汽车供应链如何应对「双碳」目标挑战，在保证产业高质量发展的同时，实现低成本降碳的新目标？
锂离子电池火完，光伏火；光伏火完，储能火；储能火完，钠离子电池火…… 双碳背景下，钠离子电池应运而生！ 上一篇文章刚刚分享了下固态锂电池，今天来分享下钠离子电池。不过到目前为止，钠离子电池在电动汽车上的应用，似乎并没多少人提及，也没什么热度！针对钠离子电池，老王将从以下几个方面跟大家分享探讨，权当抛转引玉了。不知不觉文章写得太长，各位自行目录定位吧：  1、钠离子电池产生的背景 （1）锂钠同族，物化性质类似 锂、钠、钾同属于元素周期表ⅠA族碱金属元素，在物理和化学性质方面有相似之处，理论上都可以作为二次电池的金属离子载体。锂的离子半径更小、标准电势更高、比容量远远高于钠和钾，因此在二次电池方面得到了更早以及更广泛的应用。而钠电池却因钠离子质量比锂离子大三倍，电池容量低、循环寿命短等短板，长期坐冷板凳。直到 2010 年以后，才陆续有研究人员把钠电池这项老技术捡起来，我国首家钠离子电池公司中科海钠就成立于 2017 年。 （2）锂资源稀缺，钠资源丰富 锂资源的全球储量有限，锂元素在地壳中的含量仅为 0.0065%。随着新能源汽车的发 展对电池的需求大幅上升，资源端的瓶颈逐渐显现，成本较高限制了锂离子电池的大规模应用。钠资源储量非常丰富，地壳丰度为 2.64%，是锂资源的 440 倍，且钠资源分布广泛、提炼简单。钠作为锂的替代品的角色出现，在电池领域得到越来越广泛的关注。  2、钠离子电池的工作原理 钠离子电池与锂离子电池工作原理类似，钠离子电池也遵循脱嵌式的工作原理（在充电过程中，钠离子从正极脱出并嵌入负极，嵌入负极的钠离子越多，充电容量越高；放电 时过程相反，回到正极的钠离子越多，放电容量越高）。钠离子电池和锂离子电池的主要区别在于正负极材料、电解液不同，尤其是正极材料的区别。  3、钠离子电池的特性 钠离子电池的特性直接决定了钠离子电池未来的应用场景。钠离子电池跟当前电动汽车行业普遍使用的铅酸电池和锂离子电池的特性差异大致可以总结为几点： （1）能量密度方面：铅酸电池＜钠离子电池＜锂离子电池 在能量密度方面，钠离子电池的电芯能量密度为100-160Wh/kg， 这一水平远高于铅酸电池的30-50Wh/kg，与磷酸铁锂电池的120-200Wh/kg 相比也有重叠的范围。而当前量产的三元电池的电芯能量密度普遍在200Wh/kg 以上，高镍体系甚至超过250Wh/kg，对于钠电池的领先优势比较显著。在循环寿命方面，钠电池在3000次以上，这一水平也同样远远超出铅酸电池的300次左右。因此，仅从能量密度和循环寿命考虑，钠电池有望首先替代铅酸和磷酸铁锂电池主打的启停、低速电动车、储能等市场，但较难应用于电动汽车和消费电子等领域，在这两大领域锂离子电池仍将是主流选择。 （2）安全性高，高低温性能优异 钠离子电池的内阻比锂离子电池高，在短路的情况下瞬时发热量少，温升较低，热失控温度高于锂电池，具备更高的安全性。因此针对过充过放、短路、针刺、挤压等测试， 钠电池能够做到不起火、不爆炸。另一方面，钠离子电池可以在-40℃到 80℃的温度区间正常工作，-20℃的环境下容量保持率接近 90%，高低温性能优于其他二次电池。 （3）快充倍率高，有补能优势 依赖于开放式 3D 结构，钠离子电池具有较好的倍率性能，能够适应响应型储能和规模供电，是钠电在储能领域应用的又一大优势。在快充能力方面，钠离子电池的充电时间只需要 10 分钟左右，相比较而言，目前量产的三元锂电池即使是在直流快充的加持下，将电量从 20%充至80%通常需要 30 分钟的时间，磷酸铁锂需要 45 分钟左右。  4、钠离子电池对当前锂离子电池产业结构的影响 锂离子电池的推广和应用已经极其的成熟了，相关产业链也高度完善。那么跟钠既然和锂属同族元素，理论上来说在一定程度上应该能对锂离子进行直接替换。事实是否如此，可从钠离子电池不同的结构组成部分入手分析： 从钠离子电池结构组件成分不难发现，钠离子跟锂离子差异还是比较明显的，不管是正极材料、负极材料还是集流体、极耳等部分。这些变化，随之而来的也是电池上游产业链的重新规划、布局和整合。不过对于负极材料、隔膜和电解液的影响较小。  5、钠离子电池技术应用现状及趋势 钠离子电池真正步入大家的视野主要源于今年7月29日国内电池龙头宁德时代发布的第一代钠离子电池，根据宁德时代发布的消息，预计到2023年形成基本产业链。