預熱了許久之后，寧德時代終于在今天下午 3 點半，正式發布了旗下首款鈉離子電池。

目前市場上主流的磷酸鐵鋰、三元鋰甚至四元鋰電池，本質上都是鋰離子體系的產物。

也正因如此，鈉離子，也就是搖椅式電池（金屬離子在正負極之間脫落、嵌入的過程保持穩定離子形式，因此命名為搖椅）另一分支，在今天寧德時代發布會之前，就已經獲得了巨量關注。

鈉離子電池和鋰離子電池有什么區別？鈉離子會取代鋰離子電池嗎？寧德時代的鈉離子電池什么時候商用，會應用于什么領域？

和下午的發布會一樣，今天文章不長，但信息密度會很高。

一、鈉離子電池前世今生

人類最早對鈉離子電池的探索，始于 19 世紀。

根據上面的元素周期表我們可以發現，鈉是距離鋰最近的同族金屬元素。同組意味著最外層電子數相同，化學性質也十分相似。因此，鈉和鋰這兩種元素都非常適用于搖椅式電池。

但一直到 20 世紀 70 年代，鈉離子電池的研究才開始深入。而最早期設計用于鈉離子電池的電極材料，如 MoS2 二硫化鉬、TiS2 二硫化鈦等，性能表現都遠不如鋰離子電池使用的電極。

另外，鈉元素本身，在搖椅式電池工作過程中的性能也不如鋰。

因為鈉離子要比鋰離子更大更重（分子量 22.9898vs6.941、原子半徑 186vs152pm），因此在脫離、嵌入正負極材料的時候，對材料結構穩定性的要求，也遠高于鋰離子。

綜上所述，鈉離子電池的商用進程遠慢于鋰離子電池，直到 2010 年代前后才取得明顯進展。

其中我國的鈉離子電池研究處于世界前列，中科海鈉在 2018 年已經研發成功 150Wh/kg 單體能量密度，并且可商用的鈉離子電池，同時循環壽命號稱超過 4000 次。

而在實驗領域，2015 年中國科學院物理研究所／北京凝聚態物理國家實驗室已經研制成功單體能量密度 210Wh/kg的室溫鈉離子電池。

二、寧德時代的鈉離子電池

根據寧德時代研究院副院長黃起森的表述，目前 CATL 第一代鈉離子電池，可以實現160Wh/kg 的單體能量密度，同時電池系統集成效率可以達到 80% 以上。

由于鈉離子和鋰離子電池本質上屬于「同宗」，因此前者同樣擁有較高的快充性能，黃起森表示鈉離子電池充電 15 分鐘可補充至 80% 電量。

另外，寧德時代的鈉離子電池還擁有 3000 次以上的循環壽命，以及零下 20℃ 依然擁有 90% 以上放電保持率的低溫性能。

上文提到，鈉離子和鋰離子在搖椅反應過程中，對正負極材料穩定性要求不同。因此鈉離子電池適配的正負極材料，也不再是鋰離子電池的多元鋰/磷酸鐵鋰+石墨。

寧德時代的用詞非常謹慎，對鈉離子電池正極材料的形容是「具有潛在商業化價值」——包括普魯士白和層狀氧化物兩種，寧德時代的選擇是普魯士白。

普魯士白又稱 Williamson 白,簡稱 PW，化學名稱叫亞鐵氰化亞鐵，是普魯士藍（Prussian Blue，亞鐵氰化鐵）的還原產物，在電催化和傳感器方面均有很高的應用價值。

根據發布會的信息，寧德時代對材料體相結構進行電荷重排，解決了普魯士白在循環過程中容量快速衰減的難題。

至于負極，寧德時代的選擇是硬碳，硬碳是指難以被石墨化的碳，是高分子聚合物的熱分解。發布會上寧德時代表示其具有克容量高、易脫嵌、優循環的特性。

黃起森表示，由于鈉離子無法像鋰離子一樣在石墨層間自由穿梭，具有獨特孔隙結構的硬碳材料就成為了優選。寧德時代選用的硬碳材料，每克能量密度達到了 350mAh，已經非常接近石墨。

