【深度】鈉離子電池+儲能，一個目標明確的產業
發表時間：2022-07-09 09:26
鈉離子電池正在變得有信心。
當各個車企、電池廠商因為上游原材料漲價和“搶”不到鋰礦而焦慮的時候，已經有越來越多的企業開始布局鈉離子電池了。
例如英國FARADION公司、美國Natron Energy公司、法國NAIADES公司、日本岸田化學、松下、三菱，國內的企業則有鈉創新能源、中科海鈉、眾鈉能源、星空鈉電、立方新能源、寧德時代等。
從時間線上來看，一般認為2010年是鈉離子電池復興的節點，但我國的鈉離子電池產業發展基本在2015年才真正開始。在經過了多年蟄伏后，近兩年鈉離子電池領域的公司可謂蓬勃爆發。
中科海鈉、寧德時代等鈉離子電池量產在即的企業被推上風口浪尖，此外還有一大批成立僅一、兩年的創業企業涌現。相關領域的一位創業者告訴36氪：“現在幾乎所有的電池廠商都在布局鈉離子電池，只不過角度和進度不同罷了，這是一塊大蛋糕?！?/span>
資本火熱
鈉離子電池的火熱有兩方面的原因，一是鋰礦作為貴金屬礦產儲量有限，再加上疫情、全球政治等因素影響導致的價格猛漲。數據顯示，2020年6月，國內碳酸鋰的價格僅為4.19萬元/噸，到今年3月份，一舉達到了50萬元，盡管近期價格有所回落但仍處于高位，生意社數據顯示，5月20日碳酸鋰參考價為45萬元/噸。
二是作為新能源體系中最重要的原材料，過于單一的供應會對市場及行業的發展帶來隱患，尤其是想我國這樣優質電池級碳酸鋰儲量并不太多的國家，這種威脅是存在的，從近年來多家國內鋰離子電池廠商和汽車廠商在海外“搶礦”就可見一斑。
同時由于新能源汽車及其他新能源產業的發展，下游明顯的需求體量在持續擴大，供不應求的情況在加劇。曾經新能源汽車主機廠始終在等待上游電池供應商的產能釋放，但現在看來單靠釋放產能已經遠遠不夠了，還需要向原材料“開刀”。
而這直接引起了資本和創業者對鈉離子電池產業的關注。
數據來源：天眼查，36氪整理
從相關統計數據可以看出，相當一部分布局鈉離子電池業務的企業在2020年前后都進行了融資行為，鈉離子電池創業項目也多在2020年開始被市場重視。
目前國內布局鈉離子電池的企業非常多，但總體可以分為兩大類，一類是創業公司，另一類則是長期從事鋰離子電池及上游原料生產的老牌供應商。
例如容百科技正在進行鈉離子電池錳鐵普魯士白及層狀氧化物正極材料的技術研發和產線建設，相關信息顯示其可在今年實現噸級產出。
華陽股份也已經和中科海納等企業合作，建設了正負極材料生產線和鈉離子電池電芯生產線，其中電芯生產線于今年年初在陽泉市開工，但目前這些生產線還沒有投產或量產。
最引人矚目的還是寧德時代。寧德時代在去年7月發布了第一代鈉離子電池，并在同年8月取得了包括正極極片、負極極片、隔離膜及電解液在內的鈉離子電池專利。其160Wh/kg 的能量密度號稱世界最高。
而在創業公司中，中科海鈉是成立時間最早的鈉離子電池創業項目，成立于2017年2月，經過多輪融資和入股，目前中科海鈉的注冊資本已經增加至3094.995萬元人民幣，相關消息顯示，中科海鈉目前的估值已經超過了50億元。
中科海鈉5年來大量吸金的一大原因是其市場定位。
中科海鈉將自己定位成了一個鈉離子電池的全能供應商，這種角色很像比亞迪。目前來看其在正極、負極、電解液、電池pack生產等方面都進行了控制，或者進行自主研發，或者與別的公司、政府合資建廠。