那么对于钠离子电池的应用前景，个人主要有几点值得关注： （1）钠离子电池的可预期成本优势明显 根据平安证券发布的研究数据显示，钠离子电池比锂离子电池的材料成本降幅高达30~40%，其中成本优势主要由正极材料和集流体结构部分贡献。但是，由于钠离子电池上下游产业链尚未完善，产业链仍处于前期阶段，全球主要的钠离子电池研发和生产企业电池体系各具特点，其中正极技术路线分化明显，层状过渡金属氧化物、阴离子化合物和普鲁士蓝类化合物均有采用。短期内由于钠离子电池产业化程度较低，钠离子电池材料成本的优势并没有提到充分体现。预计未来通过正极材料的改性，钠离子电池性能有望继续提高，正极材料成熟度有望显著提升，同时通过生产规模化，钠离子正极材料成本将出现较大的下降。这也是宁德时代在发布钠离子电池时呼吁号召上下游共同开发钠离子电池的主因。 （2）新能源汽车电池需求量激增+双碳背景下的储能板块对电池需求的叠加 根据 EV volumes 数据，2020 年全球新能源汽车的销量为 324 万，而 2019 年同期为 226 万，同比增长了 43.36%。 在以动力电池驱动的新能源车型（BEV）中，动力电池成本占比将近 40%。BEV 出货量大幅提升，直接推动动力电池市场规模持续扩大。 除了新能源汽车市场，双碳背景下的储能板块对电池的需求也异常疯狂。宁德时代半年报显示，2021 年上半年，储能业务收入同比增长 7 倍，在整体收入的占比升至 10.6%；特斯拉也有太阳能电池板和储能业务，2021 年第二季度，收入同比增长超过 60%。储能的甜头，触动了电池企业异常敏感的神经。 在这种供不应求的情况下，锂资源稀缺且昂贵，钠离子上位也就是必然的结果了！ （3）钠离子电池能量密度低，使用场景受限 前面已经提到，钠离子电池可预期的成本优势显著，相比锂离子电池安全性和高低温性能优异，但是能量密度偏低。宁德时代发布的第一代钠离子电池的能量密度差不多160Wh/kg，比磷酸铁锂电池低；就算是下一代产品，预计也只能到200Wh/kg，才差不多跟磷酸铁锂电池持平。而当前电动汽车对于动力电池的能量密度要求较高，因此钠离子电池的使用主要还是倾向于对能量密度要求不高的低速电动车和储能领域。至少目前为止，我还没听说过哪家车企有计划做钠电池的（不过挺适合五菱宏光MINI EV的 @五菱汽车 ），不过三元+磷酸铁锂AB电池混装的倒是已经有了。 （4）钠离子电池还处于产业发展初期阶段 现在钠离子电池还是更偏实验性质，还没有建立起和锂离子电池一样成熟的上下游产业链体系。整个产业化尚处于发展初期阶段，当前钠离子电池的生产成本偏高，除非国家和企业大力发展推广，待整个产业链发展完善后，成本优势才能显现出来。 最后，简单总结一下 钠离子电池从技术角度来说，完全具备作为储能手段的化学特性。从预期成本来说，比现有锂离子电池成本优势显著，并且在安全性和高低温性能方面都有优势。但是，从未来实际应用场景方面，受限于其低能量密度短板，应用场景相对单一。对于钠离子电池来说，目前最核心的就是国家和企业的大力推广和发展了，除非整个产业链体系完善的情况下，前面的所有优势才能发挥出来，不然都是虚的。 当然了，回首过去，哪条技术路线不都是这么一路走过来的吗！ 我是 @工科男老王，定期分享一些电动汽车知识、技术和行业内幕，感谢关注！ 你可能喜欢的其它高赞热门文章： 1、行业预测至2030年，新能源汽车销量破千万时充电补能技术将面临哪些挑战？平台运营商如何应对规模化挑战？ 2、固态锂电池到底何时能在电动汽车上量产？ 3、如何看待懂车帝懂车试验场比亚迪汉ev的碰撞结果，以及汉ev在碰撞后48小时起火爆炸？ 4、路上小鹏P7越来越多了，它技术和model3相比怎么样？ 5、如果拆开一台特斯拉，能发现哪些「瓜」？ 6、如何评价 FF 刚亮相的首款量产电动车 FF 91？ 7、如何评价磷酸铁锂版model3大规模翻车？ 8、如何评价欧阳明高：「车能跑1000km，几分钟就能充满电还很安全成本还低，以目前的电池技术不可能」？ 9、2020 最让你心动的车型？为什么？ 10、如何看待比亚迪与宁德时代因“针”隔空互怼？电池针刺实验到底该不该做？​ 11、电动汽车会做碰撞测试么？​ 12、如何看待 4 月 21 日上海地下车库特斯拉 Model S 自燃一事及电动车安全性问题？​ 