【Carbontech 专访】分庭抗“锂”，电池未来在“钠”里？钠离子电池发展前景充满机遇和希望。——汉行科技高云智

文章来源：Carbontech

【公司简介】

上海汉行科技是一家专注于钠离子电池方向的新能源高科技企业，全面自主研发、全产业链覆盖。公司研发实力强，研发人员占比52.9%。其中，硕士及以上学历占比78%；博士及博士后占比24.4%。公司团队包含研发、管理、金融、市场等各领域人才。上海汉行科技于2015-2018年完成钠离子电池研发立项、主材研发等基础研发工作；2019年-2021年，先后完成普鲁士蓝正极材料中试、煤基硬碳负极材料中试、电解液开发、钠离子全电池体系试验等工作；2022-2024年，公司完成/即将完成普鲁士蓝和无烟煤硬碳的产业化建设、电解液产业化布局、以及钠离子电芯及系统集成产能布局。

【引文】

随着能源变革驶入深水区，行业对更低成本且兼具优异性能的电池望眼欲穿。纵然锂离子电池在性能方面天赋异禀，但在理论成本上终是落于钠离子电池下风。钠离子电池作为电池体系多元化探索中的重要技术方向，开始从0-1的产业化构建。在这过程中磷酸铁锂、三元、磷酸锰铁锂、钛酸锂等“千帆竞过”，彼此争锋，令人不禁思考：钠电时代究竟能否到来？

Carbontech特邀上海汉行科技有限公司首席科学家高云智先生，谈论钠电行业发展历程、钠离子与锂离子的不同性能、不同优劣、不同命运以及钠离子电池正极材料的抉择等方面的不同看法。

【正文】

“冰与火之歌”：钠电产业的机遇与泡沫。

20世纪80年代，法国的Armand提出了“摇椅式电池”的概念，开启了钠离子电池的研究。钠离子电池在中国的“起步”，始于陈立泉院士对锂电外不同技术路线的探索。在此阶段，由于受当时研究条件的限制和研究者对锂离子电池研究的热情，锂离子电池的发展“吸走了”钠离子电池的研究力量。2010年后，动力电池领域的旺盛需求“唤醒”了“被抛弃”的钠离子电池，室温钠离子电池研究“重出江湖”。研究人员中不乏科技“国家队”的身影，中科院物理所研究员团队胡勇胜发现了低成本的电极材料和电解液，打开了钠离子电池产业化的大门。2021年，工信部称锂离子电池、钠离子电池等新型电池是“推动新能源产业发展的压舱石”，并提案支持钠电池的发展，与此同步，受供应偏紧影响，碳酸锂价格快速飞涨，行业开始对钠电产业寄予厚望，传统企业、初创企业、跨界企业、行业资本等争相参与，但钠电究竟是储能行业的“顺风车”还是“逆风局”？

2023年，钠电各企业宣布投产、实现批量交付，被称为“量产元年”；超80个项目落地，其中包括7个百亿项目，投资额超1560亿元，产能超400 GWh，是“扩产狂飙”的一年；披露的融资企业涉30多家公司，多家企业获不止一轮融资，投资热潮此起彼伏。

但随着碳酸锂价格的迅速回落，钠电产业骤遇寒流，一时间归于平寂，在储能行业的声量大不如前，那些“凑热闹”的企业，恐怕要退场了。

锂电产业“吃不下”整个储能市场，钠电的未来无需质疑。

无论从政策、市场、需求、发展前景来看，储能都是当之无愧的“明星赛道”。这吸引了一众“玩家”趋之若鹜，各自押注的技术路线也不尽相同。材料之间的差异迎来了储能行业的“百花齐放”。然而满园春色必然不是一枝花的独秀，根据应用场景不同、性能侧重方向不同，各细分领域彼此竞争，又彼此补充。

在元素周期表上位于同一主族的钠和锂，化学性质相似，起源时间相近，命运却截然不同。锂离子电池因其性能优异，成了汽车、手机等产品必不可少的器件，但随着新能源蓬勃发展、碳中和成为议题，发现了一个问题：锂资源不够用了。全球探明的锂资源储量不多，尤其中国锂资源紧张，高度依赖进口。加之地缘政治的影响，更是雪上加霜。而未来的储能市场是非常大量级的市场，没有大量的资源储备，很难将这样的资源应用于大规模储能领域。这无疑是在说明：锂电产业无法“吃下”整个储能市场。

相较于锂元素，地壳含量为2.75%、是锂元素的400多倍的钠元素资源足够丰富。大规模开采锂资源可能会带来环境破坏和资源短缺的问题，相比之下，发展钠离子电池也可以缓解资源约束，保障原材料供应安全。钠在地壳中储量丰富，比锂更易获取，制备相对简单，可进一步降低制造成本。中科海钠数据表明，钠离子电池的材料成本比锂离子电池低30%~40%。此外，钠电池化学性能稳定，不易形成锂枝晶那样坚硬的枝晶，可以缓解对安全隐患的忧虑。因上所述，钠元素转而成为业界热捧的对象。“这就是钠电产业未来发展的底气”，高云智先生坚定道。