例如在產線方面，中科海鈉也得到了三峽集團和地方政府的支持。2021年底，三峽能源公告稱三峽能源與三峽資本、中科海鈉以及安徽省阜陽市政府簽訂了鈉離子電池產線的合作協議，將共同建設鈉離子電池規模化量產線。
這么做的好處是可以在產品應用初期建立生產供應優勢，從而快速搶占市場，但同時這也會花費大量的資金。
和中科海鈉形成對比的是2018年成立的鈉創新能源。
雖然僅比中科海鈉成立晚了一年，但鈉創新能源的主要業務集中在鈉離子電池的正極材料及電解液的研發生產方面。相關產業投資人表示“未來鈉離子電池創業賽道中，做上游原材料開發的項目應該要多于做電池生產的項目，這是由創業難度決定的?！?/span>
但這并不代表從事鈉離子電池上游原材料研發的創業項目就沒有市場優勢。例如鈉創新能源計劃在今年實現3000噸正極材料和5000噸電解液的投產，并在未來的3-5年內，分期建設8萬噸正極材料和配套電解液生產線。
業內人士稱“如果鈉創新能源一年可以銷售3000噸正極材料并配套銷售3000噸電解液，其年銷售額將達到5億元左右。按照目前鈉創新能源的估值和二級市場規則，其在科創板上市問題不大。”
也就是說，即使只生產上游原料，如正極材料、電解液等，仍然可以產生上市公司。而且重要的是，正極材料生產線的建設成本會比整包電池產線低得多，預計會在千萬元左右。
而且就目前鈉創新能源的生產狀況來看，下游需求是十分巨大的。據36氪了解，鈉創新能源的正極材料中試線目前處于24小時開機狀態，下游客戶包括蜂巢能源等，正極材料很可能會供給多家公司進行產品和技術驗證。如果是這樣下游客戶不可能利用少量的正極材料推出商用產品，也意味著后期其對上游材料的需求量會持續加大。
另一個值得關注的創業企業是成立僅一年多的江蘇眾鈉能源科技有限公司。從公開資料來看，眾鈉能源的產品為硫酸鐵鈉電池，其專利布局高性能正極材料制備方法，據稱已經與多家下游客戶達成了戰略合作，第一代產品將于年內交付。
可以看到，目前市場上無論是哪種屬性的鈉離子電池公司，都存在兩個趨勢：爭分奪秒地推出商用產品推向市場，以及資本有目的性地參與。
我們可以看到，寧德時代、中科海鈉等公司紛紛表示會在今年實現鈉離子電池的量產。今年已經過半，各家企業能否在下半年兌現“承諾”猶未可知，但鈉離子電池量產后的應用也是各家企業必須重點關注的。
由于鈉離子電池的性能還沒有經過市場的大規模驗證，其用在什么領域、電池路線是否正確以及采用什么樣的市場策略來鋪開電池應用，都將影響企業產品的市場表現和占有率。從目前的市場情況來看，寧德時代已經推出了“鋰鈉混合電池包”，這種產品形態很有可能將用在低速電動車甚至乘用車上，當然寧德時代也一定會將鈉離子電池單獨用在其他領域。
除了寧德時代外，其他的鈉離子電池制造商似乎更傾向于兩輪電動車市場和儲能市場。
而在資本方面，鈉離子電池領域投資的目的性開始增強。例如中科海鈉，2018年中科海鈉完成了國科嘉和、中科院物理所的天使輪融資，但Pre-A輪和A輪融資的資方已經變成中科創星、梧桐樹資本和海松資本。
今年4月，華為哈勃投資也入股了中科海鈉，持股比例約為13.33%。
結合華為的儲能業務可以很好地理解其在電池領域的投資動作。今年年初，有媒體報道稱華為將在日本銷售用于可再生能源儲存的大型電池系統，采購渠道就包括寧德時代在內的多家電池制造商。
