2023年還是“鈉電池元年”嗎？

如果將這個疑問放到去年年底，或許都不成為一個問題。然而隨著碳酸鋰價格的迅速回落，早前火爆異常的鈉離子賽道熱度一時間降至冰點(diǎn)，在儲能市場上的聲量大不如前，行業(yè)對“鈉電的時代還會到來嗎”的疑慮卻愈發(fā)深重。

在回歸平寂的另一面，今年以來，鈉電領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)仍如雨后春筍，資本投融資事件亦層出不窮，顯然資本市場仍未放棄對鈉離子電池的關(guān)注。與此同時，此前鮮為人所探討的聚陰離子技術(shù)路線聲量漸高，大有后來居上之勢。

在這條技術(shù)路線上，2022年4月成立的珈鈉能源，不僅初期收獲雷軍旗下順為資本數(shù)千萬天使輪融資，又先后在去年8月、今年1月分別拿下Pre-A輪及Pre-A+輪融資。亦不乏有去年9月剛成立的聚陰離子體系鈉電企業(yè)，在短短不到一年的時間內(nèi)已然收獲四輪融資。

針對鈉電行業(yè)當(dāng)前看似有些矛盾的發(fā)展局面，筆者邀請到珈鈉能源創(chuàng)始人、董事長兼首席科學(xué)家，同時也是武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院教授曹余良作為首期專訪嘉賓，對鈉電行業(yè)發(fā)展及聚陰離子材料體系為代表的儲能未來方向展開深度對話。

曹余良教授是國內(nèi)鈉離子電池領(lǐng)域最早的研究者之一，早在此前鈉電行業(yè)熱情高漲之際便冷靜地提出“鈉電不會形成對鋰電的取代，而是對鋰電的平衡與補(bǔ)充。”

其一手創(chuàng)辦的珈鈉能源更是聚陰離子技術(shù)路線的領(lǐng)軍企業(yè)，千噸級量產(chǎn)線已于年內(nèi)正式投產(chǎn)。公司還將在今年年底開始布局萬噸級產(chǎn)線，預(yù)計到2024 年實(shí)現(xiàn)過億收入。

當(dāng)前，鋰電行業(yè)無論在動力電池還是儲能電池領(lǐng)域，都已出現(xiàn)產(chǎn)能過?，F(xiàn)象，這似乎為鈉電產(chǎn)業(yè)制造了更大的生存壓力。

然而曹余良表示，鋰電產(chǎn)能過剩，并非鈉離子電池發(fā)展的障礙，反而對鈉電產(chǎn)業(yè)而言是一個很好的發(fā)展契機(jī)。

1

筆者：此前，鈉電領(lǐng)域經(jīng)歷過一段極為熱鬧的時期，如今的鈉電行業(yè)看上去似乎沒有那么火爆了。但是我們又同時看到，當(dāng)前仍有大量鈉電企業(yè)尤其是初創(chuàng)企業(yè)備受資本青睞。鈉電這條賽道是所謂的“回歸冷靜”了嗎？資本市場又是否仍在看好鈉離子電池？

的確，鈉電從去年很火到今年似乎有些冷淡，卻又時不時有新創(chuàng)立的公司或新的資本進(jìn)入這條賽道。要解答這個現(xiàn)象的成因，我們首先就要分析一下——鈉電為什么會火。

鈉電能夠火起來，最主要的原因還是鋰價的上漲，如果鋰資源價格一直維持在高位，鈉電自然就會有市場。所以我們可以看到，鈉電行業(yè)的成長曲線實(shí)際伴隨著碳酸鋰的價格上升和下降。

碳酸鋰的價格從去年年底的頂端，走到今年上半年的下降，又有所回彈而相對平穩(wěn)在20萬元/噸。而鈉電火熱的程度，也是逐漸上升又回落到看似有些不溫不火的狀態(tài)。

隨著鋰電市場的變化發(fā)生起伏，這是鈉電發(fā)展的一個總體趨勢。而盡管目前碳酸鋰的價格在不斷下降，鈉電技術(shù)的研究及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展卻仍緩步向前，這又是為什么呢？

