钠锂之争：谁将主宰新能源车的未来？

下面，我将为大家展开关于钠锂之争：谁将主宰新能源车的未来？的讨论，希望我的回答能够解决大家的疑问。现在，让我们开始聊一聊钠锂之争：谁将主宰新能源车的未来？的问题。

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钠锂之争：谁将主宰新能源车的未来？

2.铝离子电池横空出世，锂电池时代将被终结？

7月18日开始，河南郑州遭遇极端强降雨天气，这期间一则新闻引起了不少人的注意：那是一辆被水淹没了半个车身的新能源车，在水中犹如潜水艇一般前进。最终，车辆成功开出淹水区。

元素特性造就锂的火热

新能源车能够在深水区通行的原因，其实很好解释：因为其不需要像燃油车一样，从外界的空气中获取氧气，来作为释能反应所需的氧化剂。在新能源车电池包内部，离子在阴极和阳极之间穿梭，产生电流释放能量。因此，新能源车的“高压系统”可以做到和外界环境完全隔绝，普遍达到IP67的防水标准，即能够保证在1米的水深下30分钟不漏水。

但新能源车的“低压系统”往往不具备如此 的防水性能，在水中容易出现短路等问题，所以仍然不宜在没过轮胎的深水区域行驶。

新能源车以其相对于燃油车更 的涉水性能，在公众面前狠狠“秀”了一把。而正如行业中流传的一句名言“得电池者得 ”一样，动力电池这一占据了新能源车四成左右制造成本的核心部件，也正处在发生巨大变革的风口上。

这让连续4年拿到动力电池市占率全球 的宁德时代仍不敢有一丝松懈，其近期发布了最新研发的钠离子电池。那么，为何作为锂离子电池巨头的宁德时代，要在此时发布钠离子电池？它和传统的锂离子电池相比又具有哪些优势？动力电池的未来究竟在何方？

其实，科学界对于钠电池的研究，几乎是和锂电池同时起步的。两者都始于上世纪60年代末冷战与石油危机背景下，人们对于新型储能材料的迫切需要。

初代的锂电池属于锂金属电池，与现在的锂离子电池不同。其在充电过程中析晶效应极其严重，很容易造成内部短路，所以基本上都是不可充电的电池。

而离子电池的本质，是金属元素以离子态在正极与负极之间来回穿梭，在这个过程中得到和释放电子，从而形成电流。金属离子只是电子的“搬运工”，这就让正负极材料几乎没有损耗，实现非常高的循环寿命。这是现在充电电池的主要思路。

而一个理想的充电电池，需要达到尽可能小的体积和重量，并存储和搬运更多的能量。所以从元素周期表中来看，要想成为好的能量载体，原子的相对质量要小，得失电子能力要强，电子转移比例要高。地球上最轻的金属—锂就成为了制造电池最为理想的材料。

与此同时，锂的同族元素钠和钾也成为了研究的对象。但因为钠原子比锂原子多了8个电子，钠的原子半径比锂要大得多。这就使得它在正负极材料之间嵌入和脱出时，要占用更大的空间，需要用到比锂离子电池正负极嵌入孔位更大、且更为坚固的材料。

而且它比锂要重得多，这使得钠电池的储能密度比锂电池低。这一系列的问题，让钠离子电池在电池研究的浪潮中一度被人们遗忘。而锂电池则在1980年代末迎来了技术突破，以锂离子为基础的“摇椅电池”替代了此前的锂金属电池体系，在短短的几十年内彻底占领了消费电子市场，并成为了如今新能源车动力电池的主流解决方案。

“储能耗尽”担忧

但50年前 批研究锂电池的科学家们大概不会想到，地球并不是一个锂资源丰富的行星。地壳中锂的含量仅占0.0065%，而且70%都在南美洲，存在分布不均的问题。

类似的问题是，锂离子电池阴极的另一种不可或缺的元素—钴的情况也不容乐观。其主要分布于刚果（金）（52%）和澳大利亚（17%），占地壳质量为0.001%。在全球范围内，锂电池的产量不断冲向新高、锂电池整体价格大幅下降的背景下，用于生产锂电池电极的原材料价格却反而快速飙升；“储量耗尽”正在成为很多业内人士真真切切的担忧。

