2023年還是“鈉電池元年”嗎？

如果將這個(gè)疑問(wèn)放到去年年底，或許都不成為一個(gè)問(wèn)題。然而隨著碳酸鋰價(jià)格的迅速回落，早前火爆異常的鈉離子賽道熱度一時(shí)間降至冰點(diǎn)，在儲(chǔ)能市場(chǎng)上的聲量大不如前，行業(yè)對(duì)“鈉電的時(shí)代還會(huì)到來(lái)嗎”的疑慮卻愈發(fā)深重。

在回歸平寂的另一面，今年以來(lái)，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(chǎng)仍未放棄對(duì)鈉離子電池的關(guān)注。與此同時(shí)，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(lái)居上之勢(shì)。

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(wàn)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(shí)間內(nèi)已然收獲四輪融資。

針對(duì)鈉電行業(yè)當(dāng)前看似有些矛盾的發(fā)展局面，筆者邀請(qǐng)到珈鈉能源創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼首席科學(xué)家，同時(shí)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(duì)鈉電行業(yè)發(fā)展及聚陰離子材料體系為代表的儲(chǔ)能未來(lái)方向展開(kāi)深度對(duì)話。

曹余良教授是國(guó)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(huì)形成對(duì)鋰電的取代，而是對(duì)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(jí)量產(chǎn)線已于年內(nèi)正式投產(chǎn)。公司還將在今年年底開(kāi)始布局萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)線，預(yù)計(jì)到2024 年實(shí)現(xiàn)過(guò)億收入。

當(dāng)前，鋰電行業(yè)無(wú)論在動(dòng)力電池還是儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，都已出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩現(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(guò)剩，并非鈉離子電池發(fā)展的障礙，反而對(duì)鈉電產(chǎn)業(yè)而言是一個(gè)很好的發(fā)展契機(jī)。

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筆者：此前，鈉電領(lǐng)域經(jīng)歷過(guò)一段極為熱鬧的時(shí)期，如今的鈉電行業(yè)看上去似乎沒(méi)有那么火爆了。但是我們又同時(shí)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(chǎng)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(shí)不時(shí)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(gè)現(xiàn)象的成因，我們首先就要分析一下——鈉電為什么會(huì)火。

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

碳酸鋰的價(jià)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(duì)平穩(wěn)在20萬(wàn)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(chǎng)的變化發(fā)生起伏，這是鈉電發(fā)展的一個(gè)總體趨勢(shì)。而盡管目前碳酸鋰的價(jià)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(guó)家層面而言，發(fā)展新能源儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)我國(guó)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的一個(gè)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(wú)論是對(duì)于中國(guó)來(lái)講，還是對(duì)于全世界來(lái)說(shuō)，鋰電的應(yīng)用都勢(shì)必帶來(lái)極為廣闊的市場(chǎng)。

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(chǔ)能領(lǐng)域，我國(guó)的鋰資源很有可能會(huì)受到“卡脖子”的影響。

中國(guó)的鋰資源僅占世界儲(chǔ)量的6%，而其中又有70%-80%的鋰資源集中于高原鹵水。無(wú)論基于地區(qū)分布還是自然保護(hù)，國(guó)內(nèi)鋰資源開(kāi)采都會(huì)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(guó)內(nèi)鋰資源最終會(huì)面臨嚴(yán)重不足的局面。因此，國(guó)家也在大力支持無(wú)資源限制的鈉電新行業(yè)的發(fā)展，這是一項(xiàng)面向未來(lái)的投資。

從資本市場(chǎng)的角度來(lái)看，在鈉電產(chǎn)業(yè)剛剛受到市場(chǎng)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(duì)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(dòng)力市場(chǎng)，而具備更長(zhǎng)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(chǔ)能領(lǐng)域。

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筆者：您剛剛提到，上述的幾種技術(shù)路線在發(fā)展過(guò)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(shì)？

過(guò)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(dòng)力上面是合適的，但用到儲(chǔ)能領(lǐng)域，它們的短板逐漸凸顯出來(lái)，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(chǔ)能的應(yīng)用當(dāng)中平衡鋰電，去補(bǔ)充平價(jià)鋰在儲(chǔ)能市場(chǎng)的缺失，使得整個(gè)鋰電市場(chǎng)及規(guī)模儲(chǔ)能市場(chǎng)都健康發(fā)展。

如果沒(méi)有大儲(chǔ)市場(chǎng)對(duì)于鋰用量的較高要求，鋰電完全可以應(yīng)對(duì)動(dòng)力電池的市場(chǎng)需求，鈉電也就沒(méi)有了用武之地，當(dāng)然這還要建立在中國(guó)鋰資源不存在“卡脖子”情況的前提下。

鈉電最大的市場(chǎng)在于儲(chǔ)能，而儲(chǔ)能市場(chǎng)最關(guān)注的三個(gè)核心關(guān)注點(diǎn)是什么？

第一個(gè)要求，是便宜且資源豐富的原材料。未來(lái)的儲(chǔ)能市場(chǎng)將是非常大的一個(gè)量級(jí)，如果資源不夠豐富，沒(méi)有大量的資源儲(chǔ)備，根本沒(méi)法用到儲(chǔ)能上面。而且資源成本一定要足夠低，才能保障儲(chǔ)能的成本要求。