實(shí)際上，就國家層面而言，發(fā)展新能源儲能是實(shí)現(xiàn)我國雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的一個重要環(huán)節(jié)，而鋰離子電池的這一方向是非常合適的選擇。無論是對于中國來講，還是對于全世界來說，鋰電的應(yīng)用都勢必帶來極為廣闊的市場。

然而，如果繼續(xù)依賴鋰電池的單一發(fā)展路線，并且持續(xù)不斷地批量性運(yùn)用到儲能領(lǐng)域，我國的鋰資源很有可能會受到“卡脖子”的影響。

中國的鋰資源僅占世界儲量的6%，而其中又有70%-80%的鋰資源集中于高原鹵水。無論基于地區(qū)分布還是自然保護(hù)，國內(nèi)鋰資源開采都會受到非常大的限制。

這就導(dǎo)致在大量應(yīng)用的背景之下，國內(nèi)鋰資源最終會面臨嚴(yán)重不足的局面。因此，國家也在大力支持無資源限制的鈉電新行業(yè)的發(fā)展，這是一項(xiàng)面向未來的投資。

從資本市場的角度來看，在鈉電產(chǎn)業(yè)剛剛受到市場關(guān)注的發(fā)展早期，普魯士藍(lán)（白）或者氧化物的材料體系都被認(rèn)為是能夠跟磷酸鐵鋰相對比的技術(shù)路線，大家普遍投入了非常高的期望，各路企業(yè)也紛紛投入到這些鈉電材料體系的研究中去。

然而，每一種電池材料其實(shí)都有其適用的不同應(yīng)用領(lǐng)域。以上這些鈉電材料體系，更適用于二輪車的小動力市場，而具備更長循環(huán)壽命和安全性的聚陰離子正極材料體系，則更適合于規(guī)模儲能領(lǐng)域。

2

筆者：您剛剛提到，上述的幾種技術(shù)路線在發(fā)展過程當(dāng)中都出現(xiàn)了一定的短板。珈鈉能源選擇采用聚陰離子型鈉離子電池正極材料路線，是基于怎樣的考量，較之于其他材料體系又有怎樣的優(yōu)勢？

過去在鈉電領(lǐng)域，普遍以普魯士藍(lán)（白）或氧化物的材料體系為主，然而它們用在小動力上面是合適的，但用到儲能領(lǐng)域，它們的短板逐漸凸顯出來，還需要進(jìn)行更多的結(jié)構(gòu)改善和性能提升的工作。

鈉電的發(fā)展，實(shí)際上還是為了要在大儲能的應(yīng)用當(dāng)中平衡鋰電，去補(bǔ)充平價鋰在儲能市場的缺失，使得整個鋰電市場及規(guī)模儲能市場都健康發(fā)展。

如果沒有大儲市場對于鋰用量的較高要求，鋰電完全可以應(yīng)對動力電池的市場需求，鈉電也就沒有了用武之地，當(dāng)然這還要建立在中國鋰資源不存在“卡脖子”情況的前提下。

鈉電最大的市場在于儲能，而儲能市場最關(guān)注的三個核心關(guān)注點(diǎn)是什么？

第一個要求，是便宜且資源豐富的原材料。未來的儲能市場將是非常大的一個量級，如果資源不夠豐富，沒有大量的資源儲備，根本沒法用到儲能上面。而且資源成本一定要足夠低，才能保障儲能的成本要求。

第二個要求，是材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。對于電化學(xué)儲能而言，需要反復(fù)充放電、循環(huán)足夠長，才能夠?qū)⒍入姵杀窘档拖聛?。就像單晶硅，可以用?0-25年，計算下來度電成本要比化石能源都合算得多，就能夠發(fā)展起來，儲能也是同樣的道理。材料體系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，才能夠達(dá)到更長的循環(huán)或者說做到更長的日歷壽命。