但相關人士表示，結合華為的通信業務和鈉離子電池產品成熟度等因素，華為或首先將鈉離子電池用在基站場景。
鈉創新能源也是如此。浙江醫藥作為鈉創新能源的創始股東，起初持有40%的股權，之后隨著鈉創新能源的發展股權一再減少，目前為14.16%。新股東則出現了淮海新能源之類的更具產業特性的企業。
而淮海新能源的主要產品就是低速電動車和電動三輪車，早在2018年，淮海新能源就為宅急送、蘇報速達、順豐等企業交付了總共12000輛快遞車。
從應用市場來看，除了儲能、基站等場景，電動車領域仍然是鈉離子電池不能完全忽視的市場，在低速電動車和兩輪電動車已經開始使用鈉離子電池的情況下，其應用車型的逐步拓寬是符合市場發展規律的。
而眾鈉能源今年3月宣布得到了由碧桂園創投獨家領投的新一輪融資，也被認為和下游應用場景布局有關。碧桂園雖然是一個房地產開發商，但近年來其一直在加大綠色建筑的開發力度，并且已經在建筑行業鏈條中進行了全方位布局。
碧桂園發布的《2020年度可持續發展報告》顯示， 2020年，碧桂園新增64個滿足國家綠色建筑評價標準建設的項目，已獲取國家綠建標準認證項目46個，累計滿足國家綠色建筑評價標準建設的項目936個，面積21201萬平方米。
相關人士表示，碧桂園入股鈉創新能源，可能會將鈉離子電池儲能系統用于樓宇和園區，進一步提升建筑項目的環保及低能耗水平。
除了我國，世界各國的公司尤其是歐美企業，也在積極布局鈉離子電池。比較知名的包括Faradion（英國）、Tiamat（歐洲）、Altris AB（歐洲）、Natron Energy、Aquion Energy（美國）等，日本的松下、三菱也有相關動作但進度比較緩慢。
其中，Natron Energy和柯銳世（Clarios International）在今年5月份宣布達成了戰略協議，將合作進行大規模鈉離子電池的生產。Natron Energy研發鈉離子電池的時間比較長，可能已經超過了10年。同時根據騰訊新聞的報道，多家財富500強公司通過獨立測試和實際部署驗證了Natron的技術，這也意味著其產品性能可能已經獲得了一定程度的市場認可。
在國內市場，從目前的狀態來看，寧德時代和中科海鈉很可能會成為鈉離子電池領域的龍頭企業。尤其是中科海納，其同樣有著較長的研發時間和研發實力，和Natron Energy一樣，這種邏輯能夠給資本市場信心。
相關業內人士對36氪說：“雖然中科海鈉的電池還沒有出來，但它至少是一個科研方面的頭部公司，再加上客戶、機構和地方政府的支持，中科海鈉成為鈉離子電池行業里創業陣營的老大還是很有機會的?！?/span>
鈉電難在哪？
即使目前寧德時代、中科海納以及一大批創業企業和電池供應商都在加緊研制鈉離子電池，但現實情況是除了少部分試點試用項目，目前鈉離子電池的量產應用情況并不太好。
鈉離子電池的研制生產難在哪？從技術角度看，鈉離子電池目前面臨的最大困難是正極材料的選擇。
鈉離子電池不像鋰離子電池，目前已經確定了鎳鈷錳/鎳鈷鋁三元結構，和磷酸鐵鋰結構，鈉離子電池的正極材料目前還處于研發階段，而正極材料是影響電池能量密度、循環壽命等性能指標的決定性因素。
目前鈉離子電池的正極材料種類超過100種，但主流的三種材料為過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物和普魯士藍（白）類化合物，其中過渡金屬氧化物又分為層狀過渡金屬氧化物和隧道型過渡金屬氧化物（目前隧道型市場關注度較低）。
