中国钠电池即将发布，会比锂电池更好用吗？能否解决电动车难题？

　　近日，宁德时代宣布将于2021年7月内发布钠离子电池的相关消息，导致近期的股市上，钠离子电池板块异常活跃，这钠离子电池是什么？相比较现在的锂电池，到底有什么优势？钠离子电池真的能解决电动车续航问题吗？
　　钠离子电池比起锂电池有什么优势
　　钠离子电池在业界其实不算特别新鲜，早在上世纪80年代就有众多科研机构开始了对钠离子电池的研究工作。钠作为活泼金属，遇水很容易发生化学反应，产生大量的热，甚至导致氢气发生爆炸。所以地球上大部分钠很难单独存在，都是以化合物的形式存在在地球。最常见的就是我们吃的食盐。
　　钠这个活泼的性质，当电池材料是非常理想的。而电池的本质就是一套储能系统，世界绝大多数电池的原理都差不多，利用的都是物质的氧化还原反应。钠离子电池原理和锂离子电池差不太多，在钠离子电池的正负极都有钠离子，在充电和放电时，带正电的钠离子会来回跑，形成电位差。
　　不过早期的研究其实不算很理想，因为钠离子的体积比锂离子较大，所以运动时耗费的能量更多，要保证钠离子电池的能量密度具有使用价值，就必须同一时间电离出更多的钠离子。
　　相对而言，钠离子电池的研究进度远远比锂离子电池慢，而且慢得多。一直到2010年前后，才研究出相对比较靠谱的钠离子电池的正极材料和电解液。不过从目前的技术来看，钠离子电池的能量密度确实不如锂离子电池。
　　但是这不意味着钠离子电池没有前景，我国对于钠离子电池的研究进度一直比较超前的，例如南京理工大学的夏辉教授和众多中外名家，一直在进行钠离子电池的相关研究工作。
　　在2018年，夏辉教授带领团队和国外教授在国际顶级科学期刊上《自然》发文，描述了锰作为钠离子电池正极材料的优势，使钠离子电池在能量密度上有一定可能超过现在的锂离子电池。
　　除了夏辉教授，中科院的胡勇胜研究员，也带领团队在钠离子电池的产业化的问题上，做了大量的研发工作。并开发出成本非常低廉的正负极原材料和电解液，随后该项技术很快被市场应用，2017年钠离子电池已经初步产业化，可以生产出能量密度达到150Whkg。
　　相比较锂离子电池，钠离子电池具有很多优势。首先钠的储量非常丰富，光我国位于柴达木盆地南部的察尔汗盐，钠盐的储量就达到426。2亿吨，而且海水里面到处都是钠盐，经过计算每升海水里面的钠盐含量就达到3。5g，经过计算，预计全球海洋钠盐的储量可高达5851万亿吨的。
　　反观锂的储量就非常稀少了，据美国地质调查局的数据，全球锂锂矿资源只有1400万吨，其中70在南美洲的智利和阿根廷，其次在澳大利亚。而我国锂储量仅仅只占全球的7，所以我国8成以上的锂都依赖进口。
　　然后是钠离子电池的安全性高。根据相关研究者的论文描述，钠离子电池的稳定性极高，可以实现超快速充电能力，并且510分钟就可完成一次充电。另外钠离子电池可在40C至80C的温差下正常使用，并且在低温环境也能保持较高的电池容量。
　　经过测试现有的钠离子电池，已知可在20C的条件下，电池容量保持在88以上，一般的锂电池只能保持在31。5左右，只有特殊的低温锂离子电池才能保持到80以上。
　　最后是储能需求，电力最大的问题就是难以储存，所以一个国家对于储能电站的需求是极为旺盛的，但是以前的电池成本过于高昂。除了应急设施，很难大规模使用储能系统。
　　钠离子电池的出现，有可能大幅降低电池制造成本，让建设大型的电力储能设施成为可能。在今年6月，我国打造的首个1兆瓦时钠离子储能系统，在山西转型综合改革示范区投入使用，可大幅缓解周边区域电力高峰时段电力紧张的问题。
　　整体看钠离子电池的优势非常明显，然而不能忽视的是，钠离子电池的循环寿命远不如锂离子电池，目前现有的钠离子电池寿命大约是锂离子电池的65，同时钠离子电池能量密度也比锂电池低20左右。
　　所以现有的钠离子电池很难应用于手机和新能源汽车上，只能用于低速电动车等设备。现在钠离子电池应用范围有限，那么为何我国众多企业还要大力开发钠离子电池？我国为何大力研发钠离子电池？
　　钠离子电池在国内一直颇受重视，从事相关技术研究的科技企业和研究机构并不在少数，目前已经达到20多家。在钠离子电池产业中，我们绝对属于领先位置。早在2019年我国就建成了全球第一条钠离子电池生产线，并成功实现钠离子电池的量产。
　　随着我国各单位和企业在钠离子的研究投入越来越大，其相关配套和技术也越发成熟。但是综合来看，钠离子电池的使用场景还没有被充分挖掘。为何我国要率先布局钠离子电池？
　　第一点就是钠的数量多。钠的可探明储量大约是锂元素的1000倍以上，因为较为容易得到，受到市场的波动小。反观锂电池的原材料波动太大，价格太贵。光是锂电池正极关键原材料碳酸锂、氢氧化锂的价格，2020年的每吨4万元一下翻了番，涨到每吨9万元左右。并且这种增幅短期很难下调，很有可能今后一段时间会持续维持在高位。