第三個要求，就是安全性。安全性要求是規(guī)模儲能應(yīng)用的重中之重，應(yīng)該選用更加安全性的儲能體系。

所以說，對于儲能的三大目標(biāo)，資源稟賦要好、結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定、還要足夠安全，其實(shí)并不追求能量密度，只需要全壽命周期中度電成本可期達(dá)到儲能要求。鈉電池正好滿足這樣的需求，而在各材料體系當(dāng)中，聚陰離子材料體系是能夠同時達(dá)到這三個條件的理想體系。

盡管聚陰離子體系能量密度相對較低，但在安全性能上應(yīng)該是鈉電材料體系當(dāng)中最安全的。正如磷酸鐵鋰能量密度不如三元鋰，但安全性能要更好，所以才得以在市場上慢慢鋪開，聚陰離子鈉電材料體系也是同樣的道理。

當(dāng)前，鋰電行業(yè)正普遍朝向大容量電池發(fā)展。這實(shí)際上是為了節(jié)省制造和后續(xù)包括組裝在內(nèi)的工藝成本，或是其他管理部件的成本。為了把這些成本降下來，自然做得越大越好。

然而，電池做得越大，整個電池的能量也就更高。即使能量密度沒有明顯提高，但假如出現(xiàn)短路等安全問題，勢必產(chǎn)生更大的熱量，安全性能更差。

反過來講，如果材料體系足夠安全，就可以相較于其他體系做出更大容量的電池，這正是鐵磷基聚陰離子材料體系優(yōu)勢所在。

3

筆者：剛才您提到鋰電的電池體系已然非常成熟，而鈉電的實(shí)際定位在于補(bǔ)充、平衡鋰電。目前無論在動力電池還是儲能電池領(lǐng)域，都已出現(xiàn)鋰電產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象，對于身為補(bǔ)充者而非替代者的鈉電來說，是否意味著市場空間會持續(xù)受到擠壓？還是說對于鈉電而言，始終有其優(yōu)勢的市場空間存在？

當(dāng)前的鋰電產(chǎn)能過剩，實(shí)際上是由于前兩年的鋰電投資的量級太大，是一種短時間內(nèi)的過量。儲能市場的增長速度還是很快的，電動車市場反而增長的沒有預(yù)期的那么快，也最先表現(xiàn)出產(chǎn)能過剩的情況。

這種鋰電產(chǎn)能過量，我覺得并不是鈉電池發(fā)展的障礙。反而對鈉電產(chǎn)業(yè)而言是一個較好的契機(jī)，或者說是一個有益的前提條件。

當(dāng)前過剩的鋰電產(chǎn)能，實(shí)際上是可以很快地轉(zhuǎn)到鈉離子電池生產(chǎn)當(dāng)中。鈉電不需要重新構(gòu)建產(chǎn)能，也可以直接應(yīng)用鋰電的已有產(chǎn)能，這為鈉電的前期示范積累起到了非常好的發(fā)展條件，其實(shí)對于鈉電的下端推動也是非常有利的。

而就目前大家對于鈉電領(lǐng)域的研究和投入來看，還是希望將鈉電市場及整個運(yùn)用領(lǐng)域慢慢地拓展出來，實(shí)則是面向未來的產(chǎn)業(yè)布局，還未在真正意義上形成與鋰電行業(yè)在市場方面的競爭。

以大儲為例，當(dāng)前風(fēng)電、光伏發(fā)電的總量還未到必需配置儲能的程度，理論上靠其他能源轉(zhuǎn)化形式也能夠?qū)崿F(xiàn)完全消納或調(diào)節(jié)。那我們?yōu)槭裁催€要如此迅速地發(fā)展儲能呢？其實(shí)更多的是面向未來新能源大規(guī)模發(fā)展，必須要借助儲能來完成消納而做出準(zhǔn)備階段的提前布局。

放在鈉電領(lǐng)域，也是同樣的道理。既然磷酸鐵鋰始終無法打消人們對于安全隱患的憂慮，為什么不向更為安全的鈉電路線提前布局呢？

4

筆者：從鈉電的應(yīng)用領(lǐng)域來看，是否就是在于電動二輪車和儲能這兩個主要的市場？您認(rèn)為鈉離子電池的核心市場應(yīng)用與競爭力在哪？最能充分發(fā)揮優(yōu)勢的應(yīng)用場景是什么？

