宁德时代未来的最大对手，竟然是中科院物理所？

作者：酷玩实验室

本文转载自：酷玩实验室（ID:coollabs）

在今年下半年的世界动力电池大会上，出现了戏剧性的一幕——

 

广汽集团董事长曾庆洪在会上公开炮轰宁德时代：“我现在不是给宁德时代打工吗？”

 

宁德时代的老总曾毓群上台以后则表示委屈：“我们也在盈利边缘挣扎，非常痛苦。”

 

 

他们为什么痛苦呢？因为锂。

 

大家都知道中国在搞“碳中和”和能源转型，街上的电动车也越来越多，但在这其中要用到的一种最重要的金属矿物——锂，已经成为新能源产业最为头疼的“成本刺客”。

 

碳酸锂作为制作新能源汽车动力电池的重要原材料，它的价格从2020年下半年的4万元/吨涨到了2022年9月底的51万元/吨。

 

2021年以来碳酸锂价格持续上涨

资料来源：Wind，中金公司研究部

 

为什么锂价会疯涨呢？

 

首先国内新能源汽车市场已全面爆发，今年每个月的销量几乎都超过去年同月份的200%，单月销量达到50万辆以上。到2022年8月，每100辆新车售出，有28辆都是新能源。而锂电池作为新能源汽车最主要的动力电池，需求的旺盛程度不断刷新历史纪录。

 

图片来源：乘联会

 

但是另一方面，中国并不是一个锂资源丰富的国家，没办法，老天爷不赏咱们饭吃。

 

从总体来看，锂元素在地壳中的丰度就很低，只有0.0065%。

 

就这么一点锂，在全球的分布还极为不均匀，全球77.7%的储量在南半球的智利、澳大利亚和阿根廷三国，81%的产量在澳大利亚和智利两国。

 

 

中国虽然在全球可开发锂资源国家中排名第四，但是只占到6.8%的储量和14%的产量，而且我们的锂矿资源质量比较差，低品位矿石多，含镁量比较多，加工难度更高，而南半球的锂矿资源更优质。这导致中国80%的锂矿资源依赖进口——比2021年中国石油对外依赖度还要高。

 

按照目前的电动车销量增速，仅仅依靠国内的锂矿资源是无法支撑我们完成“汽车电动化”转型的。

 

中金公司测算，2022~2025年，全球对锂的需求可能从76.9万吨碳酸锂当量（LCE）增长到163.3万吨，但是截至2022年初，全球可开发的锂资源储量只有约2200万吨，中国只有150万吨。

 

 

换句话说，再过几年，中国现有的全部锂资源可能只够全世界用1年的。SNE Research预测到2025年，全球电动汽车对动力电池的需求缺口将扩大到40%左右。

 

在这种“窘境”之下，很多人开始思考能不能用其他电池来替代锂电池。

 

于是一种叫做“钠电池”的技术成为热门种子选手。

 

 

锂电池除了锂以外，当中还要用到一些价格比较贵的金属材料和非金属材料，比如电池负极要用石墨。虽然国内可以生产石墨负极材料，但是面对新能源汽车旺盛的需求，供应缺口达到30万吨，石墨负极也开始涨价。

 

 

但是钠电池不仅正极不用贵金属，负极也可以不用石墨。可以用很多常见的材料和废料来制作钠电池负极，比如你绝对想不到的——核桃隔膜，也就是我们平时剥核桃，夹在核桃仁中间不吃的那个片片，可以用来制作钠电池负极硬碳材料。

 

核桃隔膜制备N掺杂硬碳

图片来源：《High performance potassium-ion battery anode based on biomorphic N-doped carbon derived from walnut septum》，Chenglin Gao等，2019，中金公司研究部

 

换句话说，这是一个非常有趣、便宜又很环保的新赛道。我们用一些生活中随处可见的东西，就能做出一种综合性能比肩锂电池的新电池。

 