锂离子电池面临着一个绝大多数的商品永远不会遇到的挑战：随着产量的提升，价格不仅无法持续下降，反而可能急剧升高。这样的局面，让造一台车就要用掉相当于数百个手机电池原料的新能源车企如坐针毡。

所以近年来，各大新能源车企在造车之外，干得最多的事大概就是降低电池包中锂和钴的含量，收购上游矿产开采企业的股份，并大力研发“锂”之外的下一代储能体系。

在这样的背景下，早年饱受冷落的钠离子电池，在2010年后一跃成为了研究热点。和储量稀少的锂不同，钠在地壳中的质量占比为2.75%，是锂的400倍。作为我们日常餐桌上食盐的主要成分，氯化钠的价格更是只有碳酸锂的1/10不到。

“钠锂混搭”

中国作为 最大的新能源车市场，钠离子电池研究也处于 地位。在宁德时代之前，中科院物理所旗下的中科海钠研究的钠离子电池在去年就已投入量产，只不过能量密度仍然较低，在145Wh/kg左右。

而宁德时代 代钠离子电池的电芯单体能量密度达到了160Wh/kg。虽然160Wh/kg的能量密度在动辄300Wh/kg的三元锂电池面前实在算不上高，甚至比磷酸铁锂电池还要低一些，但这已经是全球范围内钠离子电池储能密度的最高水准。

另外，宁德时代的钠离子电池在常温下充电15分钟，电量可达80%以上；而且在-20摄氏度低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率，远好于三元锂电池在这一条件下70%不到的水平。

钠离子电池同样能通过业界最为严苛的针刺测试，基本上可以看作是磷酸铁锂电池的“快充”和“低温性能增强”版本。辅以 的安全性和成本优势，钠离子电池可以作为磷酸铁锂电池的替代品，广泛应用于低端电动车、商用电动公共 汽车 甚至两轮电瓶车等诸多领域。

而宁德时代在发布会上，也提出了钠离子电池与三元锂电以2 1比例混搭的技术方案，通过 的BMS（电池管理系统）逻辑， 控制两种电池的放电水平曲线，使钠离子电池搭载在对续航要求更为严苛的高端电动车型上也成为可能。

多元技术方案浮现

根据 提出的2030年碳排放达到峰值、2060年实现碳中和的构想，对西部太阳能、风能等清洁能源的需求也在进一步扩大。但清洁能源不像火电可以根据负载动态调节发电量，如果发出来的电没有及时用掉，就只能当作“弃电”处理。

据了解，2018年，我国弃光、弃风、弃水电量共计1022亿度，这实在是巨大的浪费。为了能将清洁能源发出来的电稳定接入电网，就必须建立大型的“储能电站”。

以前段时间在广东阳江建成的全国最大的抽水蓄能电站为例，其基本原理就是将城市用电波谷时段多余的电量用于抽水，将水抽到高处后，再在用电波峰时段将水放出发电。这可以看作是一个巨型的充电电池，在电网中承担调峰、填谷、紧急事故备用等任务。

而这样的任务交给成本低廉、能量密度相对较高且对环境温度不敏感的钠离子电池，同样可以完成。

那么，钠离子电池就是新能源车的未来了吗？其实，包括三元锂电池、磷酸铁锂电池在内，现在新能源车主流的动力电池方案都属于“液态电池”范畴，即需要液态的“电解液”作为离子在其中畅行无阻的介质。

而其实，动力电池还有另一种即将投入市场的“固态电池”方案，顾名思义，就是采用常温下处于固态的电解质作为介质传递离子。一般认为，液态电池的储能密度上限在350Wh/kg，而固态电池的能量密度有望达到1000Wh/kg。

固态电解质十分稳定，基本根除了热失控爆炸的风险，被业界认为是未来动力电池的发展方向。国内多家电池厂商也已经在此赛道布局多年。目前关于固态电池新型材料的理论研究论文，也是遍地开花的状态。相信固态电池的时代离我们已经不远了。

先前，新能源车业界曾有过一个大胆预测，即新能源车全面取代燃油车的拐点，将在动力电池能量密度达到400Wh/kg后到来。目前 上许多 也都宣布，以2030年作为燃油车全面禁售停产的时间节点。