　　电池价格暴涨，也导致特斯拉也罕见涨价。特斯拉ModelY的价格，每台上涨8000块。不仅如此，电瓶车的价格也大幅增长。因为电瓶车的电池成本占到整车成本的四分之一左右，所以电瓶车价格也普遍增长了20左右，涨幅在400元左右。
　　第二点就是钠离子电池的成本优势。目前最便宜的锂电池中的磷酸铁锂，成本区间在0。50。6元wh。但是钠离子电池量产时，成本有望降低到0。20。3元wh。随着钠离子电池的普及，一方面会推动铅酸电池的淘汰，另一方面也会在电瓶车等低速运输工具上使用，降低电瓶车价格。
　　第三点就是原材料的选择。用于锂离子电池生产核心原材料中的钴和镍，产区也集中在海外。全球已探明的钴储量大约有700万吨，而我国的钴储量只占1，仅仅8万吨左右，这也导致90的钴资源依赖进口。
　　而镍的储量在我国储量也不丰富。已知镍储量大约在300万吨，但我国对于镍的需求却很大，进口数量依旧不菲。我国主要应用于冶金工程，其次是电池制造。目前我国的主要进口来源是菲律宾和印尼。然而，印尼在2019年年底宣布禁止镍矿石出口，也让镍的价格大幅提高。一些电池公司，都将工厂开到了印尼，其中就包括最大的锂电池生产商宁德时代和韩国LG化学等。
　　疫情期间的价格更是大幅增长，不过在今年第一季度却遭暴跌。随着全球开始逐步恢复经济，钢铁需求大幅增长，价格也是快速上升。
　　总体来看，我国对生产电池原材料的稀有矿产需求较大。纵观全球矿区，大多数稀有矿产的产区，被西方矿业集团牢牢把持在手中，相关原材料的定价权也被西方国家所掌握。当我们需求增长时，很容易被西方企业恶意哄抬价格，导致我国制造业发展颇受掣肘，严重的话甚至阻碍国家发展。
　　而钠离子电池的不同之处，就是正极材料不用钴，镍，而是采用成本更低的铜铁锰等金属，所以钠离子电池比锂离子电池更加具备成本优势，在国内企业获取原材料也更加容易，受国外干扰更小。不过目前钠离子电池还没有全面普及，国内主流电池还是锂离子电池。
　　我们该如何面对西方的垄断？
　　西方发达国家从去年开始纷纷大幅增发钞票，企图通过开闸放水缓解经济下行。尤其是美国从2020年3月至10月，货币供应链增长了40，增发了约4。5万亿美元，这些钱很大一部分流入了大宗商品，导致原材料大幅增长。
　　加上这几年，我国新能源汽车需求大幅增加。在2020年，我国新能源汽车购买量实现了10。9的增速。尤其是到了2021年，购买量更是呈指数倍增长。2021年前四个月，我国新能源汽车销量就达到73。2万辆，增长了257。1。需求暴涨，也导致电池价格大幅增长。
　　截止2021年5月，相关数据显示，我国动力电池容量已经高达9。8GWh，增长178。2。不光我们这需求旺盛，远在西边的欧洲国家也没闲着。2019年对，我国在欧洲动力电池的销量占我国总销量的四分之一，增长了58。6。而欧洲2020年新能源汽车销量增长142，到达136。7万辆，成为全球第一大新能源汽车市场。
　　由于疫情，各国开始实行封锁，大批的厂区停产。尤其是刚果（金）的钴产量占全球产量的67，并且刚果出口的钴矿石，20以上的产量属于非法盗采，而且依赖人工采掘，效率低不说，而且还存在严重的人道主义危机。比如有大量的孩子参与工作。所以近期刚果（金）开始建立国有矿业总公司，掌握刚果（金）的整条生产链，完全形成垄断，也推动了钴矿石的价格上涨。
　　当然受影响的不局限于电池领域。从2020年下半年开始，国内制造业所需的基础原材料价格，开始出现了全面大幅上涨的状况，并且持续到今天。钢材、铝材等部分原材料的价格，创10年内新高。这些因素导致制造业利润大幅下降，也间接推动了电池价格上涨。面对锂电池原材料价格居高不下的情况，我们该如何面对？
　　目前原材料价格的上涨，必然会大幅压缩利润率，导致中小型电池企业难以生存。好处也是显而易见的，会推动整个国家动力电池市场的集中度，避免竞争带来的价格下降，净化市场环境，也进一步降低了部分电池大企业的生产成本。
　　部分企业开始加大研发力度，希望提高技术水平，提高产品附加值或者降低生产成本，来实现降价。例如有些电池企业，通过提高电池密度，提高产品售价，减少产量，来降低企业成本，甚至还有部分企业更改材料配方，在保证产品质量不下降的同时，减少原材料的使用量来降低企业成本。
　　也有部分电池企业开始了调整产品结构，例如大力发展和推动钠离子电池，提高钠离子电池的普及率，电瓶车就可以大幅采用钠离子电池，一方面降低了生产成本，另外一方面又减少了对锂离子电池的需求。需求降低必然会导致原材料需求大减，促使电池原材料价格下降。
　　最关键的是钠离子电池与锂离子电池的生产类似，电池厂更换生产时，无需重新设计和制造生产线，只需要在原材料使用时略微改造生产线，就能实现快速生产，可大幅降低了企业的重置成本。
　　这也是近期钠离子电池受到重视的原因。然而，钠离子电池短期内是无法大面积代替锂电池。但是开发钠离子电池，一方面确实可以减少一部分产品对锂离子电池的需求，另一方面钠离子电池可作为未来电池的有效的技术储备和补充。谁也无法断定，未来有一天，钠离子电池是否可以取代锂离子电池。