面对“缺锂”的困境，钠离子电池已经引起了全球主要经济体的高度关注。

 

2019年，欧盟储能计划“电池2030”强钠电池列在非锂电池的第一位；2020年，美国能源部明确把钠电池纳入储能电池的发展体系；2021年，国家发改委和能源局印发了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，2022年初在这份意见的实施方案中，钠离子电池就已经提升到了多元化储能技术的首位。

 

 

现在社会上有很多声音，说钠电池的出现就是要替代锂电池，来“干死”锂电池的。

 

但很多人不知道的是，中国最早支持搞钠电池研发的人，是中国的“锂电第一人”陈立泉院士。

 

中国最早实现钠电池大规模量产的企业中科海钠，两位创始人胡勇胜、唐堃都是陈院士的嫡传弟子。

 

 

他们到底想用钠电池来做些什么呢？难道真的是搬起“钠电池”砸自己的饭碗吗？

 

 

01

吾师爱真“锂”

 

陈立泉院士对钠电池的关注，恰恰来自于他对锂电池特性的深刻理解。

 

从20世纪60年代开始，陈立泉就在中科院从事电池研究工作，中国第一块锂电池就来自中科院物理所。1976~1978年，中科院派陈立泉到德国的马克斯·普朗克协会的固体所进修，陈立泉发现在马普固体所里，不管是搞理论研究的，还是搞实验的人，全都在研究一种无机材料——氮化锂，认为这种材料未来有望用在汽车电池上。

 

 

当时固体所有个对外开放日活动，陈立泉看到研究人员展示了一颗纽扣大小的锂电池，竟然比旁边大块头铅酸电池的能量还要大。

 

陈立泉回想起自己初中的时候，为了做物理实验，从南充市买了一块铅酸电池背回学校，道路崎岖难走，电池里的溶液不慎泄露，把搬运工的衣服都给烧坏了。所以能量密度更大的锂电池激发了他极大的研究兴趣。

 

1976年，他向中科院申请转攻研究方向，院里同意了。他花5个月完成了导师留下的生长晶体研究任务，马上转去做超离子导体研究，一转就是30多年。超离子导体就是与锂电池相关的固体离子学研究。

 

但是他1978年回国以后发现，实验室没有相关的设备，他那点科研经费也不够买新设备，他就只能跑到中科院物理所的北院去借设备，搬到自己实验室，用完再搬回去。

 

 

在艰难的研究环境中，他凭着执着的精神，在1987年中国的第一个“863”计划中成为固态锂电池专题的负责人，这个项目为整个中国锂电池产业的科学技术奠定了基础。

 

就在陈立泉着手研究锂电池的时候，国际上已经同步开展了锂电池和钠电池的研究工作。早在20世纪70年代，由于中东战争引发了石油危机，电池相关的基础研究就已经开始。但是此后由于石油危机解除，电池相关的研究就不再成为学术界关注的热点。

 

不光是钠电池，包括锂电池也经历了近10年的“被边缘化”，陈立泉没有放弃，而是坚持选择锂电池作为主攻方向。

 

 

到20世纪90年代初，日本消费电子产业兴起，索尼公司通过“钴酸锂+石墨”的技术路线成功将锂电池推向了20世纪商业化的巅峰，锂电池循环寿命达到钠电池的10倍左右，导致钠电池又被打入冷宫，从此少人问津。

 

到1997年，陈院士开始探索锂电池产业化发展的道路，带领团队建设了中国第一条锂电池中试生产线，也就是从实验室到大规模量产之间最重要的一个产业化环节。他在这条线上又当科学家，又当工程师，又当一线工人。

 

有一次他带着几个人去搬设备，结果拉设备的粗钢绳突然断裂，几吨重的设备顺着楼梯滑下去，幸好跑偏了方向撞在墙上，所有科研人员一起扑过去用力顶住，才没有造成事故。通过这个中试线项目，陈院士摸清了锂电生产的每一个环节。