P.S. 目前日本東京理工大學已經研發出了高達 478mAh 克容量的硬碳材料，但暫時還未有商用消息。

總結一下，寧德時代表示他們的第一代鈉離子電池，具有高能量密度、高倍率充電、優異的熱穩定性、良好的低溫性能與高集成效率等優勢。

另外，寧德時代還發布了鈉離子電池+鋰離子電池混搭的 AB 電池方案。按照特定的比例，將鈉離子模組和鋰離子模組封裝在同一電池包。

有意思的是，發布會上給出的 AB 電池示意圖，鈉離子模組遠多于鋰離子模組。看來寧德時代對 AB 電池的定義，是希望用鋰離子做補充，保證成本優勢的前提下提升能量密度？

至于時間表，寧德時代表示鈉離子電池的基本產業鏈，預計會在 2023 年建成。

三、鈉離子電池應該用在哪？

文章寫到這里，一個事實應該很清楚了：鈉離子電池能量密度不高。

第一代鈉離子電池單體能量密度為 160Wh/kg，這個成績僅和目前量產的磷酸鐵鋰電池相當。

即使寧德時代表示，第二代鈉離子電池單體能量密度可以達到 200Wh/kg，它和已經沖上 300Wh 的三元/四元鋰電池相比，依然有非常大的距離。

但和磷酸鐵鋰能量密度相當的前提下，鈉離子電池的低溫性能、充電速度遠要更好，同時熱穩定性不比 LFP 差。

因此，目前汽車業界對鈉離子電池的希望，更多是取代磷酸鐵鋰電池，成為未來入門和主流價位車型的電池選擇。需要超高能量密度的中高端車型，則依然屬于高鎳路線，甚至固態電池。

但寧德時代的算盤，并不想只在汽車領域敲。

一個月之前的 6 月 23 日，搭載寧德時代磷酸鐵鋰電池的全球首臺 120 噸級純電動交流傳動礦用自卸車，在湘電集團成功下線，并擬于 7 月在礦山場景試運營。

20 天前，也就是 7 月 9 日，寧德時代與河南躍薪的新合資公司躍薪時代正式成立，專攻電動無人礦山領域。寧德時代持股比例超過 30%，是公司的第二大股東。

更早一段時間，4 月 28 號，由中船集團 708 研究所設計+深圳海事局建設的海上危險品應急指揮船「深海 01」，在廣州黃埔文沖船舶有限公司下水——這也是中國首艘使用鋰電池作為混合推進動力的海上公務船。

「深海 01」的電池供應商就是寧德時代。

礦車、船舶等大型乃至超大型載具的電動化，目前仍處于藍海。

根據寧德時代公布的信息，120 噸級的自卸車從燃油驅動轉向電動，每年可以減排二氧化碳 1500 噸，補能費用降低 50%，維護保養成本降低 20%。

而根據中國經濟周刊的報道，一臺電動礦卡每年能節約能源費用 30 萬元，基于電動化的無人礦山解決方案，可以提升全國礦山生產效率 30%，節約采礦成本 46%。

碳中和時代，巨型交通運輸工具的電動化已經箭在弦上。

對于滿載重量最高可以超過 800 噸的自卸車，乃至更大的船舶來說，電動化需要的電池容量也許不再是 kWh，而是 MWh 級別。

想要勸說這個行業使用如此龐大的電池，成本和充電速度都非常重要，反而能量密度，或許不是關鍵要求。

鈉是地殼豐度第六的元素（鋰僅為二十七位），鈉離子電池的成本優勢極為明顯。目前業界對鈉離子電池的 BOM 成本估計在 0.2-0.3 元/Wh，不到磷酸鐵鋰的 70%，甚至只有三元鋰的一半。

估算一下，一塊 1MWh（1000kWh）的電池，鈉離子可以比磷酸鐵鋰節約起碼20 萬元，甚至接近 30 萬元成本，同時充電速度遠要更高。

重型運輸行業會選擇鈉離子電池嗎？鈉離子電池會成為碳中和時代的利器？磷酸鐵鋰電池是否就此謝幕，寧德時代又能否搶到鈉離子路線的桿位？

今天的發布會很短，但留給我們討論的空間卻太多了。

（完）

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