第二個(gè)要求，是材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能而言，需要反復(fù)充放電、循環(huán)足夠長(zhǎng)，才能夠?qū)⒍入姵杀窘档拖聛?lái)。就像單晶硅，可以用到20-25年，計(jì)算下來(lái)度電成本要比化石能源都合算得多，就能夠發(fā)展起來(lái)，儲(chǔ)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(zhǎng)的循環(huán)或者說(shuō)做到更長(zhǎng)的日歷壽命。

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

所以說(shuō)，對(duì)于儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)達(dá)到這三個(gè)條件的理想體系。

盡管聚陰離子體系能量密度相對(duì)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(chǎng)上慢慢鋪開(kāi)，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(lái)，自然做得越大越好。

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

反過(guò)來(lái)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(shì)所在。

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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(wú)論在動(dòng)力電池還是儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，都已出現(xiàn)鋰電產(chǎn)能過(guò)剩的現(xiàn)象，對(duì)于身為補(bǔ)充者而非替代者的鈉電來(lái)說(shuō)，是否意味著市場(chǎng)空間會(huì)持續(xù)受到擠壓？還是說(shuō)對(duì)于鈉電而言，始終有其優(yōu)勢(shì)的市場(chǎng)空間存在？

當(dāng)前的鋰電產(chǎn)能過(guò)剩，實(shí)際上是由于前兩年的鋰電投資的量級(jí)太大，是一種短時(shí)間內(nèi)的過(guò)量。儲(chǔ)能市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度還是很快的，電動(dòng)車市場(chǎng)反而增長(zhǎng)的沒(méi)有預(yù)期的那么快，也最先表現(xiàn)出產(chǎn)能過(guò)剩的情況。

這種鋰電產(chǎn)能過(guò)量，我覺(jué)得并不是鈉電池發(fā)展的障礙。反而對(duì)鈉電產(chǎn)業(yè)而言是一個(gè)較好的契機(jī)，或者說(shuō)是一個(gè)有益的前提條件。

當(dāng)前過(guò)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(duì)于鈉電的下端推動(dòng)也是非常有利的。

而就目前大家對(duì)于鈉電領(lǐng)域的研究和投入來(lái)看，還是希望將鈉電市場(chǎng)及整個(gè)運(yùn)用領(lǐng)域慢慢地拓展出來(lái)，實(shí)則是面向未來(lái)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(chǎng)方面的競(jìng)爭(zhēng)。

以大儲(chǔ)為例，當(dāng)前風(fēng)電、光伏發(fā)電的總量還未到必需配置儲(chǔ)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(chǔ)能呢？其實(shí)更多的是面向未來(lái)新能源大規(guī)模發(fā)展，必須要借助儲(chǔ)能來(lái)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(wú)法打消人們對(duì)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？

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筆者：從鈉電的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，是否就是在于電動(dòng)二輪車和儲(chǔ)能這兩個(gè)主要的市場(chǎng)？您認(rèn)為鈉離子電池的核心市場(chǎng)應(yīng)用與競(jìng)爭(zhēng)力在哪？最能充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用場(chǎng)景是什么？

實(shí)際上，我覺(jué)得鈉電在不同方向有不同的應(yīng)用市場(chǎng)，并不能說(shuō)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(chǎng)的體量都不會(huì)太大，還是以儲(chǔ)能、電動(dòng)二輪車作為其核心的主要市場(chǎng)。

比如說(shuō)，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(dòng)力、小儲(chǔ)能市場(chǎng)都會(huì)顯示出特定的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。大倍率放電、低溫放電，都是鈉離子電池的顯著優(yōu)勢(shì)。

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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(shì)上來(lái)看，行業(yè)未來(lái)是否會(huì)出現(xiàn)像鋰電行業(yè)三元鋰主用于動(dòng)力電池、磷酸鐵鋰主用于儲(chǔ)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(lái)說(shuō)，未來(lái)的局面很有可能是，在儲(chǔ)能電池領(lǐng)域以聚陰離子體系為主，在二輪車、小動(dòng)力市場(chǎng)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(dòng)力市場(chǎng)走出來(lái)的，但是對(duì)于儲(chǔ)能角度來(lái)講，我認(rèn)為鐵基磷酸鹽的聚陰離子體系還是未來(lái)的主流。

從當(dāng)前發(fā)展水平來(lái)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(shí)，普遍看到了它在儲(chǔ)能方面的優(yōu)勢(shì)，許多公司也都轉(zhuǎn)到聚陰離子的方向上來(lái)，產(chǎn)業(yè)也慢慢開(kāi)始逐漸積累。

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

我們從2009年就開(kāi)始系統(tǒng)研究鈉電材料及體系，也是中國(guó)在該領(lǐng)域最早的研究組之一。對(duì)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(duì)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(píng)估。像三類正極材料體系，實(shí)際上我們前期也都做過(guò)公斤級(jí)的材料試驗(yàn)，初步探討和考察過(guò)各路線的優(yōu)劣勢(shì)以及運(yùn)用方向。

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

盡管那時(shí)候很少有企業(yè)關(guān)注這個(gè)體系，也較少有資本來(lái)關(guān)注這個(gè)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(méi)有優(yōu)勢(shì)等等。

但是隨著我們不斷地進(jìn)步，行業(yè)對(duì)于不同體系地認(rèn)識(shí)程度也不斷加深。從市場(chǎng)和資本的角度來(lái)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(chǔ)能方面的運(yùn)用，我們當(dāng)時(shí)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?cè)谝徊揭徊酵白叩倪^(guò)程中，需要去對(duì)材料體系進(jìn)行不斷地完善，而不是一定解決不了的問(wèn)題。