 

 

2000年，中国启动十五“863”计划电动汽车重点专项，当时中国正在大力开发氢镍电池，结果这个专项中锂电池被排除在外。陈院士内心十分焦灼，他鼓足勇气去拜见了万钢：“希望你能给锂电池一个机会。”

 

经过他的不断劝说和游说，万钢考察了中国锂电池的研究能力，最终采纳了他的意见，把车用锂电池纳入到电动汽车的课题当中。陈院士说：“感谢万钢，当时这个机会太宝贵了。”

 

但在之后的十年当中，陈院士不再在锂电池方向上“孤注一掷”，而是开始了不同技术路线的深入探索。

 

他把希望寄托在了一个年轻人的身上。

 

 

02

弟子“钠”些事儿

 

2001年，一个叫胡勇胜的学生来到中科院物理所报道，随后他成为陈立泉院士门下的一名博士生，攻读固态电池方向。

 

胡勇胜博士毕业以后，陈院士给他写了一封推荐信，让他到德国马克斯·普朗克固体研究所继续深造，随后胡勇胜又前往美国加州大学圣芭芭拉分校做了博士后。

 

 

然而长期海外留学的经历没有挡住他归国的脚步。2009年胡勇胜博士后出站以后，陈院士邀请他回到中科院物理所来工作。胡勇胜说当时他“毫不犹豫”，因为“陈老师心系国家能源安全，从长远出发推动电动中国梦想的实现，这种精神让我敬佩”。

 

面对如日中天的锂电池研究，胡勇胜把主要精力放在了冷门的钠电池上，他说：“如果大家都在观望一个领域，它可能是机会；如果大家都已经开始做了，可能就不是机会了。”

 

2010年左右，当时一些经济学家和科学家预见了锂资源短缺的问题，各国开始重启钠电池研发。2011年，英国Faradion公司成立，这是全球第一家从事钠电池工程化研究的企业。

 

 

但回到国内，胡勇胜听到最多的声音就是：“钠电池能量密度低，有必要投入大量经费和人力去研发吗？”陈立泉院士坚定支持他。中科院物理所给予了充足的科研经费，同时规定新入所的研究院6年内都不用接受任何考核，工资是年薪制。

 

胡勇胜回国当年，物理所废止了论文奖励办法，不再像过去一样把论文看做唯一评价标准。用陈立泉的话说：“好文章不一定有好技术，好技术不一定有好产品，好产品不一定有好市场。”

 

 

物理所副所长胡江平则直言：“就是以‘成果’论英雄。考核不数文章、不看影响因子、不看经费数量，而是重视成果质量和价值，看是不是做到了国际前沿、是不是解决了重要学术难题、是不是具有重大原创性突破、是不是符合国家发展战略需求。”

 

在这样的学术氛围中，胡勇胜团队可以心无旁骛地进行钻研。由于物理所提倡百花齐放，所以不同研究领域、不同学术地位的科研人员，都可以坐在一起喝上一杯咖啡，交流思想，展开学术碰撞，某一个组里的学生可以向物理所任何一个老师请教，老师们也都乐意解答。

 

物理所的咖啡馆

 

2013年，一家全球知名的锂电企业来评估过胡勇胜的技术，结论是并不看好。

 

“如果失败了呢？”

 

胡勇胜说：“从来没想过这个问题。成与不成，我这辈子只干这一件事！”

 

历经5年时间，胡勇胜团队研发出低成本的钠电池正负极材料，并申请了专利，电池循环次数达到上千次。他说：“那是一段幸福时光，全身心投入科研，不用为任何事情分心。”他给自己定下的目标就是要给老百姓做能买得起的低成本、高安全的电池。

 

 

