文/廣州日報全媒體記者鄧莉
新能源汽車動力電池的安全與能量密度極限仍在往前進。近日，動力電池“一哥”寧德時代再邁出一大步：第一代鈉離子電池。炙手可熱的“鋰”，迎來了新對手“鈉”，“固態電池”正在為薄發而厚積。
以清潔能源替代化石能源的革命正在加速，新能源汽車產業將發生什麼新變化？鈉離子電池產業化前景如何？被寄予厚望的“固態電池”何時能真正大規模應用？還有怎樣的“新新能源”正在研發的路上？
新技術井噴爆發
動力電池百花齊放
7月29日，寧德時代發佈鈉離子電池
寧德時代發佈第一代鈉離子電池。基於材料體系的突破，這款鈉離子電池具備高能量密度、高倍率充電、優異的熱穩定性、良好的低温性能與高集成效率等優勢。
7月16日，蜂巢能源無鈷電池實現量產
蜂巢能源宣佈，首款無鈷電池實現量產。據稱，這款無鈷電池能量密度為240wh/kg，循環壽命可超過3000次，通過150℃的熱箱測試和140%SOC的過充測試。
3月10日，廣汽埃安發佈“彈匣電池”
廣汽埃安發佈“彈匣電池”，其具備超高耐熱穩定的電芯、超強隔熱的電池安全艙、極速降温的速冷系統、全時管控的第五代電池管理系統，並已通過整包針刺試驗。
1月9日，蔚來稱將推150kW·h固態電池組
蔚來宣佈即將推出一種突破性的電池選項——150千瓦時電池組，由超高能量密度的固態電池組成。蔚來宣稱，有信心明年第四季度開始交付此電池組。
1月初，“摻硅補鋰”硅負極材料面世
國軒高科、廣汽埃安、蔚來汽車和智己汽車相繼發佈採用摻硅補鋰技術的硅負極材料。通過這一技術,配套相關電池的車輛可實現1000公里的超長續航。
去年3月，比亞迪發佈刀片電池
“刀片電池”通過結構創新，使其體積利用率和續航里程相較傳統電池包提升50%以上。另外，“刀片電池”的設計使它在短路時產熱少、散熱快，能通過針刺試驗。
有兩大優勢
鈉電池欲挑戰鋰電池壟斷
優勢1：更安全併兼顧充電效率
每逢炎熱夏季和嚴寒冬季，各新能源汽車品牌無不心存擔憂，前怕電池熱失控，後怕電池虛電。能量密度和安全性，是當前制約鋰電池發展的兩個重要維度，研究人員一直期望有所突破。寧德時代的鈉離子電池發佈，迅速成為關注熱點，因為其有機會打破以上桎梏。
據寧德時代公佈的信息：第一代鈉離子電池的單體能量密度為160Wh/kg；在常温下充電15分鐘，電量就可以達到80%，具備了快充能力。換言之，鈉離子電芯集成到電池系統後，系統的能量密度仍可達128Wh/kg。這個數據雖不如現有的磷酸鐵鋰電池，但差距並不大。而且第二代鈉離子電池將有望達到200Wh/kg，快速補齊能量密度短板。
更具意義的是，鈉離子本身對温度不敏感，熱穩定性表現優異，在零下20°C低温的環境下，仍然有90%以上的放電保持率，超過了國家標準。既不像鋰離子電池那樣熱一點冷一點都受不了，甚至動不動就自燃爆炸。華金證券在研報中指出，鈉離子電池的負極可以用金屬鋁箔作為集流體，雙鋁集流體不存在過放電問題，相對安全。
鑑於鈉離子電池生產尚未規模化，寧德時代也給出了一個A+B的解決方案：一個電池包裏，既有鋰離子電池模組也有鈉離子電池模組，將兩種電池按一定的比例和排列進行混搭，串聯、並聯集成，通過BMS（電池熱管理系統）進行不同電池體系的均衡控制，優勢互補。
優勢2：降低造車成本和售價
在質疑聲中，寧德時代投入上百億元研發鈉離子電池，除了在能量密度和安全性的平衡點外，還有一個關鍵：擺脱原材料成本的掣肘。
曾毓羣今年5月放言“搞一個鈉”之時，電池級碳酸鋰的價格正一路猛衝，7月底每噸已破10萬元大關，動力電池企業的產品毛利率持續下滑。除了價格暴漲，鋰的全球供應鏈的穩定性也讓人不安。記者留意到，由於鋰電池短缺、原材料上漲問題已開始向下遊傳遞。多家電池供應商紛紛發出調價函，調高電池價格，後續或帶動新能源汽車售價上漲。為了緩解“電池荒”，許多動力電池產業都在擴產，寧德時代目前也在擴大產能，但曾毓羣指出，這個過程短則需2~3年，長則3~5年。
相對而言，鈉資源更豐富、售價更低。華金證券的研報表示，自然界的鈉資源存量約為鋰元素的1000倍；鈉離子電池產業化後成本較低；按照正極材料、負極材料、電解液、隔膜、集流體等成本預估，鈉離子電池的成本比鋰離子電池的成本減少30%~40%。
乘聯會秘書長崔東樹告訴記者，動力電池佔整車成本的四五成左右，一旦成本能下去，整車售價也將更加實惠。若寧德時代牽頭，完善了其產業鏈並開始大規模量產，那麼鈉離子電池在材料成本上的巨大優勢將迅速映射到相關產業之上。
疑問：材料便宜不必然形成低成本
