電動(dòng)汽車(chē)迎來(lái)“鈉時(shí)代”

1月5日，中科海鈉科技有限責任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中科海鈉)發(fā)布消息稱(chēng)，中科海鈉與江淮汽車(chē)集團旗下新能源汽車(chē)品牌——江淮釔為聯(lián)合推出的純電車(chē)型“花仙子鈉電版”正式向用戶(hù)批量交付。該款車(chē)型續航里程為252公里，搭載的鈉離子圓柱電芯由中科海鈉供應，售價(jià)5.99萬(wàn)元起。

此前，孚能科技發(fā)布消息稱(chēng)， 孚能科技與江鈴集團新能源汽車(chē)合作的鈉離子電池純電A00級車(chē)型——江鈴易至EV3(青春版)下線(xiàn)，續航里程251公里，售價(jià)5.28萬(wàn)元起，可滿(mǎn)足年輕一代日常上班代步、跨城出行等多樣性場(chǎng)景需求。

更早些時(shí)候，奇瑞汽車(chē)與寧德時(shí)代合作的奇瑞QQ冰淇淋宣布上市，起售價(jià)3萬(wàn)元。為什么3萬(wàn)元就可以買(mǎi)輛電動(dòng)汽車(chē)?關(guān)鍵在于搭載的鈉離子電池。

種種跡象表明，電動(dòng)汽車(chē)正在迎來(lái)“鈉時(shí)代”。

2022年，中金公司發(fā)布的研究報告預計，中國鋰供給將在2030年之前出現“硬”缺口，發(fā)展鈉離子電池是資源約束下的較優(yōu)解法。

“鈉離子電池平均電耗比磷酸鐵鋰低，成本能減少10%~30%，并在低溫性能上有較大優(yōu)勢。在未來(lái)的新能源電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)上，鈉電版的車(chē)型將在三四線(xiàn)城市占據一席之地。”中科海鈉執行董事長(cháng)唐堃告訴《中國科學(xué)報》，“鈉離子電池的應用不僅限于車(chē)，還包括儲能電站等。”

吐故“鈉”新，分庭抗“鋰”?

1月11日，中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中汽協(xié))發(fā)布的2023年12月及全年汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)數據顯示，2023年，我國新能源汽車(chē)繼續保持快速增長(cháng)，市場(chǎng)占有率達31.6%，連續9年位居全球第一。中汽協(xié)預計，2024年我國新能源汽車(chē)銷(xiāo)量將達1150萬(wàn)輛。

2023年12月28日，小米首款汽車(chē)小米SU7正式亮相。此前，工業(yè)和信息化部發(fā)布的《免征車(chē)輛購置稅的新能源汽車(chē)車(chē)型目錄》公告顯示，小米SU7低配版本搭載73.6千瓦時(shí)弗迪的磷酸鐵鋰電池，續航可達668公里;小米SU7高配版本搭載101千瓦時(shí)寧德時(shí)代的三元鋰電池，續航可達800公里。

據了解，當前新能源汽車(chē)主流的動(dòng)力電池有磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，但這幾年鋰的價(jià)格波動(dòng)頻繁。市場(chǎng)統計數據顯示，作為電池原料的碳酸鋰價(jià)格從2021年8月前的10萬(wàn)元/噸漲至2022年末約60萬(wàn)元/噸，到2023年末又跌回約10萬(wàn)元/噸。

價(jià)格猛漲的背后是不容忽視的鋰資源快速稀缺的現實(shí)。全球鋰資源面臨分布不均勻、可開(kāi)采儲量有限的局面。國際能源署曾在2022年預測，若依靠現有在建的鋰礦生產(chǎn)項目，全球2030年將面臨近50%的需求缺口。

美國地質(zhì)勘探局此前的統計數據顯示，全球22.3%的鋰礦分布在澳大利亞、52.7%的鋰礦分布在阿根廷和智利，而中國的鋰礦資源僅占全球的7.1%。

與其受控于人，不如另辟蹊徑。近年來(lái)，鈉離子電池因原料成本低、資源分布廣泛、獲取方便等因素，備受市場(chǎng)關(guān)注。

“作為鈉離子電池的原料，一噸碳酸鈉的價(jià)格是2000元，比碳酸鋰最低價(jià)還要便宜很多。”唐堃介紹，與磷酸鐵鋰電池相比，鈉電池在零下20攝氏度的低溫環(huán)境下，電容量保持率可達92%，降低了冬季續航的衰減。此外，鈉離子電池充電15分鐘可補能至80%，充電速度與磷酸鐵鋰電池相比要快得多。

中金公司發(fā)布的研究報告稱(chēng)，鈉離子電池在低溫、安全、快充等性能指標上的表現優(yōu)于鋰離子電池，而能量密度、循環(huán)壽命等仍有提升空間，但考慮到鈉的材料來(lái)源豐富，長(cháng)期來(lái)看有望分庭抗“鋰”。

那么，鈉離子電池能否替代鋰離子電池，在新能源汽車(chē)市場(chǎng)占有一席之地呢?

