前沿热点：正极路线难定论钠电池产业化挑战仍多

2023-03-30 11:18:03来源：第一财经

2023年以来，钠离子电池不断传出产业化提速的消息。3月17日，雅迪华宇发布极钠1号钠电池，以及全球第一款钠电池两轮车极钠s9；2月23日，中科海钠宣布产品在江淮思皓EX10花仙子上首次实现了装车。

事实上，作为一个新兴产物，钠离子电池的技术和工艺仍面临很多挑战。其中，正极作为钠离子电池所有工艺中最重要的一个环节，层状氧化物、普鲁士蓝类化合物、聚阴离子化合物三条技术路线相互竞争，尚未有定论。有券商新能源行业分析师表示，大家都还在尝试，也不能说哪个就一定好，哪个就一定差。

(资料图片仅供参考)

正极材料技术路线之争会否影响钠离子电池产业化进程？目前产业化进度相对领先的层状氧化物路线能否最终胜出成为大赢家？

正极三条技术路线各有优劣

与锂电池相比，钠离子电池变化最大的部分就是正极材料，正极材料也是决定电池能量密度、安全性、循环寿命等能的关键因素。

钠离子电池正极材料主要有三种：层状氧化物、普鲁士蓝类化合物、聚阴离子化合物。

层状氧化物拥有高比容量优势，但由于钠离子在脱嵌过程中，层状金属氧化物易发生结构变化或相转变导致电池循环性能衰减，因此需掺杂Mn、Fe、Ni等电化学活性元素，依靠不同阳离子氧化还原电对的特性互补，提升材料的稳定性。

由于层状氧化物的生产工艺与锂电三元正极材料兼容性较高，中科海纳、振华新材(688707.SH)等较多钠离子电池企业和锂电正极企业选择该技术路线，相对成熟的产品有中科海钠团队合成的铜铁锰酸钠Na0.9[Cu0.22Fe0.3Mn0.48]O2、浙江钠创合成的铁镍锰酸钠Na[Ni1/3Fe1/3Mn1/3]O2。

其中，中科海纳于2023年2月在新品发布会上推出了NaCR32140-ME12圆柱电芯、NaCP50160118-ME80方形电芯及NaCP73174207-ME240方形电芯，同时在江淮思皓EX10花仙子上首次实现样车装车。

振华新材原先的三元正极大单晶技术体系可迁移至层状氧化物，且能稳定材料晶体结构，改善钠离子电池的高温高电压循环性能。据东方财富证券，在开发层状氧化物过程中，该公司已掌握多元素协同掺杂等多项核心技术。

普鲁士蓝类材料常温即可制作合成简单方便，理论充放电比容量可达170mAh/g，高于层状氧化物材料的120-150mAh/g、聚阴离子化合物的约120mAh/g.但由于其结构中的Fe(CN)6空位易和晶格水分子形成化合物，结晶水难以除去，使得普鲁士蓝在实际应用中容易存在比容量低、效率不高、倍率较差和循环不稳定等问题。

成本方面，普鲁士蓝最主要的原材料为氰化钠，无需使用到价格昂贵的金属，物料成本仅为1.5万-2万元/吨，与铜铁锰酸钠(1.83万元/吨)相当，低于铁镍锰酸钠(5.09万元/吨)。三者均低于约为10万元/吨的磷酸铁锂正极物料成本(若按照碳酸锂价格35万元/吨测算)。

“普鲁士蓝性能好，若能解决结晶水、氰化物等工艺问题，也是一条比较好的路线。”上述券商新能源行业分析师称。

宁德时代(300750.SZ)第一代钠离子电池正极材料采用普鲁士白，其容量已达160mAh/g，与现有的锂离子电池正极材料相当。

由于普鲁士蓝类似物也是一种无机颜料，选择该技术路线的正极企业多为具有颜料背景的化工企业，如七彩化学(300758.SZ)子公司辉虹拥有3000吨/年普鲁士蓝生产能力。2022年11月，七彩化学与美联新材合资成立辽宁美彩新材料有限公司，投资25亿元建设年产18万吨电池级普鲁士蓝(白)项目。

聚阴离子类化合物根据结构不同可分为橄榄石结构磷酸盐、NASCICON(Na+快离子导体)化合物和磷酸盐化合物。常见的聚阴离子化合物比容量偏低，但橄榄石结构的磷酸铁纳(NaFePO4)理论比容量可达154mAh/g，制备方法与磷酸铁锂类似，自身电导率较低的问题则需要通过纳米化和碳包覆来改善。