2015年底到2016年初，碳酸锂价格第一次大涨，业界开始热议新型电池技术路线的储备计划。当时国家领导人来到中科院物理所，强调科技创新要面向“大众创业，万众创新”，要依托“双创”，推动科技成果转化为现实生产力，让科研界的意识出现了转向。也是2015年，《促进科技成果转化法》修订实施，要求提取技术转让取得的净收入，或者技术入股作价的不低于50%用来奖励科研人员。

 

2016年，胡勇胜他们研发出一款可以实现商业化的低成本钠电池，并完成了中试试验。在这样的背景下，陈立泉院士、胡勇胜和李泓三人决定创办一家企业，将钠电池产业化落地。

 

但是当时中科院体系内的投资公司国科嘉和，作为他们的天使投资人提出了一个要求：必须找一个拥有产业背景的人全职来做公司的CEO，而不能主要职位全由科学家兼职——因为陈立泉等三人都在物理所任职。他们商量了一下，陈院士想到了他课题组的学生唐堃。

 

 

可是唐堃当时已经是国家能源投资集团（前身之一是神华集团）北京低碳清洁能源研究院电池材料部门经理，换句话说，陈院士这是要人家砸了自己在央企的铁饭碗出来创业。

 

2016年的一天，陈院士带着胡勇胜和李泓，一起请唐堃吃了顿饭，他看出唐堃有所顾虑，对他说：“你不用担心，物理所已经孵化出了三四家创业公司，即便你在这创业失败了，还可以去别的企业继续创业。”最终说服了唐堃加入。

 

一般来说，科学家创业都是由老师担任董事长，学生担任CEO。但陈院士没有这样做，而是让他们师兄弟分别担任董事长和CEO，整个团队彼此信任，有话直说。胡勇胜负责公司技术和战略，唐堃负责具体运营细节，陈院士担任首席顾问。直到今天，中科院的创业氛围也十分浓厚，师兄弟之间经常互相扶持、鼓励创业。

 

2017年，中科海钠正式成立，成为国内第一家钠离子电池公司，公司创始人全部来自中科院物理所。当年，他们第一次把锂电池组应用在电动自行车上。

 

 

从那时起，胡勇胜不再是一个整天闷在实验室里的科研工作者，而是要作报告、谈合作、找厂家，满世界地跑，他成为了一个“科学企业家”。

 

2018年，中科海钠成立一年多，就推出了第一辆钠电池低速电动车，坐在小车上试驾的正是陈院士本人。

 

 

早年间，中科海钠也走过一些弯路，因为科学家追求完美，总是希望把产品做到尽善尽美再推向市场，但对于快速变化的新兴行业来说，这样的打法是有问题的。

 

于是后来他们作出调整，让一些产品更快问世，随后以月为单位对产品进行快速迭代。

 

2019年，他们推出了全球第一座30千瓦/100千瓦时的钠电池储能电站。

 

 

2020年，钠电池产品实现量产，电芯产能30万只/月，海外订单第一期10万只。同年胡勇胜课题组的钠电池材料论文发表在了《科学》（Science）杂志上，这是《科学》创刊100多年以来，第一次刊登钠电池领域的文章。

 

 

2021年，全球第一座1兆瓦时（能存储1000度电）的钠电池光伏储能系统正式落成。当年中科海钠获得了数亿元的A轮融资，用来搭建年产能2000吨的电池正负极材料产线。

 

 

2022年4月，华为哈勃旗下深圳哈勃科技投资合伙企业（有限合伙）投资中科海钠，持股比例约为13.33%。此时中科海钠估值超过50亿元，与2021年3月相比上涨800%以上。

 

2022年7月，全球第一条1吉瓦时（100万度电）的钠电池规模化量产线正式投产，总规划产能5吉瓦时。项目满产以后，一年可以生产4000万只圆柱钢壳的钠离子电芯，98万只方形铝壳的钠离子电芯。

 

 

但是现在锂电池技术已经如此成熟了，生产规模巨大，钠电池真的能够逆袭成王吗？他们到底看中了钠电池什么呢？

 

 

03

锂钠双人舞

 