過渡金屬氧化物的比容量較高，但在發生電化學反應時，此類正極材料的穩定性較差，提高穩定性也是目前針對過渡金屬氧化物正極材料的最大的攻關方向。
普魯士藍（白）類化合物與過渡金屬氧化物類似，作為正極材料同樣具有較高的比能量，但可能在電池循環過程中削弱正極材料穩定性和循環性。
聚陰離子化合物的特性與上兩種材料正相反，其電化學反應穩定性較高，但作為正極材料的比容量較低。
從目前市場上幾個熱點公司的角度來看，中科海納和鈉創新能源都采用了層狀過渡金屬氧化物的技術路徑。2020年，中科海鈉創始人兼董事長胡勇勝團隊還聯合多所世界高校提出了一種簡單的預測鈉離子層狀氧化物構型的方法，并在實驗上證實了該方法的有效性，相關成果于2020年11月6日在線發表在了《科學》雜志上。
鈉創新能源宣布量產的正極材料同樣是層狀過渡金屬氧化物，其具體材料配方和中科海鈉不同。但36氪獲悉，其并沒有停止普魯士藍（白）和聚陰離子化合物的研發，不過相關研發主體轉移到了今年年初成立的上海交通大學紹興新能源與分子工程研究院。
至于為何多家企業在現階段都選擇了層狀過渡金屬氧化物，相關人士表示“從理論上講層狀過渡金屬氧化物是最有發展前途的，其他的材料攻關難度更大，優勢僅在于成本比較低而已?！?/span>
目前層狀過渡金屬氧化物的正極材料由于沒有量產，各家細分配方專利也有所區別，因此價格區間較大。某從業人員表示：“現在正極材料價格很難說，根據供給批量不同，貴的可能要三十幾萬一噸，便宜的可能就幾萬塊一噸?！?/span>
寧德時代的主要技術路徑則是研發普魯士白類化合物。普魯士白類化合物在合成過程中會產生水，但制造正極過程中必須保證極板內無水，否則會嚴重威脅電池安全，因此去除水的過程成為了普魯士白類化合物正極材料的研發難點。
相關人士表示：“雖然寧德時代已經宣稱生產出來鈉離子電池了，但由于他們的材料選擇，估計還沒有實現完全的技術攻關。”
由于正極材料的不確定性，鈉離子電池的市場化應用目前還處于“臨門一腳”的狀態。某業內人士對36氪說：“從實際水品看，現在的鈉離子電池只有3500—4000次的循環壽命，這肯定是不行的，未來如果真的要用在儲能上，循環壽命要達到1萬次左右才可以。”
例如寧德時代發布的第一代鈉離子電池，官方數據循環壽命也僅為3000次，但寧德時代稱其下一代鈉離子電池能量密度將從160Wh/kg突破至200Wh/kg，如果能再不進一步損失循環壽命的前提下提高能量密度，其市場意義也是比較大的。
還有中科海鈉，有消息稱中科海鈉將在2025年把其鈉離子電池的循環壽命提高一個等級，但是具體提高多少、用什么技術手段進行提高等問題還沒有詳細信息。
鈉離子電池量產遇到的另一個需要解決的問題是產線搭建和生產運營。
雖然鈉離子電池的產線和生產技術可以完全照搬鋰離子電池，但在各大動力電池廠商都在加緊擴大產能以滿足新能源汽車市場需求的當下，鈉離子電池企業尤其是創業公司，需要白手起家搭建并運營產線。這需要很多錢。
此時鈉離子電池創業公司的研發能力、團隊背景就可能會為企業帶來融資方面的優勢。例如中科海納團隊以胡勇勝為主，脫身于中科院物理所，同時有著中科創星的資本青睞，團隊陣容在市場上很亮眼。
而鈉創新能源的馬紫峰團隊出身于上海交通大學，眾鈉能源的趙建慶團隊出身于蘇州大學，相關人士表示，目前國內鈉離子電池創業項目基本分為了“中科系”和“高校系”。
