電化學(xué)的世界就像能量魔方，未知遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已知

寧德時(shí)代第一代鈉離子電池

國內(nèi)最大的新能源科技公司寧德時(shí)代(330750.SZ)進(jìn)入2.0時(shí)代。

7月29日下午，在寧德時(shí)代首場線上發(fā)布會上，董事長曾毓群發(fā)布了第一代鈉離子電池。與此同時(shí)，寧德時(shí)代的市場定位也發(fā)生了歷史性的轉(zhuǎn)變，在寧德時(shí)代的最新簡介中，“鋰離子電池研發(fā)制造公司”的身份，正式變成了“新能源創(chuàng)新科技公司”。

曾毓群認(rèn)為，“碳中和”催生了萬億瓦時(shí)級的電池需求，新的應(yīng)用場景不斷產(chǎn)生，給了不同技術(shù)施展的舞臺，多元化的技術(shù)路線將是未來電池行業(yè)的主旋律。

按照寧德時(shí)代規(guī)劃，完整的鈉離子電池產(chǎn)線將在2023年前建成投產(chǎn)，第一代鈉離子電池單體能量密度為160瓦時(shí)每千克;第二代鈉離子電池能量密度可攀升至200瓦時(shí)每千克。同時(shí)，鈉/鋰離子電池的混合電池包也將面向商業(yè)化，滿足更豐富的市場需求。

鈉離子電池究竟是什么?

橫空出世的鈉離子電池，看似迷霧重重，其實(shí)稱不上新技術(shù)，理解鈉離子電池，完全可以用套用理解鋰離子電池的方式。

鈉離子原理

在化學(xué)元素周期表上，鈉和鋰的位置極其接近，這也意味著兩者有非常相似的化學(xué)性質(zhì)。事實(shí)上，鈉離子電池的工作方式與鋰離子電池高度相似，都是通過金屬離子在正負(fù)極之間嵌入、脫出來實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移。因此，鈉離子電池的組成，也同樣由正極、負(fù)極、隔膜、電解液四大原材構(gòu)成。

不同的是，鈉離子電位比鋰離子高，且在體積上較鋰離子更大，這意味著鈉離子電池在材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動力學(xué)性能上要求更為嚴(yán)苛。簡單來講，即是鈉離子電池在能量密度和循環(huán)壽命上不如鋰電池，這也使得鋰離子電池在全球風(fēng)生水起時(shí)，幾乎同步開始研發(fā)的鈉離子電池卻始終無法商業(yè)化。

盡管有著世界性的技術(shù)難題，但鈉電池的優(yōu)點(diǎn)也十分明顯，相較于稀缺且昂貴的鋰元素，鈉在自然界隨處可見，在全球能源變革下，鈉離子電池極具潛力，同時(shí)，鈉離子電池低溫性能出色，有著更為廣闊的使用范圍。

尋找打破短板的材料體系，是所有鈉離子電池研究者的主攻方向。寧德時(shí)代也正是在材料體系上率先取得重要突破，才使得鈉離子電池從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)線。

寧德時(shí)代研發(fā)的第一代鈉離子電池電芯單體能量密度達(dá)160瓦時(shí)每千克;常溫充電15分鐘，電量可充至80%以上，更為重要的是，在零下20攝氏度的低溫環(huán)境中，仍擁有90%以上的放電保持率。

AB電池

與此同時(shí)，寧德時(shí)代還在電池系統(tǒng)上，獨(dú)創(chuàng)AB電池包模式，即電池包中即含有鈉離子電池，又含有鋰離子電池，這對BMS系統(tǒng)(電池管理系統(tǒng))提出了極高的要求。但效果也十分顯著，平衡了鈉離子電池和鋰離子電池優(yōu)缺點(diǎn)的新型電池，不再有明顯短板，可以滿足更多遠(yuǎn)的市場需求。

寧德時(shí)代預(yù)計(jì)，在2023年前，鈉離子電池將基本形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，正式成為多元能源體系中的一部分。

風(fēng)口上的核心技術(shù)