我想用宁德时代创始人兼董事长曾毓群在钠离子电池发布会上的一句话作为文章的结尾：“我们认为，电化学的 就像能量魔方，未知远远大于已知。”相信人类终将攻克动力电池研发路上的种种难关，让 全面进入清洁能源的时代。

作者 | 马点秋

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铝离子电池横空出世，锂电池时代将被终结？

近日，新能源出行圈里最火的事情当属蔚来推出了旗下 轿车ET7，带自动驾驶功能，售价起步44.8万元，当然这些都不是最重要的。

蔚来发布搭载固态锂电的ET7

这款车最让我关心的就是它搭载150kWh的固态电池，续航里程可以超过1000公里。你想，如果这种固态电池搭载在电动两轮车上，我滴个乖乖，那电动车的里程焦虑问题就可以迎刃而解，电动两轮车的市场份额必能大大提升。

本质上，固态电池的原理和“传统”的锂电池是相同的，都是靠着锂离子在电池的正负两极之间穿梭往来，实现充放电的功能。不同的是，固态电池中的电解质是固态的，而传统锂电池的电解质是液态的。

相对于液态锂电池来说，固态电池能量密度高、续航能力强。蔚来这次选用的固态电池超高能量密度达到了360Wh/kg，相比液态锂电池能量密度提升超过50%，而且这还不是固态锂电池的能量密度上限。

值得一提的是，固态锂电池不仅能量密度高，安全性还更好。固态锂电池的电池包内既没有液体，也没有气体，基本上都是固态锂离子，结构更加稳定，固态电解质可以防止金属形成树突，从而避免电池短路、过热和故障。

固态锂电池的出现被当做是液态锂电之与铅酸电池的革命性突破。除了蔚来，大众、宝马、丰田、本田、日产、松下等车企及电池企业在固态电池领域都有所布局，这一趋势已经十分明朗。

视线回归到电动两轮车行业，由于新国标对整车自重的严格限制，导致整车厂在设计时不得不对某些功能进行“阉割”以满足重量需求，大大限制了电动车这个产品的“想象”空间。据悉，已有部分固态锂电池尝试在电动两轮车上应用，这为行业提供了更多可能性。

电池在整车中的重量占比越少，留给设计师的空间就越大，电动车的消费群体满意度才会更高。铅酸电池和液态锂电池的能量密度天花板已经很明显，如果要追求更高能量密度的能源，固态锂电池是我们目前可以想出的最佳选择。

犹记得，去年还有媒体称“固态电池要实现大规模普及起码还要等10年时间”。一年后蔚来就宣布要把固态电池应用到电动车上，产业变革正在以超乎我们想象的速度迎面扑来。

解决里程焦虑之后，在未来电动车将会承担越来越多的功能。除了交通工具之外，更可能被定义为下一代的信息 ，沿着“收音机—电视—电脑—手机—电动车”进化线路行进，可以说这是一个让人充满“想象力”的产品。

具有发展潜力的化学电池

铝离子电池真的可以吗？

Saturnose公司宣布自研商业级固态可充电铝离子固态电池之前，就有不少的研究团队在研究铝离子电池了。其中就包括了浙江大学高分子科学与工程系高超教授领导的团队，他们在2017年12月宣布设计出了一种石墨烯薄膜为阴极、金属铝为阳极的电池。

不过，这些研究团队所设计出来的铝离子电池都停留在实验室的阶段，暂时还无法量产商用。确实有不少学者认为，铝离子电池具有替代锂离子电池的潜力。

铝离子电池在概率上和锂离子电池是非常相似的，只是它具有的是铝阳极，而不是锂阳极。从现在实验室已经设计出来的铝离子电池来看，铝离子电池具备的优势是能力密度更高、更安全以及更便宜的优势，并且用来制造电池的原材料铝元素都要比锂元素更加丰富。

先来看看铝离子电池的技术优势

这种新化学组成的体积能量密度超过1500Wh/L，重量能量密度有望达到600Wh/kg以上。据介绍，一组150kW的固态铝离子电池的重量为565kg，可为电动汽车提供1200km的单次充电续航里程，并可持续至少2万次充放电循环（相比之下，锂离子的最高充放电循环次数为5000次），在车辆使用过程中，可提供长达15年的稳定使用寿命。