實(shí)際上，我覺得鈉電在不同方向有不同的應(yīng)用市場，并不能說鈉電應(yīng)用領(lǐng)域很窄，它的應(yīng)用是可以很寬泛的，但是其他市場的體量都不會太大，還是以儲能、電動二輪車作為其核心的主要市場。

比如說，鈉電的低溫性能非常好，能夠做到-30℃、-40℃正常放電。那么在東北地區(qū)的小動力、小儲能市場都會顯示出特定的市場優(yōu)勢。大倍率放電、低溫放電，都是鈉離子電池的顯著優(yōu)勢。

5

筆者：當(dāng)前，鈉離子電池的層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士類化合物等多條技術(shù)路線仍不分伯仲。您認(rèn)為從技術(shù)趨勢上來看，行業(yè)未來是否會出現(xiàn)像鋰電行業(yè)三元鋰主用于動力電池、磷酸鐵鋰主用于儲能電池這樣的技術(shù)分野？

我認(rèn)為是的。根據(jù)各技術(shù)路線的特性及當(dāng)前可商業(yè)化應(yīng)用的材料體系來說，未來的局面很有可能是，在儲能電池領(lǐng)域以聚陰離子體系為主，在二輪車、小動力市場上則以氧化物體系的運(yùn)用更為廣泛。

當(dāng)然鈉電的材料也不光是這些，還有一些其他的材料體系。比如聚陰離子路線上也有一些體系是能夠在二輪車、小動力市場走出來的，但是對于儲能角度來講，我認(rèn)為鐵基磷酸鹽的聚陰離子體系還是未來的主流。

從當(dāng)前發(fā)展水平來看，鐵磷基聚陰離子體系發(fā)展的比較晚，到今年年初大家才慢慢有更多的認(rèn)識，普遍看到了它在儲能方面的優(yōu)勢，許多公司也都轉(zhuǎn)到聚陰離子的方向上來，產(chǎn)業(yè)也慢慢開始逐漸積累。

6

筆者：當(dāng)前，各材料體系未來技術(shù)前景、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況仍然無法蓋棺定論，您作為研究者又是企業(yè)家，是否會有“走錯路”的隱憂？

我們從2009年就開始系統(tǒng)研究鈉電材料及體系，也是中國在該領(lǐng)域最早的研究組之一。對于正極、負(fù)極、電解液，包括正極材料的各類體系，如氧化物、普魯士藍(lán)（白）以及聚陰離子等，都有非常系統(tǒng)的研究。

實(shí)際上，我們對于不同的材料體系的性能、領(lǐng)域應(yīng)用可能性都已經(jīng)有比較深的了解，做了非常多的評估。像三類正極材料體系，實(shí)際上我們前期也都做過公斤級的材料試驗(yàn)，初步探討和考察過各路線的優(yōu)劣勢以及運(yùn)用方向。

所以說，建立在前期大量研究論證的基礎(chǔ)之上，我們當(dāng)時打算進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的時候，就將目標(biāo)瞄準(zhǔn)規(guī)模儲能方向，堅(jiān)定地選擇了聚陰離子體系。

盡管那時候很少有企業(yè)關(guān)注這個體系，也較少有資本來關(guān)注這個體系，甚至有許多聲音認(rèn)為聚陰離子材料體系能量密度太低，綜合系統(tǒng)成本沒有優(yōu)勢等等。

但是隨著我們不斷地進(jìn)步，行業(yè)對于不同體系地認(rèn)識程度也不斷加深。從市場和資本的角度來看，大家也正在慢慢轉(zhuǎn)向聚陰離子材料體系，這其實(shí)也證明了在規(guī)模儲能方面的運(yùn)用，我們當(dāng)時的選擇是正確的。

怎么降本、怎么提升能量密度，這其實(shí)是我們在一步一步往前走的過程中，需要去對材料體系進(jìn)行不斷地完善，而不是一定解決不了的問題。