钠电池最核心的优势，是它可以做到很便宜。它之所以能很便宜，是因为它用到的很多东西都能在我们国内搞定。

 

 

相比于锂元素，钠在地壳中的储量十分丰富，占到2.74%，排名第六，存量比锂大三个数量级。而且钠元素地域分布十分广泛，海水里就有氯化钠（NaCl），也是食用盐的主要成分，所以一般来说钠元素的常见化合物价格都比较便宜。

 

比如2022年8月，当1吨碳酸锂价格涨到48万元的时候，1吨碳酸钠（纯碱）的价格只有0.2万元，而纯碱正是将大规模应用于钠离子电池生产的一种大宗化工原料。

 

 

我们知道电池分正负极，无论是锂电池还是钠电池，电池的正极材料都会用到金属，一般来说，三元锂电池会用到钴和镍。你可能听说过“钴奶奶”和“妖镍”，说明这两种金属都不是地壳中大规模存在的（钴的地壳丰度0.002%，镍0.009%），一旦它们的产量供不应求，价格就会飞涨，达到数十万元/吨。

 

胡勇胜等人希望找到像钴和锰一样有活性，但是成本又低的元素来替代，最终中科海钠团队成功研发了铜、铁、锰这三种金属组成的正极材料，这在国际上是首创，其中不含任何贵金属，几种金属的价格价格只有几万元/吨，都是非常容易获取到的材料，使得正极铜铁锰氧化物成本只有磷酸铁锂正极的一半。

 

 

胡勇胜说，这种新材料最大的优点是在电化学脱嵌钠的过程中，也就是钠从正极材料中出来的时候，体积变化不到5%，结构保持不变，体积变化小能让电池实现长循环的性能。

 

搞定了正极，还得攻克负极。在选取电池负极材料时，锂电池一般会选用石墨，也就是铅笔芯的主要成分碳。但锂电池所需石墨需要满足一定的结构，这种石墨的平均价格达到5万元/吨，且几乎不具备储钠的能力。

 

国内外很多研究团队主要都被锂电池的研发思路牵着鼻子走，所以迟迟没有突破性进展。如果只是单纯地把锂电池里的锂元素替换成钠元素，那么电池成本只能降低5~10%，钠电池能量密度还更低，商业化量产根本没戏。

 

所以胡勇胜团队另辟蹊径，决定对锂电池里面的多种材料进行“换血”。经过大量的基础研究，他决定开发一款低成本、无定型的碳负极材料来替代石墨。

 

一般来说，他们可以有很多种选择，比如沥青、小麦淀粉、牛皮纸、煤粉、树脂，还有核桃隔膜、秸秆、玉米芯、枣核、花生壳等作为生物质基原料，这些都是我们生活中常见的材料和废料。

 

高粱杆自掺杂N/O原子显著增加硬碳缺陷和电化学活性位点

图片来源：《N/O Dual-Doped Environment-Friendly Hard Carbon as Advanced Anode for Potassium-Ion Batteries》，Cui, R. C.等，2020，中金公司研究部

 

最后经过对比，胡勇胜团队选中的是无烟煤，也就是可以用来发电的一种煤炭，通过简单的粉碎和一步碳化得到无烟煤基负极材料，他们发现无烟煤成本平均1800元/吨，储钠容量达到220毫安时/克，可以直接把负极材料成本干到1万元/吨，在所有碳基负极材料中性价比最高。

 

 

乍一听上去，用煤炭做新能源电池材料似乎也不是非常低碳环保，但与中科海钠在这方面进行联合研发的华阳新材料，本身就是山西大型煤炭企业华阳股份的子公司，他们的无烟煤来自于煤炭洗选加工过程中的副产品——煤泥，这些煤泥除了用来制造钠电池负极，也可以制造钠米碳管、活性炭、碳素等产品，属于废物再利用。

 

 

