于很高的技術壁壘，一旦攻克就把鈉電的很多不利因素最大程度給降低了。

　　在電芯層面，眾鈉通過結構穩(wěn)定型正極材料+高性能硬碳+新型隔膜+寬溫域、阻燃電解液來解決。

　　系統(tǒng)層面，通過低發(fā)熱電芯+碳鈉米管+PACK結構優(yōu)化+高效熱管理+大數(shù)據(jù)管控+合理系統(tǒng)設計使用來實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的安全性。

　　這樣在電芯層面，能以低成本易制備正極材料+低成本負極，用首創(chuàng)全固態(tài)預混+低溫燒結，實現(xiàn)硫酸鐵鈉瓶頸突破。

　　硫酸鐵鈉工藝流程圖 圖源：眾鈉能源

　　這并不一件靠運氣就能突破的結果，所有硬核科技的本質(zhì)就是來自一步一步的緩慢積累，而在風口節(jié)點爆發(fā)。

　　眾鈉能源雖然成立時間不長，研發(fā)團隊卻是從2016年開始，七載磨一劍，圍繞聚陰離子技術路線，進行鈉電正負極材料和電化學體系的潛心研發(fā)。

　　有包括來自：蘇州大學、南京大學、廈門大學、福州大學、浙江大學、中科院鈉米所等國內(nèi)6所雙一流高校的聯(lián)席科學家團隊。

　　這樣的團隊背景，加上蘇州大學能源學院等研發(fā)平臺，才實現(xiàn)了多項行業(yè)認證的核心鈉電專利技術突破。

　　比如在高性能正極材料制備中，正極的聚陰離子型鐵基材料與碳基復合材料，生產(chǎn)過程無需溶劑參與合成，這樣生產(chǎn)工藝就相對環(huán)保。

　　而且相比于鋰電和層狀氧化物燒結溫度700-800度，其只需要400度以下即可完成燒結，另外不產(chǎn)生任何污染和副產(chǎn)物，原材料能達到100%利用。

　　甚至在實驗室可以做到140wh/kg的水平，工程電芯在技術上也可以滿足120wh/kg，2C循環(huán)大于6千圈，5C持續(xù)溫升小于13攝氏度。

　　所以，我們現(xiàn)在看到能產(chǎn)品化的硫酸鐵鈉是這樣的：原料友好，價格也較低;單次燒結，工藝簡化;節(jié)能燒結，能耗較低;安全環(huán)保，利用率完美。

　　但背后卻是科技和產(chǎn)業(yè)鏈上無數(shù)次嘗試和攻克后的最終呈現(xiàn)。

　　而最后的閉環(huán)考驗，就是能否進入高效且大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化。

　　新能源，該有新玩法了

　　時至今日，鈉電依然有很多問題等待解決，但有一點，毋庸置疑。

　　2023年，鈉離子電池即將迎來產(chǎn)業(yè)化元年。

　　以眾鈉為例，鈉電大規(guī)模的商業(yè)化比預期中的更快，更好。

　　據(jù)眾鈉能源常務副總裴滿介紹，眾鈉產(chǎn)業(yè)化團隊已在鎮(zhèn)江新區(qū)落地首條硫酸鐵鈉萬噸級正極材料量產(chǎn)基地，并計劃于2023年年內(nèi)建成與之配套的2GWh電芯產(chǎn)線。

　　廣德電池項目總投資100億元，包括20Gwh鈉離子電池電芯及10Gwh鈉離子電池系統(tǒng)，全面達產(chǎn)后，將實現(xiàn)年產(chǎn)值超百億元。

　　這樣的高速擴張，也為硫酸鐵鈉路線培養(yǎng)近十家核心配套供應商的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)，讓眾鈉能源將成為業(yè)內(nèi)首批向市場提供鈉離子電池能源解決方案的企業(yè)之一。