采用这一技术路线的企业中，众钠能源已于2022年推出硫酸铁纳电池。该产品实验室能量密度、工程电芯能量密度分别达160wh/kg、120wh/kg，2C充放电条件下，循环寿命大于6000次。该公司于2022年12月完成超亿元Pre-A轮融资，拟启动硫酸铁纳电池全链示范量产的一期工程。

由于聚阴离子型材料工作电压高，循环稳定好，部分材料成本可以做到较低水平，与储能场景较为契合，因此，深耕储能领域的鹏辉能源(300438.SZ)选择重点攻坚聚阴离子方向，公司研发的无负极磷酸钒钠体系能力密度超160wh/kg，并推出循环寿命在6000次以上的量产产品。

层状氧化物路线产业化进度领先

对于钠离子电池正极材料三条技术路线的发展前景，行业人士看法各异。

“目前关注度较高的正极路线有两条，一条是中科海纳采用的层状氧化物工艺，另一条是宁德时代采用的普鲁士白(普鲁士蓝类化合物的一种)工艺路线。”沪上某基金公司主动权益投资部总监称。此前，宁德时代在第一代钠离子电池发布会上也表示，普鲁士白和层状氧化物两类材料最具潜在商业化价值。

一位在南方某锰矿企业负责钠离子电池生产的人士则对第一财经称，目前关注度较高的是层状氧化物、聚阴离子路线，“普鲁士蓝也有，但要解决的问题挺大，因为要用到有毒的原材料，不是一般企业能做得了。”

但当下层状氧化物路线的产业化速度领先是业内共识。

“现阶段产业化相对比较成熟的正极材料肯定是层状氧化物，因为它的性价比相对来说会高一些。”上述锰企人士表示，性价比主要体现在原材料成本、制备成本以及与现有正极材料产线的适配性更好。

上海交大博士生导师、浙江钠创技术顾问李林森教授此前在接受采访时表示，层状氧化物可能是最容易率先实现万吨级制造的正极技术路线，现在的锂电三元材料厂都已经做好了准备，从镍铁锰氢氧化物前驱体转换成镍铁锰酸钠这个方向是最快的，2023年就有大规模制造的产品出现。

对于中长期的技术发展趋势，上述锰企人士认为，中长期来看三条路线都会有，但各自迭代的方向会有不同，新兴产物需要通过市场的长期检验，才能最终看出哪个性价比高，哪个在某些特定应用场景有自己的优势，只有把市场培育起来，发展路径才会更清晰。上述基金公司主动权益投资部总监则表示，最终还是要看谁能先突破能量密度和循环寿命瓶颈。

从市场空间来看，中金公司认为层状氧化物和聚阴离子化合物路线或更胜一筹。

该机构称，层状氧化物和聚阴离子型分别适配动力、储能场景，到2025年，层状正极、聚阴离子正极需求量分别有望达到8.4万、8.7万吨；普鲁士蓝类材料则要在解决制备过程的结晶水问题后，才能进一步得到应用。

影响钠电池产业化的因素远不止技术

在钠离子电池产业化进程的推进中，尚未最终确定的正极技术路线是否会“拖后腿”？

“大的影响不至于，只不过是新能源行业近期低迷，产业化进展可能会稍微放慢。”上述基金公司主动权益投资部总监认为。

事实上，技术是影响产业化的重要因素，但并不是唯一因素，除了技术上的分化与竞争，资金投入和客户需求也不容忽视。

资金方面，如今钠离子电池电芯合格率低，产能无法正常发挥，加上负极硬碳成本高，且无更优技术代替，产业发展仍需大量资金投入。

客户方面，李林森教授表示，钠离子电池在动力电池和储能领域的大规模应用，还是要看下游订单情况，目前市场情况还不是特别明朗。

上述锰企人士则认为，影响钠电池产业化的因素主要有三个：一是看国家政策对钠离子电池的定位，正常情况下，钠电会先去蚕食铅酸电池市场，对于储能市场等方面的应用还是要特别关注国家政策；二是看碳酸锂价格，如果碳酸锂价格跌到20万元/吨以内，钠离子电池现阶段性价比将没那么明显，驱动力也就没那么强，但是从国家战略来看是有必要的；三是看钠离子电池产业链深度、技术成熟度、产业成熟度，发挥性价比优势。

（文章来源：第一财经）

标签：

责任编辑：hnmd003