除了负极材料，电池里还有一个部件叫“集流体”，用来收集电子并承载电池正负极。锂电池里的负极集流体一般用铜箔，而钠电池可以用更便宜的铝箔，使得钠电池正负极集流体成本只有锂电池的1/3。

 

 

换句话说，曾经困扰新能源电池领域的“贵金属元素”问题和“中国缺锂”的问题，可以一并在钠电池身上得到解决。各种手段用上去以后，可以让钠电池在材料方面的成本在理论上做到锂电池的60~70%。

 

对于电池生产企业来说，还有两个好消息：一是储能电芯的生产设备跟动力电池电芯的设备基本通用；二是钠电池的生产设备与工艺流程与锂电池的设备和流程基本一致，互相兼容。中科海钠就用锂电池产线成功生产了8万只钠电池。所以企业切换产品用途、切换技术路线几乎不需要进行额外投资。

 

 

在冬天开过电动车的人都知道，低温环境中锂电池的衰减是很明显的，但是钠电池的低温表现远远好于锂电池，在零下20℃的环境里，锂电池容量保持率小于70%，而钠电池可以超过90%，在零下40度钠电池依然可以正常工作。

 

而且钠电池还支持快充，中科海钠表示12分钟可以充到90%，宁德时代表示常温充电15分钟电量能超过80%，而三元锂电池通过直流快充从20%充到80%需要30分钟，磷酸铁锂需要45分钟。

 

 

但是钠离子电池并不是没有缺点，它的能量密度要比锂离子电池低一点，磷酸铁锂电池能量密度在120~180Wh/kg，钠电池为100~150Wh/kg，大约是前者的80%。这就决定了按照目前的技术水平，钠电池还不能率先大规模用在新能源汽车的动力电池和手机这种电子消费品，因为这些使用场景都对能量密度和续航有较高的要求。

 

而且钠电池在量产前成本达到1.07元/Wh，也就是1070元/度电，比磷酸铁锂电池更高，但是做到大规模量产之后，钠电池材料成本可以降低到0.3~0.4元/Wh的水平，低于各种类型的锂电池。

 

所以与锂电池相比，钠电池称得上是只缺一角的“六边形战士”。

 

 

如果能量密度拼不过，是不是钠电池就没有用武之地了呢？并不是。

 

钠电池可能率先从两个方向上实现对锂电池的替代：低速交通和规模储能。

 

低速交通包括电动自行车、微型电动车和园区观光车等。

 

 

比如观光车用钠电池，储存8度电，可以行驶100公里左右。

 

而更主要的场景是两轮电动车。现在在中国，两轮电动车的保有量已经达到了3.2亿辆，其中锂电池27%，铅酸电池73%。

 

 

买过两轮车的人都知道，便宜的车用的是铅酸电池，续航短，回收不好还有污染；想要续航长的，就要买锂电池的，但是价格贵一些。

 

实现量产以后，钠电池的性价比正好夹在这两种电池中间，而钠电池的循环寿命是铅酸电池的10倍，能量密度是铅酸的3倍，未来将可能率先替代铅酸蓄电池。

 

2021年，爱玛就与钠创新能源推出了全球第一批钠电池驱动的两轮电动车。据业内人士透露，雅迪正在协助中科海钠厂参与电池的打样。再过几年，可能你的外卖就是小哥骑着钠电池电动车给你送过来的。

 

 

而在储能领域，钠电池的市场空间同样非常广阔。

 

我们知道，“碳中和”和能源转型过程中，用光伏、风电替代火电烧煤的过程是确定的，但是它们有一个缺点，就是间歇性、波动性较大，比如晚上光伏就没法发电，这时候只能靠其他方式出力，来保障夜间的稳定供电，比如风电（晚上风大）、水电、火电，以及储能。

 

2021年，中国光伏平均上网电价，也就是光伏电站卖给电网的每度电价格是0.38元，已经实现了平价上网——跟火电的上网电价打平。但打平只是第一步，如果一种电时有时无，另一种电随时稳定供应，二者价格一样，你选哪个？