有著顯著優(yōu)缺點(diǎn)的鈉離子電池，其應(yīng)用場景也十分明確，單體能量密度為160瓦時(shí)每千克的第一代鈉離子電池，將主要應(yīng)用在儲能、兩輪電動車和微型電動車上;能量密度攀升至200瓦時(shí)每千克的第二代鈉離子電池，進(jìn)一步提升市場競爭力，磷酸鐵鋰、三元鋰等電池形成多元互補(bǔ)。

而且由于成本和低溫性能，鈉離子在儲能領(lǐng)域的有著充分的市場競爭力，而儲能正是碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下，最耀眼的產(chǎn)業(yè)風(fēng)口之一，儲能之對于清潔能源的意義，如同湖泊之于江河。據(jù)測算，到2030年中國大部分地區(qū)光儲結(jié)合可實(shí)現(xiàn)平價(jià)，儲能市場空間可達(dá)1.2萬億以上。

儲能的風(fēng)口毋庸置疑，但目前行業(yè)的儲能的手段卻并不如意，安全、長壽、低價(jià)、大規(guī)模的儲能技術(shù)仍然不及預(yù)期，僅僅依靠鋰離子電池，無法滿足快速擴(kuò)張的儲能市場。

歷史也證明，大多數(shù)情況下，產(chǎn)業(yè)只有形成多層次、多類型、多元化的模式，才具備可持續(xù)發(fā)展的市場邏輯。對于單一又巨大的電池市場，鈉離子電池的技術(shù)突破正當(dāng)其時(shí)。

7月15日，國家發(fā)改委、能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中也指出了多元技術(shù)發(fā)展的必要性：“新型儲能是支撐新型電力系系統(tǒng)等重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，在推動能源領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和過程中發(fā)揮顯著作用，要加快飛輪儲能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)模化試驗(yàn)示范。”

國家層面對鈉離子電池的扶持，也從另一角度論證了鈉離子電池，在風(fēng)口之上的無限想象空間。

能否再造一個寧德時(shí)代?

毫無疑問，鈉離子電池有著廣闊的應(yīng)用前景，但就現(xiàn)階段而言，還稱不上完全成熟的產(chǎn)品，由于全新的正負(fù)極材料，目前市場上，還沒有形成完整的鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈，要在兩年內(nèi)，從無到有建立起完備的上下游產(chǎn)業(yè)鏈并非易事。

產(chǎn)線兼容及產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)劃

慶幸的是，由于鈉離子電池和鋰離子電池的相似性，除正負(fù)極外，電解液與鋰電相似度較高，隔膜更是可以直接實(shí)現(xiàn)兼容;生產(chǎn)工藝上也幾乎是無縫銜接，可直接使用鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備。這意味著，鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化可直接復(fù)制甚至嫁接成熟的鋰電池工業(yè)化體系。

據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)近日發(fā)布的《新能源展望》年度報(bào)告，預(yù)計(jì)2030年交通和儲能對鋰離子電池的需求將激增至5.9太瓦時(shí)(1太瓦時(shí)等于10億千瓦時(shí))，而整個2020年，鋰離子電池產(chǎn)量只有0.1太瓦時(shí)的量級，這意味著未來十年，電池產(chǎn)業(yè)鏈將有60倍的增量。

60倍增量中，會有有多少屬于鈉離子電池?這是一個充滿誘惑的問題。盡管目前的鈉離子電池在產(chǎn)業(yè)成熟度和性能上還與鋰電有著一定差距，但技術(shù)向來充滿奇跡。

鋰電池在1991年被商業(yè)化的時(shí)候，誰能想象短短三十年，鋰電池應(yīng)用場景已經(jīng)從最初的手機(jī)、電腦到現(xiàn)在的無人機(jī)、汽車、輪船等等，上天入地?zé)o所不在。而近十年，在旺盛市場需求下，鋰電池能量密度提升了3倍，成本下降了80%，循環(huán)壽命達(dá)到了16年。

曾毓群在發(fā)布會上表示，“電化學(xué)的世界就像能量魔方，未知遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已知，我們將樂此不疲的探索其中的奧秘。”

技術(shù)的創(chuàng)造力遠(yuǎn)超想象。相較最初能量密度僅為100瓦時(shí)每千克的鋰電池，鈉離子電池?zé)o疑是站在更高的起點(diǎn)上。再造一個寧德時(shí)代，也不是完全沒可能。