Dana风险投资基金创始人Ghayad Eid表示：“这项实验和研究演变成一个工业过程，将铝转化能达到最佳电子密度的合金。”

Ea2I系统使用高能、改变(altered)和无序的岩盐结构作正极，目前正在对其原型进行测试。Eid表示：“当前的每千瓦锂离子电池，如能承受高达2000次循环，可在150℃内工作，那么这种铝离子每千瓦至少可以承受5000次循环，工作温度高达350℃，而且成本要低得多。”

在获得 的Ea2I化学工艺中，使用混合纳米技术来开发快速充电电极和电解质，采用铝和铌，以及固态电解质。Ea2I化学不使用钴或镍，不会出现锂离子电池的枝晶生长和热失控火灾问题，向固态铝离子电池又迈进了一步。据称，这使其比锂离子电池技术的成本要低50%，而且具有更高的能量、容量、循环和电池寿命。

目前，铝离子电池的潜力已多次得到证实，但尚未进行商业测试。

行业内上市公司：湘潭电化(002125)、当升科技(300073)、杉杉股份(600884)、丰元股份(002805)

本文核心数据：锰酸锂产量、锰酸锂市场集中度、价格

锰酸锂产量逐年增长

2015-2021年，我国锰酸锂产量逐年增长。虽然2020年上半年受疫情影响，低端数码电池及海外出口需求降低，但在2020年开始爆发的电动两轮车电池需求增加对锰酸锂市场形成支撑。根据Iccsteel统计国内25家锰酸锂企业数据显示，2020年全国锰酸锂产量达到9.29万吨，同比增长21.60%。根据锂业分会的数据统计，2021年我国锰酸锂产量为11.11万吨，同比上升19.59%。

博石高科和新乡弘力为锰酸锂企业中 梯队

目前，锰酸锂产量 梯队主要有博石高科和新乡弘力，第二梯队主要有焦作伴侣(多氟多)、甘肃大象、湖南海利、青岛乾运、山东科源、中信大锰、无锡晶石、河北强能等，年产量在3000-6000吨。

具体分企业来看，锰酸锂行业虽然 效应渐显，当前行业安徽博石与河南新乡弘力两家企业已经形成了稳定的 集团，其在规模与产量方面与之后的第二梯队差距逐渐拉大，其中首当其冲的便是2020年6月开始投产的安徽博石及其收购的淮北天茂，产量合计已突破1万吨;同时安徽博石高科凭借着其远超其他企业的资金规模与技术优势，逐步扩大对下游 客户的深度绑定，其市场份额未来或将进一步提高。

锰酸锂市场集中度(CR5)维持在43%左右

总体来看，锰酸锂行业虽然 效应渐显，2019-2021年市场集中度(CR5)保持在40%以上。2021年行业产量TOP5的企业为安徽博石、新乡弘力、南方锰业、焦作多氟多与贵州百思特，2021年共计产出锰酸锂4.81万吨，产量占比为43.3%。

锰酸锂价格呈波动上升趋势

2020-2022年长江有色电解锰价格走势呈总体大幅度上升趋势。2021年下半年，随着全国“限电限产”政策的实施，重庆电解锰压减90%的用电量，贵州地区部分厂家限产50%，供应端产量下降为价格上升提供强有力的支持，2021年11月，电解锰价格上升至最高点4.42万元/吨。2021年12月之后，随着工厂进入节假周期，电解锰需求有所降低，价格有小幅度的回落。2022年2月，电解锰价格稳定在4万元/吨左右。

锰酸锂电池距离大规模商用还有一定时间

相较于三元电池和磷酸铁锂电池，锰酸锂电池的优势在于成本低，快充性能表现良好，低温性能也非常 。目前，锰酸锂电池还处于研发改良阶段，市场份额较低。锰酸锂电池改性的 步是实现准固态化，之后实现全固态化，再改良完成之后，市场将推动锰酸锂作为正极材料的应用，从资源可持续性、降低成本、提高综合技术经济性方面考虑，届时锰酸锂电池有望占据更大的市场份额。

以上数据来源于前瞻产业研究院《中国动力锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》

好了，今天关于“钠锂之争：谁将主宰新能源车的未来？”的话题就讲到这里了。希望大家能够对“钠锂之争：谁将主宰新能源车的未来？”有更深入的认识，并且从我的回答中得到一些帮助。