竞争还是合作，钠、锂电池能否创造电池大时代？

沉寂了二十年后，钠电池又重回人们的视野，古有“硅锗之争”，决定了半导体产业的硅晶王朝，今天“钠锂之争”能否为电池行业开启下一个纪元？

上世纪80年代，锂电池和钠电池同时面世，作为二次电池二者的出现改变了此前电池只能使用一次的情况。虽然是同时提出的电池方案，但在过去四十年中，锂电池和钠电池的发展呈现了两种完全不同的境遇，一方面，锂电池一路高歌猛进，其比能量高、储存寿命长等优点让它率先实现产业化，广泛应用于手机、计算机、摄像机等电器设备中，目前已经成为社会上使用最广泛的设备。另一方面，钠离子电池则从上世纪80年代开始一直处于停滞状态，只有在近十年才再次被人们重视，在2021年才发布了第一款钠电池。

从今天来看，锂电池和钠电池的结构基本相同，均由正极材料、负极材料和电解液等部分构成。所不同的是由于钠和锂的性质差异导致的电池材料不同。锂离子电池由于能量密度的优势在发展程度上一直领先，但随着锂电池资源瓶颈的出现，发展钠电池的重要性也在不断增加。

1.宁德时代为什么发展钠电池

宁德时代已经成为动力电池行业的龙头，全球出货量遥遥领先，SNE数据显示，宁德时代上半年总的出货量为34.1GWh，同比增长234.2%，位居世界第一。在锂电池快速发展的今天，宁德时代却率先发布了钠电池。作为全球动力锂电池“一哥”，宁德时代为什么在强化锂电池优势之余，将钠离子电池作为未来的发展方向呢？

近两年在锂电池的繁荣背后，已经开始出现了乌云。“人类社会走向‘碳中和’时代，核心是能源转化和存储。而新能源的存储，千钧重担压于锂电池肩上。”这是宁德时代董事长曾毓群在钠离子电池发布会上的发声，从中不难看出曾毓群对锂离子电池未来的担忧和发展钠离子电池的迫切心情。

在全球汽车行业向电气化转型的过程中，各大车企都向锂离子电池下了重注，可以预见随着电动汽车的增长，未来对锂资源的需求将不断增加，但目前锂资源的现状并不能完全达到人们的需求。

锂的地壳资源丰度为0.0065%且分布极不均匀。根据美国地质调查局的报告，2020年全球锂矿储量为2100万吨锂金属当量，同比增长 23.5%，仅能够满足约20亿辆车的需求。从分区域看，智利和澳大利亚仍为全球前两大锂资源拥有国，2020年分别约占全球锂资源储量的43.8%和 22.4%。

中国虽然是世界第四大锂资源储量国，但中国锂矿主要分布在青海、西藏、新疆、四川等地区，形态包括锂辉石、锂云母和盐湖卤水。受制于提锂技术、地理环境、交通条件等因素锂资源开发并不理想，主要依赖进口，2020年中国锂行业对外资源依赖度超70%，保持较高水平。

需求上，过去几年全球新能源车以及储能的迅猛增长，导致金属锂以及锂离子电池相关原材料比如镍铜钴价格不断攀升。数据显示，碳酸锂价格较2021年初上涨约67%；氢氧化锂价格较年初上涨达80%。稀缺的资源加上需求的增长，未来锂资源的供应问题将会越发紧张。

对于中国企业来说，锂离子电池相关资源的供应，已经越来越受制于进口，因此面对锂资源“卡脖子”的局面，宁德时代作为动力电池行业的龙头积极寻求锂离子电池的替代品也符合未来的发展趋势。

2.锂钠电池技术对比

宁德时代发布钠离子电池之后，表示已经开始进行钠离子的产业化布局，计划在2023年形成基本的产业链。宁德时代发布的第一代钠离子电池，单体能量密度达到了160Wh/kg，是目前钠离子电池的最高水平。随着人们对“锂钠之争”了解的深入，可以确定的是锂和钠在动力电池的应用上并不能完全分出高下，两者在不同的性能上各有千秋。

