半固態(tài)+鈉電，比克圍獵378GWh火熱大市場

曾幾何時，鋰電池的關(guān)鍵材料碳酸鋰供不應(yīng)求，價格一路瘋漲，甚至躥升至60萬元/噸的“天價”，整個鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)苦不堪言。兩年前，“怒發(fā)沖冠”的寧德時代祭出了成本更低的鈉電池，引燃了鈉電池快速產(chǎn)業(yè)化的導(dǎo)火索。

上海鋼聯(lián)數(shù)據(jù)顯示, 8月1日電池級碳酸鋰均價報27.55萬元/噸。業(yè)內(nèi)人士表示，理論上即便按照15萬元/噸碳酸鋰價格測算，鈉電池材料成本仍有望較鋰電池低30%-40%。鈉電池在低速電動乘用車、電動兩輪車、儲能、電動工具等領(lǐng)域有望得到廣泛應(yīng)用，機構(gòu)預(yù)測2027年市場規(guī)模可達582.7億元。

機構(gòu)紛紛看好鈉電池前景。按照中信證券的預(yù)測，到2025年鈉電池在儲能、電動兩輪車以及低速電動車等應(yīng)用領(lǐng)域的潛在總需求將達190GWh。浙商證券預(yù)計，到2030年鈉電池需求將達到378GWh，市場火熱，空間巨大。

(資料圖片)

2023年或?qū)⒊蔀殁c離子電池量產(chǎn)元年。除了寧德時代外，比克電池、孚能科技、中科海鈉、傳藝科技、鵬輝能源、華陽股份、欣旺達、鈉創(chuàng)新能源、派能科技、多氟多、海四達、珈鈉能源等眾多企業(yè)都在加快鈉電池布局。有機構(gòu)預(yù)計，2023年底業(yè)內(nèi)鈉電池產(chǎn)能將增加至21GWh，同比增長950%。

“半固態(tài)+鈉電”新路徑

“2021年比克電池就開始了對鈉電的初步研究。”比克電池CTO林建博士向電池中國介紹說。在材料方面，比克選擇正極層狀氧化物和負(fù)極硬碳技術(shù)路線做全電。正極方面主要有層狀氧化物、聚陰離子、普魯士藍三種材料，負(fù)極方面主要是碳基材料為主，以硬碳為代表。

據(jù)介紹，“半固態(tài)+鈉電”的組合，是比克電池正在深入探索鈉離子電池性能改善的新路徑。比克在歷經(jīng)大量鈉電電解液添加劑試驗后研究發(fā)現(xiàn)，在以層狀氧化物鈉電正極產(chǎn)氣為主的情況下，正極成膜添加劑可以有效抑制正極與電解液的副反應(yīng)，從而大幅提升電池高溫循環(huán)性能。而新型成膜添加劑成膜阻抗低，則有效隔絕了電解液與正負(fù)極反應(yīng)，使得高溫和低溫性能雙雙提高。

林建指出，半固態(tài)電解質(zhì)的出現(xiàn)，又對液態(tài)電解液產(chǎn)生了束縛作用，改善了界面穩(wěn)定性，明顯提升電池循環(huán)，并抑制產(chǎn)氣現(xiàn)象。

“比克選擇層狀氧化物和硬碳路線，通過微分容量曲線等手段研究鈉電在不同SOC下的相變過程，明確了鈉材料體系下電池合適的電壓使用范圍不能超過3.97V，實驗表明通過控制合適的電壓區(qū)間可以大大改善鈉電的循環(huán)性能。”林建介紹說。

在此研究基礎(chǔ)之上，比克開發(fā)的鈉離子電池具有良好的安全性能，能量密度可達到150Wh/Kg,10C充放電的容量保持率高達80%以上，常溫下2000次循環(huán)后電量至少保持80%。即使在0℃低溫環(huán)境下，500次循環(huán)后電量保持率也不低于70%。

從納電整體性能來看，林建指出，在倍率性能方面，鈉電的倍率充電和倍率放電性能顯著優(yōu)于鋰電；高低溫性能方面，零下40攝氏度，鋰電不能放電，而鈉電還能放出室溫容量的50%以上；常溫循環(huán)方面，預(yù)估2000圈以上性能皆優(yōu)異；安全性能方面，經(jīng)過電芯常規(guī)安全性測試包括150℃熱箱測試、針刺和重物沖擊等結(jié)果表明，鈉電的安全性介于鋰電三元和鐵鋰之間，值得放心。

持續(xù)提升鈉電池性能

鈉電池產(chǎn)業(yè)前景光明，目前已經(jīng)得到了國家在政策方面的支持，工信部印發(fā)的《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中明確提到，要發(fā)展鈉離子電池等新型電池。其中鈉離子電池要聚焦電池的低成本和高安全性，開發(fā)高效模塊化系統(tǒng)集成技術(shù)，加快鈉離子電池技術(shù)突破和規(guī)模化應(yīng)用。

值得注意的是，鈉在地殼中的豐度約2.36%，遠高于鋰的0.002%，極具資源優(yōu)勢。林建指出，在技術(shù)方面，鈉和鋰處于同一主族，不但化學(xué)性質(zhì)相似，而且鈉在硬碳中可逆脫嵌，保證了電池的正常工作；能源安全方面，中國鈉產(chǎn)量全球最大，可有效規(guī)避資源限制，將有助于中國邁向能源強國。

目前，鈉電池的裝車進程正在加快。今年2月，江汽集團和大眾集團合資品牌思皓新能源亮相了行業(yè)首臺鈉離子電池樣車——思皓EX10花仙子-A00級短途車；7月，德國某全球知名汽車制造商與國內(nèi)某電池廠商簽訂了鈉電池采購訂單。

為盡早將鈉離子電池產(chǎn)品推向市場，林建表示，比克持續(xù)提升鈉離子的能量密度，采用新型負(fù)極材料的鈉離子電池，能量密度可達到150Wh/Kg，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。接下來，比克將探索更多的產(chǎn)品型號，努力研發(fā)出更高能量密度、更長循環(huán)壽命、更好安全性的鈉電產(chǎn)品，以滿足市場對鈉電持續(xù)增長的需求。

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