除了資金，在人員儲備方面各個創業公司也在積極作為。例如眾鈉能源，其僅官網公開的招聘信息，崗位就包括研發工程師、助理工程師、材料工藝工程師、測試工程師、電氣工程師、機械工程師、BMS系統工程師、PACK系統工程師、市場經理、業務主管等，幾乎所有崗位都在招人。
關于招人，某業內人士表示“目前電池市場上人員的流動性還是有的，并且有兩個明顯趨勢，即‘從低往高走’和‘從老往新走’?！币簿褪钦f一部分優秀的技術人才會不斷提升自己的平臺，同時新的創業公司相較于老牌電池廠商，對人才的吸引力會增強。
某機構人士對36氪說：“電池領域的初創公司往往更有活力，機會也更多，確實能夠吸引到業內的一些人才?！?/span>
目標：儲能
我國相關政策已經明確了未來幾年大力發展商業化儲能的政策方針。同時根據CNESA全統計，截至2020年底，全球已投運儲能項目累計裝機規模達191.1GW，其中抽水蓄能的累計裝機規模最大，占比為90.3%；電化學儲能的裝機規模第二，占比為7.5%。
相較于抽水蓄能和壓縮空氣儲能，電化學儲能完全不用考慮地理條件，幾乎能在任何位置配置任何容量的儲能裝置，且擁有很高的充放電效率，這也是我國在未來幾年大力發展電化學儲能的重要原因之一。同時為了實現能源轉型，減少或避免棄風棄光，我國風電光伏產業是要強制配備儲能設備的。相關人士向36氪表示“現在五大發電集團，都在布局電化學儲能?！?/span>
例如3月29日，安徽省能源局印發了《關于征求2022年第一批次光伏發電和風電項目并網規模競爭性配置方案意見的函》，擬安排1.5GW光伏、1GW風電項目。如果按照安徽省鼓勵配置20%儲能容量的政策來計算，上述項目將產生500MW的儲能裝機量，預計其中絕大多數將由電化學儲能來完成。
電化學儲能的市場政策為鈉離子電池吹來了東風。
鈉離子電池的理論成本更低，工作溫度更寬，性能與儲能環境更為匹配。其能在-20℃下容量保持率大于88%，這意味著相較于鋰離子電池，鈉離子電池能有效解決高寒地區儲能電站效率低下的問題。
結合我國風電分布情況來看，我國風電項目主要發電分布在東北、華北、西北、東部沿海各省及云南等地，而風電項目分布熱力圖顯示，內蒙古、河北、寧夏、新疆、東北以及云南等地更為突出。
例如截至2019年，我國西北地區累計裝機容量5713萬千瓦，占全國累計裝機24.2%，其中包括新疆8.8%、甘肅5.6%、寧夏5.1%等。而這些地區冬季最低溫度多在-20℃以下，相關儲能系統搭載鈉離子電池也許更加適配當地自然環境。
同時，目前市場上鋰離子電池供不應求的情況也還在加劇。對儲能市場來說這其中既有鋰礦漲價的原因，還有產能分配的原因。
由于給新能源汽車供應動力電池會有更高的議價空間，因此電池廠商往往會在產能分配、供貨等方面優先滿足新能源車企，主動權和議價權幾乎掌握在了動力電池廠商手中，儲能項目想拿到電池是很難的。
這個觀點得到了多方驗證，某相關行業研究人員表示“電池廠商的絕大部分產能都排產到新能源汽車里面了，所以儲能的出貨量就沒那么多，而且現在儲能的電池又沒有像電動汽車上的電池賣的價格高，所以權衡后電池廠商可能會考慮效益，看哪個利益更大就做哪個市場，現在某些做儲能的創業公司，拿到電池的排期都在很久以后了?！?/span>
但一個有意思的現象是：鈉離子電池的推動力目前更多的來源于上游的制造商和資本市場，而非下游的客戶需求。