成本是底层逻辑，但想要取代锂电，钠电还差点火候。

锂矿是相对稀缺的战略资源，澳大利亚掌握着全球大部分的锂资源，其对锂精矿等的价格定位是全球锂精矿价格的风向标。前两年，锂矿价格冲至高点，碳酸锂约59.3万元/吨，原材料的成本压力已传导至新能源产业链下游，锂电池成本骤增，车企持续承压，供应链的不稳定性带来了可持续发展的忧虑。

虽然钠离子电池因其材料成本低廉等因素而“异军突起”，“但钠离子电池只能替代一部分磷酸铁锂，在性能上是无法与三元锂电池相抗衡的。”高云智先生说。

相对于其他正极材料，三元材料具有更高的能量密度。值得关注的是，在可获得高比能的前提下，三元材料的造价相对适中，具有一定的竞争力。此外，三元锂电池中的三种过渡金属比例可调，可以根据产品需求任意组合出具有期望特性的产品，比如提高镍的含量可以明显提高三元锂电池的容量；提高锰的含量，三元锂电池的稳定性可以得到加强等。

通过计算钠离子正负极能量密度差异，可以得出在相同技术条件下，钠离子的能量密度约为锰酸锂电池和磷酸铁锂电池能量密度的0.7-0.8倍。能量密度较低意味着，如果要制造相同容量的电池，钠电池的体积比三元锂电池更大，重量更重，这就导致它不适用于小型电子产品。另外，由于钠离子的质量和半径较大，在储钠材料中的迁移速度较慢，不利于钠离子电池倍率性能的提升。材料本身性质决定了钠离子电池的天花板会更低，同时钠电池的技术的不成熟也是造成其与三元锂电池差距的原因。

性能优势或为“药引”，性价比则是普鲁士蓝给予汉行科技的“定心丸”。

钠离子正极材料主要分为以下三种：层状氧化物、聚阴离子型、普鲁士蓝类似物。层状氧化物因其合成简便投产快而备受国内企业瞩目，聚阴离子型正极材料也是如此。“考虑到普鲁士蓝循环性能超过层状氧化物、能量密度超过聚阴离子，已是优势所在。真正为人动容的是，普鲁士蓝目前而言是价格最友好、性价比最高的钠离子正极材料。研发、市场、消费，任何阶段，最终是成本在说话。”高云智先生说。

还需提及的是，层状氧化物作为正极材料会产生“胀气”的问题，而“胀气”会直接影响到电池的寿命，普鲁士蓝并不会来带此类问题。但国内研究普鲁士蓝的企业依然非常少，设备、工艺等都需要“开荒拓土”，可穿越“无人区”何尝不是一种机遇？

虽然一切还需重筑，钠离子电池目前还是个“孩子”，但汉行科技仍在孜孜求索，高云智先生告知：上海汉行科技生产的普鲁士蓝钠离子电池产品是目前唯一一家通过工信部赛西实验室标准化研究院评测的普鲁士蓝钠离子电池产品，钠离子电池循环性能已达到5000-6000次，能量密度达到130 Wh/kg。未来，生产布局、生产工艺还会再作调整，再下功夫。

若普鲁士蓝的性能优势是一副“药引子”，那么它的成本则是一枚“定心丸”，高云智先生坚定地认为，市场终有一隅属于普鲁士蓝，属于钠离子电池！

“千里之行，始于汉行”，汉行科技破局钠离子电池产业生态圈。

千里之行，始于汉行。这是汉行科技的标语。作为国内领先拥有钠离子电池知识产权的企业，汉行科技十年来专注脚下、躬行实践，先后完成了钠离子电池研发立项、主材研发、普鲁士蓝正极材料中试、煤基负极材料中试、钠离子全电池联合试验、钠离子电池产业化中试、主材及电芯产业化布局等，为钠离子产业化搭建提供底层能力，破局钠离子电池产业生态圈。

“汉行科技自研煤基负极路线，压实密度相对较高，可达1.0 g/cm³至1.05 g/ cm³，克容量为260 mAh/g左右，前沿水平为300 mAh/g，并在新疆乌鲁木齐设立了负极材料工厂。在正极材料方面，汉行科技布局山东威海，计划年产9万吨普鲁士蓝钠离子正极材料及5万吨电解液并计划投资35亿元设立10 GWh电池制造项目。”高云智先生介绍。

在积极构建从材料到电芯、再到PACK、集成、应用的钠离子电池全产业链的过程中，汉行科技被授予“2023年钠离子电池十大创新企业”和“全国首批钠离子电池测评通过单位”等殊荣。

从0-1，再从1-N，钠离子电池产业生态圈搭建路仍遥远，但汉行科技将身体力行地告诉各位，行则将至！