“總要有第一個(gè)吃螃蟹的人”

回溯至20世紀末，鈉離子電池的發(fā)展幾乎跟鋰離子電池同步，但研究發(fā)現鈉離子電池的能量密度低，和鋰電池相比需要更大的體積和重量，才能實(shí)現同樣的儲能效果。這使得鈉離子電池在對能量密度要求較高的消費類(lèi)電子市場(chǎng)遭遇冷落，導致其發(fā)展勢頭遠不及鋰離子電池。

從研究角度來(lái)看，由于鈉離子電池一直沒(méi)有特別合適的負極材料，一度被列入“冷門(mén)”研究領(lǐng)域。轉機出現在2000年前后，加拿大達爾豪斯大學(xué)教授J. R. Dahn等人將硬碳用作鈉離子電池負極，在當時(shí)接近鋰離子電池中石墨負極材料的可逆循環(huán)比容量。隨后，國內的團隊開(kāi)始研究鈉離子電池。

中科海鈉董事長(cháng)、首席科學(xué)家胡勇勝2001年來(lái)到中國科學(xué)院物理研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)物理所)攻讀博士學(xué)位，師從中國工程院院士陳立泉。2009年，在導師的召喚下，胡勇勝從國外回到物理所，開(kāi)始研究鈉離子電池。

“如果失敗了怎么辦?”曾有人問(wèn)過(guò)胡勇勝這樣的問(wèn)題。他的回答是，“總要有第一個(gè)吃螃蟹的人”。如果自己不做也會(huì )有別人做，放棄就可能錯失一個(gè)機會(huì )。

2017年，中科海鈉正式成立。

“當年，我們在走訪(fǎng)物理所時(shí)了解到中科海鈉這個(gè)項目，綜合考慮了鈉離子電池的技術(shù)優(yōu)勢，以及對未來(lái)大規模儲能應用市場(chǎng)的判斷，從發(fā)現項目到完成投資花了半年多時(shí)間。”中科創(chuàng )星創(chuàng )始合伙人米磊告訴《中國科學(xué)報》。

2018年，中科海鈉完成首輪國科嘉和基金投資的天使輪融資。2020年，中科海鈉宣布完成數千萬(wàn)元Pre-A輪融資，由中科創(chuàng )星和梧桐樹(shù)資本領(lǐng)投。

不是取代，而是補充

中金公司發(fā)布的研究報告稱(chēng)，2021年以來(lái)，隨著(zhù)新技術(shù)成熟度的增加以及應用場(chǎng)景完善帶來(lái)的市場(chǎng)需求提升，鈉離子電池正處于突破低谷進(jìn)入復蘇爬升期的拐點(diǎn)。

米磊認為，當前鈉離子電池企業(yè)應該通過(guò)持續研發(fā)和不斷進(jìn)行落地部署來(lái)加快產(chǎn)品成熟進(jìn)度。比如，上游的原材料，中游的正負極、電解液等主要材料的規模和穩定性都不夠，下游的電池企業(yè)產(chǎn)能也沒(méi)有達到最具經(jīng)濟性的規模，整個(gè)供應鏈體系的效率還不太高。因此，伴隨著(zhù)產(chǎn)品性能的提升和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，鈉離子電池的競爭力會(huì )越來(lái)越強。

如今，鈉離子電池的發(fā)展頗為業(yè)內看好。“新能源車(chē)的市場(chǎng)很大，鈉離子電池和鋰離子電池還談不上競爭，也不會(huì )完全取代鋰離子電池。”唐堃告訴《中國科學(xué)報》，“由于鈉電池的低溫效能、循環(huán)性能優(yōu)異，有望成為鋰電池體系的重要補充。”

江淮釔為電池系統部專(zhuān)家也表示，在低溫環(huán)境下，鈉離子電池仍保持穩定性能，彌補了鋰電池低溫特性差導致冬季續航里程衰減的不足。此外，鈉離子電導率更高，快充性能更強。

1月3日，《自然-能源》報道了胡勇勝團隊與荷蘭代爾夫特理工大學(xué)教授Marnix Wagemaker團隊的合作成果—— 一款基于硬碳負極的快速充電鈉離子電池，有望解決電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)儲能領(lǐng)域中的“充電焦慮”問(wèn)題。

研究團隊設計出一款能在9分鐘內完成充放電，并實(shí)現3000次充放電循環(huán)的26700型圓柱電池。該研究成果預示著(zhù)未來(lái)的電動(dòng)車(chē)有望實(shí)現與燃油車(chē)加油時(shí)間相當甚至更短的充電時(shí)間，對加快鈉離子電池在大規模儲能及電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的應用具有重大意義。

“盡管鈉電池能量密度目前仍低于鋰電池，但新研究正在快速提升能量密度，很快有望接近磷酸鐵鋰電池。”唐堃說(shuō)。