盡管鈉離子電池在儲能行業的應用前景持續向好，盡管現在集成商獲得電池有些困難，甚至需要和電池供應商搞好關系，然而目前我國電化學儲能市場上主要應用的仍然是磷酸鐵鋰電池。以電化學儲能項目運營商為主的下游客戶，對鈉離子電池的態度遠沒有上游企業積極。
國內某大型風電企業告訴36氪：“目前風電光伏配儲能是我們不得不做的事情，現在磷酸鐵鋰電池很成熟，我們就用磷酸鐵鋰電池，未來鈉離子電池成熟了，我們在綜合考量成本、占地面積、電池性能等因素后，應該也不會排斥。但目前下游市場還處于一個觀望狀態。”
另外一個值得關注的因素是，鋰離子電池已經在通過CTP、CTC技術取消電池pack來降低電池成本了，這一技術同樣可以應用在儲能電站中，來降低儲能系統的建設成本。再加上成熟的鋰離子電池成熟的產品體系和性能，以及鈉離子電池還沒量產的市場狀態，現階段下游客戶似乎沒有主動選擇鈉離子電池的市場動力。
某研究機構人員表示：“現在也有一些不是特別看好鈉離子電池產業的人，儲能企業可能偏多一些，認為實際量產和儲能應用中會出現什么問題目前無法完全預測出來，但這部分聲音比較小眾，會被行業所忽略。”
在量產方面，文中提到了國內、國外制造商的鈉離子電池量產時間均在今明兩年，但36氪獲悉，部分產業人員認為這個時間可能會在5年左右，甚至5年內真正實現量產已經是一個理論上的樂觀估計了。
同時，由于鈉離子電池正極材料的不確定性，目前的試驗生產成本非常高，36氪并沒有獲得具體成本信息，但相關從業者表示“現在所有的廠家都說的是鈉離子電池量產后的成本，這僅僅是一個推算出來的數字，當下的制造成本他們是不會說的?！?/span>
某行業報告曾指出，鈉離子電池成本在推廣期可能為0.5- 0.7元/Wh，這個數字基本和目前漲價過后的磷酸鐵鋰電池持平了；發展期可能為0.3-0.5元/Wh；爆發期可能為0.3元/Wh，等到鈉離子電池產能達到GWh水平時，各項費用的攤薄才能使其成本優勢將顯現出來。
由于電化學儲能設備的安全性權重很高，鈉離子電池最先試用的市場很可能不是儲能領域，而是在電動自行車、低速電動車、路燈基站等場景中。某研究機構人員告訴36氪：“你很難想象在鋰離子電池用于儲能還沒有規?；臅r候，鈉離子電池會很快用上去，它的安全性也不可能通過儲能設備這種容量來驗證?！?/span>
當然，關于應用前景和鈉離子電池的成本優勢，目前行業主流觀點仍然是樂觀的，是大勢所趨的。某行業從業人員也表示“大家對鈉離子電池還是抱有很大希望的，由于儲能市場規模非常大，而且鋰離子電池還是有點貴，大家還是希望鈉離子電池有朝一日用上了，很多問題能夠迎刃而解?！?/span>
而且，由于儲能市場規模龐大，即使目前各個儲能項目選用了鋰離子電池，其覆蓋范圍也非常小。也就是說，即使鈉離子電池幾年后才能真正應用在儲能行業，其市場空間并不會被鋰離子電池占據太多，仍然能夠大規模的裝載應用。
總的來說，鈉離子電池量產在即，但應用層面，尤其是在儲能行業的應用，仍是一個需要持續努力的目標。好在由于鈉的儲量較為豐富且平均，即使在其充分商業化后，各個鈉離子電池供應商的主要競爭方向也大概率會圍繞技術、成本和產品性能方面展開，而不會出現爭資源、搶鋰礦這樣的局面，稀缺資源炒作也大概率不會發生。
這對于市場，尤其是有強大政策導向和龐大市場體量的儲能市場來說，是一件好事。