钠和锂在元素周期表中属于同族元素，所以在制造工艺方面二者非常接近，因此钠离子电池可以沿用锂离子的生产线。在成本方面，钠离子电池具有较大优势。由于钠离子电池的正极材料采用的是普鲁士白和层状氧化物，大幅减少了对锂资源的依赖。

在性能方面，钠离子电池主要在快充、高低温、安全等性能方面具有突出优势：磷酸铁锂电池快充需要约30分钟才能达到80%水平，而钠离子电池的快充速度能在磷酸铁锂电池的基础上提高40%左右。在低温环境下，钠离子电池具有更高的容量保持率，例如在-20℃的环境下，磷酸铁锂的容量保持率不足70%，而钠离子电池则能达到88%以上。此外，钠离子电池在过充、过放、短路、针刺、挤压等测试中均不起火、不爆炸，在安全性能方面表现优异。

而钠离子电池的主要劣势是电池能量密度明显低于锂离子电池，目前三元锂电池的能量密度能达到300Wh/kg，而钠离子电池的能量密度大多在100-200Wh/kg范围。而且钠离子电池的循环寿命明显低于锂离子电池，目前以磷酸铁锂和三元锂为主的锂离子电池循环寿命能达到4000-6000次，而钠离子电池的循环寿命仅仅在2000次左右。

3.技术是行业崛起之基

宁德时代在短短数年时间成功打破日韩企业的垄断，成为领军电池行业中国企业，在快速崛起的表象之下往往容易被人忽略的是其深厚的技术基础，而能够做到这些与曾毓群长期置身技术研究不无关系。

曾毓群并不是电池科班出身。他1989年毕业于上海交大船舶工程系，被分配至福建一家国企。不到3个月曾毓群便辞去工作到东莞新科磁电厂做工程师。经过十年磨炼在31岁便成了最年轻的工程总监。

动力电池集体扩产能否缓解“电池荒”？

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1999年，在宁德时代成立之前，SAE执行总裁梁少康与陈棠华、曾毓群三人曾合伙创立了ATL（Amperex Technology Limited，新能源科技有限公司）。

当时的电池市场基本由日韩企业主导，圆柱形电池领域松下是老大，方形电池领域是三星SDI，软包电池领域则首推LG化学。在成立初期，ATL看中软包电池的差异化定制能力，而向美国贝尔实验室花费重金购买了聚合物锂电池的技术专利，准备制造聚合物软包锂电池。

但由于贝尔实验室隐瞒了软包电池的缺陷，导致ATL花费重金却要解决软包电池膨胀和爆炸的技术性难题。经过曾毓群团队的努力，在拿到贝尔实验室授权的机构中，曾毓群的ATL是当时唯一解决了电池鼓胀的团队。凭借攻克贝尔实验室技术的缺陷，ATL成功杀入了电池市场。

2003年，ATL获得了苹果1800万个iPod电池的订单，成功打入了苹果供应链，依靠苹果供应商的身份ATL顺风顺水，从行业黑马一路驰骋为龙头企业，成为世界一线品牌的平板电脑、智能手机等新型电子移动设备的主要电源供货商。

但辉煌之后却迎来了打击，在2003年快速扩大规模时，ATL过多地引入了风投资金，创始团队持股比例很小，而主要投资人把股份卖给了日本TDK集团。自此ATL成了一家中国人创建、管理，但幕后老板却是日本人的外资公司。

从2011年国内开始推进新能源汽车，由于国家法规的限制，外资企业无法生产动力电池，于是曾毓群在2011年将动力电池业务从ATL剥离出来，回到家乡福建宁德成立了宁德时代新能源科技有限公司（CATL），专注于动力电池生产。

虽然宁德时代成立在2011年，但从技术传承上宁德时代却拥有ATL 10年的积累。宁德时代成立之后，获得的第一笔大订单来自华晨宝马，在“之诺”车型的电池生产中，华晨宝马提出了近乎苛刻的要求，而宁德时代凭借努力完成了这一任务，正是在这一时期宁德时代建立了属于自己的生产和检测体系。