"鈉離子"當下似乎風頭正盛，但何時能量產裝車，才是更具有現實意義的事情。事實上，對鈉離子電池持觀望態度的業內人士並不少。國內一家新能源主機廠的車型研發負責人認為，當前鈉原料用於動力電池仍面臨諸多挑戰，譬如當前產業鏈不完善，僅憑寧德時代“單槍匹馬”，有可能造成鈉離子電池的成本甚至比鋰電池還高。
對此，寧德時代也給出了時間表：2023年有望將形成基本產業鏈。“第一代鈉離子電池已經開始了與車企和儲能客户進行商業化合作。”曾毓羣表示，未來3~5年內鈉離子電池產業將會擁有成熟的產業鏈，屆時成本優勢便會顯現。基於鈉鹽龐大的儲備量，未來價格也不會出現類似鋰電池的原料價格高漲。
記者也留意到，在國內，除了寧德時代，目前只有個別中小企業在鈉離子電池方面“有所作為”。如中科海鈉去年9月實現鈉離子電池的量產，電芯產能可達30萬隻/月；格林美今年5月完成對鈉離子電池材料的研發，並送至下游客户測試；鵬輝能源進行了鈉離子電池樣品測試，預計年底批量生產。在全球，從事鈉離子電池工程化的公司也有20多家，包括松下、豐田、LG等巨頭公司。不過，整體來看，當前鈉離子電池的產業規模依然較小，大部分動力電池的頭部廠商並未將重心放在鈉離子電池上。
現狀：新能源車爆發 突破電池瓶頸是關鍵
在碳中和的長遠目標下，動力電池迎來快速發展時期。據市場研究機構集邦科技預測，2021年全球新能源車的銷售量將達到435萬輛，年增長率49%。同時，中汽協預估，2021年中國新能源汽車總銷量將達240萬輛。增長迅猛的新能源汽車市場對於電池的需求量巨大，僅國內市場，今年前六個月動力電池產量累計74.7GWh，同比增長217.5%。目前的數據來看，鋰離子電池是當仁不讓的“牛鼻子”。行業研究機構彭博新能源財經近日發佈的《新能源展望》年度報告顯示，2020年，全球動力電池產能只有100Gwh的量級，但到2030年，交通和儲能對鋰離子電池的需求將激增至5.9Twh，這意味着一個超萬億元的新藍海洶湧而來。
供需矛盾將逐漸呈現。高工鋰電曾發佈預測數據，隨着儲能和出行領域的需求爆發，2030年，鋰資源的供求關係將趨於緊繃。美國銀行全球研究部的報告甚至預測，鋰離子電池最早在2025年將面臨斷供。與此同時，具有突破性的新型鋰離子電池的研發進展也不容易。如特斯拉正研發的新款46800鋰電池，採用了新的幹法電極工藝，雖然稱能“6倍性能提升，成本降低56%”，但馬斯克近期也坦言，這款電池目前只有90%的工藝進展順利，且僅能小規模有限生產。
我國未雨綢繆，已經從政策層面推動新動力儲能項目。6月末，國家發改委、國家能源局共同發佈《新型儲能項目管理規範（暫行）（徵求意見稿）》，直接叫停電池梯次利用儲能項目。徵求意見稿提出，要加快鈉離子電池等技術開展規模化試驗示範。
徵求意見稿還規定，業內儲能將不能用二手電池，電池的更新速度會加快。新建的電化學能儲能電站只能使用新電芯，也將導致成本的大幅度提升。在鋰電池原材料供需緊張之下，此時低成本鈉離子電池的登場，也算得上適逢其時，一旦其實現大規模量產，將有望取代“二手電池”迅速搶佔國內甚至海外儲能市場。
未來：固態電池被寄予厚望
除了鈉離子電池和鋰離子電池，業內人士普遍認為，動力電池仍存在很多技術路徑，包括固態電池、燃料電池等，正如中汽協副總工程師許海所説的：“未來仍存不確定性。”
記者留意到，多種更穩定的新形態電池業內正在積極探索，如當前不少車企押寶的固態電池。蔚來汽車在今年6月發佈了自主研發的固態電池包，預計將在2022年第四季度實現商用化。
LG能源、松下等電池巨頭預測，2025年至2027年間，全固態電池就能實現商業化；大眾集團、寶馬集團也計劃到2025年就可以推出搭載固態電池的原型車。
競爭：車企加入“造電池”角逐
當前，動力電池市場的競爭正愈加激烈，韓國的LG能源對寧德時代“一哥”的市場佔有率虎視眈眈，並曾在今年5月動力電池裝機量短暫超越寧德時代，成全球第一名。二線動力廠商也在躍躍欲試，中航鋰電正在迅速擴張電池版圖，這家在2018年全年裝機量還僅為0.71GWh的企業，到2020年已高達3.55GWh。除此之外，寶馬、吉利、長城、比亞迪等傳統車企也在自建動力電池工廠，和電池供應商“搶”市場。長城汽車近日發佈了一款自研的“大禹電池”。有的車企則通過與動力電池廠商完成深度綁定以鎖定產能，如戴姆勒入股賦能科技，大眾入股國軒高科，以此解決被動力電池廠商掣肘的成本問題。
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