　　當前，眾鈉能源已實現(xiàn)首批鈉電儲能模組落地。

　　之所以能這么高效產(chǎn)業(yè)化，是因為鈉離子電池主要的應用場景就在儲能，儲能最關注的是高安全，這點上，恰恰是硫酸鐵鈉電池最強點。

　　并且對比來，看鈉離子電池相比鋰電成本會降低20%以上，經(jīng)濟性能比現(xiàn)在應用的磷酸鐵鋰會有大幅度的提升。

　　對比鉛酸來看，優(yōu)勢更明顯。

　　有人笑稱，鈉電落寞30年，卻用3年趕上鋰電30年產(chǎn)業(yè)化。

　　但所有要在鈉離子賽道突圍的企業(yè)都要明白一個關鍵問題，到底什么才是自己護城河和成長閉環(huán)。

　　對此，眾鈉創(chuàng)始人夏剛有一個觀點，我認為值得和各位分享。

　　“在鈉電領域，產(chǎn)業(yè)會形成一條“余弦曲線”，即在產(chǎn)業(yè)鏈上形成電化學基礎研究、粉體材料工程、材料燒結制備、電芯開發(fā)設計、電芯極限制造、結構開發(fā)設計、模組PACK量產(chǎn)、系統(tǒng)集成能力、創(chuàng)新商業(yè)模式的九個價值節(jié)點。”

　　而入局企業(yè)要深刻認知到自身優(yōu)勢，方能知道在哪里構筑自己的長板。

　　從微笑曲線到余弦曲線 圖源：眾鈉能源

　　對于眾鈉來說，以電化學基礎研究、電芯極限制造、創(chuàng)新商業(yè)模式這三個高附加值節(jié)點，構筑好了自己城墻，下面就是等待時間成長了。

　　而決勝盤依然在大儲賽道。

　　2022年我國電化學儲能裝機量為3269.20 兆瓦，同比增長 91.23%。

　　可以說儲能發(fā)展態(tài)勢非常迅猛，各地發(fā)布的儲能規(guī)劃目標已超過國家“十四五”規(guī)劃目標。

　　但儲能項目分布越來越廣、規(guī)模越來越大，儲能電站的安全風險也隨之增大。

　　在鋰電的先發(fā)優(yōu)勢下，安全性相對較好的磷酸鐵鋰曾被認為儲能的最好方案，但進入交付階段后，安全性依然在處于考驗存疑階段。

　　就在21年的4月，北京某磷酸鐵鋰儲能電站發(fā)生火災事故。而且救援過程中，電站突發(fā)爆炸，造成2名消防員犧牲，1名消防員受傷，電站內(nèi)1名員工失聯(lián)。

　　可謂慘烈，而隨著這樣血的教訓后，國家標準《電化學儲能電站安全規(guī)程》加速出爐，并在7月1日的正式實施。

　　安全，成為儲能發(fā)展的最不能動搖的底線。

　　硫酸鐵鈉，將是以安全為新生態(tài)的儲能領域最優(yōu)解決方案之一。

　　雖然鈉基離子電池原材料成本相對磷酸鐵鋰體系將降低 30%-40%，但所有鈉電玩家一定要有個清醒的認知。

　　鈉電資源豐富度足夠，那么上游材料商的壟斷性質(zhì)不復存在，競爭將發(fā)生重構。

　　這一切將導致未來鈉電領域不再追求極致的能量密度。

　　這就要求，誰能進一步改進鈉離子電池的結構和工藝，提高其循環(huán)壽命和極致安全性，降低儲能電站的度電成本，誰就將在這場即將到來鈉電儲能戰(zhàn)爭中率先搶灘登陸。

　　這就好比買一件衣服，它不一定貴也不一定便宜，合適才是最好的。

　　更安全，更性價比的硫酸鐵鈉，終于等來最好的時候。

　　最后，我想到夏剛說過這么一段話：

　　“在奮進探索的道路上，橫亙著一條河流，鈉電新勢力必須在負極產(chǎn)業(yè)化這座橋梁搭成之前有限的時間窗口內(nèi)，完成技術、團隊、組織和產(chǎn)能的全方位準備，趕到岸邊，才能搶到與已等候多時的鋰電巨頭同場競技的參賽權。”

　　新能源大賽道，一直是條長長的坡，隨著雪球越滾越大，等待許久的鈉電池終于到了發(fā)展的黃金節(jié)點。

　　有人迷惘，有人高潮，有人懷疑，有人徘徊。

　　但時間最終會獎勵那些腳踏實地的趕路人。