华晨宝马为宁德时代的发展提供了技术基础，但真正对宁德时代崛起发挥关键作用的2015年3月工信部发布的《汽车动力蓄电池行业规范条件》，也就是当年被人们称为“动力电池白名单”，当年国内汽车企业只有进入该名单才能获得补贴，宁德时代也利用这次难得的机遇，迅速将企业规模做大了起来。

在电池技术的发展方向上，与当时比亚迪的磷酸铁锂电池不同，宁德时代开创性的选择了三元锂电池作为主要技术方向。2017年，国内开始推动能量密度更高、续航更长的车型，正式把能量密度调整系数引入到补贴计算公式里。120wh/kg的能量密度就可以拿到最高1.1的补贴系数，到2018年，能量密度的最高补贴标准提升至160wh/kg，补贴系数也随之提高至1.2。

而三元锂电池的高能量密度正好迎合了新能源汽车高能量密度的补贴公式。随着三元锂电池的脱颖而出，宁德时代获得了宇通、吉利、北汽、上汽等众多车企的订单。到了2018年，宁德时代超过了松下和比亚迪，一跃成为全球最大的汽车电池供应商。

4.钠离子电池最新进展

目前，国内已有多家A股上市公司涉足钠离子电池的研发。除宁德时代以外，中科海纳、格林美、容百科技、中科电气、翔丰华、多氟多、天赐材料等企业正在积极布局正极材料、负极材料以及电解质等环节。

中科海钠是国内钠电池领域的另一企业，它的技术团队由中国工程院院士陈立泉、中国科学院物理研究所研究员胡勇胜等人领导，而陈立泉正是曾毓群的博士生导师。通过多年努力，中科海钠已成长为拥有钠离子电池核心专利、技术的电池企业之一。

从具体产业布局来看，目前宁德时代已经宣布要建钠离子电池产业链，中科海钠打造的全球首套1MWh钠离子电池储能系统6月28日已经在太原正式运行，钠创新能源7月7日与爱玛合作发布首批钠离子电池驱动的双轮电动车，鹏辉能源目前已做出钠离子电池样品（6月进行中试预计年底前批量生产），容百科技钠离子电池正极材料进入小试阶段并进行普鲁士蓝专利布局，翔丰华开发高性能硬碳负极材料（目前正在与相关客户测试中），中国长城生产的48V/10Ah钠离子电池组成功在电动自行车上示范应用。

此外，新宙邦于2018年与上海交通大学及上海紫剑化工科技有限公司（浙江钠创新能源的发起人）签署了钠离子电池电解液相关的合作项目，该项目目前已经结题。

结语

近年来，宁德时代的净利润逐年上升，但其毛利率却不断下降，由2017年的44%降至2020年的28%，主要原因在于上游原材料的持续上涨。锂资源的稀缺性决定了锂电池未来的发展局限性，而钠电池的发展利好在不断增加。

在2020年我国提出碳达峰、碳中和目标以后，我国提出到2025年我国非水可再生能源装机达到12亿千瓦，2060年在能源消费中占比将达到80%。在未来新型电力系统的构建中，储能成为电池行业的重要应用场景，目前由于锂资源的稀缺性，在新能源汽车发展中已经捉襟见肘，如果再应用于储能系统则更增加了锂资源的供应压力。与此同时，作为新型电力系统的主要组成部分，储能对安全提出了更高要求，而钠离子电池在成本、安全性能上完美匹配了储能行业的需求。

综合来看，与锂离子电池相比，钠离子电池在能量密度上有着先天的劣势，因此短期钠离子电池无法对锂离子电池产业造成冲击，长期来看钠离子电池可以与锂离子电池形成有效的互补关系，且随着能量密度的提升，钠离子电池和锂离子电池可以搭配使用，共同作为新能源汽车的动力电池。