 

 

所以这时候，储能就成为与光伏、风电打配合的一个必选项。

 

储能的技术路线有很多种，比方说抽水蓄能，山上山下两个水池子，电便宜的时候用电把水抽上去，电贵的时候把水放下来发电，抽水蓄能的（每）度电成本比较低，可以做到0.2~0.3元/度电，但缺点就是很多地方没有适合的地形地貌，建不了抽水蓄能电站。

 

 

锂电池也可以用来做储能，比如放在光伏电站旁边的储能电站，长得就像集装箱一样，里面有很多电池包。光伏发的电，如果电网现在用不了，就先发给储能电站存起来，等电网需要的时候再发出去，相当于实现了用煤发电一样的效果。

 

但碳酸锂价格暴涨，锂电池储能行业也直呼受不了，导致现在“光伏+锂电池储能”一度电的价格远高于火电价格。

 

 

这时候储能行业就需要想办法，比如切换技术路线，不用锂，用其他电池来实现储能，这其中钠电池就成为最被看好的路线之一。

 

虽然钠电池能量密度没有锂电池高，但储能电站很多都建在荒无人烟的开阔地带，比如沙漠、戈壁，这些地方的土地租金很便宜，电池体积大小不太重要，不像新能源汽车的底盘一样“寸土寸金”，所以储能电站对能量密度没有那么敏感，它更在意度电成本、充放电循环次数、安全性等其他一些要求。这就是钠电池可以施展拳脚的舞台了。

 

 

比如在安全性方面，你或许听说过一些电动车和储能电站中锂电池起火的事故新闻。2011~2021年全球发生的32起储能电站起火爆炸事故中，涉事电站用的全都是锂电池。

 

而钠电池经过中汽中心的检测，可以在短路、过充、过放、挤压等实验中做到不起火燃烧，钠电池的起始自加热温度达到260℃，高于锂电池的165℃，最大自加热速度也明显比锂电池更低，说明钠电池的热稳定性更好。

 

中科海钠展示过这样一段视频：如果把锂电池包剪开扔到水里，会发生剧烈的化学反应，但是把一颗满电的钠电池包剪开扔到水里，只会缓缓地冒出气泡来。

 

 

未来，储能会是一个比动力电池大得多的市场，也不是锂电池一种就能全部吃下的。

 

你设想一下，如果未来某一段时期内，我们接近实现碳中和目标了，电网里面一大半的装机比例都是光伏和风电，而中国很多地区同时出现阴天、少风，这时候该怎么办？我们是重启火电厂，还是要依靠储能度日？

 

比尔·盖茨在2021年做了一个测算，假设日本遭遇极端天气，导致大范围停电，为了给东京一座城市供电，需要1400万块电池，相当于全球储能电池10年的产能，购买价格超过4000亿元。

 

 

所以你就可以想象，如果未来我们要利用风光+储能来扛过这样的“艰难时刻”，全世界对储能的需求得有多大了。华泰证券预测2027年钠电池市场规模将达到582.7亿元。唐堃认为，如果按50%的电来自新能源，按10~20%的装机容量配套储能，那将是一个100万亿级的市场。

 

如果要布设如此大规模的储能设施，同时还要推广数以亿计的电动汽车，单靠锂电池是肯定不行的。未来一定是多种储能技术路线共同开发、共同应用。

 

 

中科海钠的执行董事长唐堃说：“我们希望宝贵的锂资源能节约下来，用在消费电子、新能源汽车等对性能要求更高的高端市场当中。”

 

正是因为看到了这一点，很多原来做锂电池的企业也纷纷入局钠电池，比如锂电巨头宁德时代，在2021年发布了第一款钠电池，能量密度达到当时全球最高水平，计划2023年形成基本产业链，同时还发布了一块锂电池和钠电池混合集成共用的电池，实现二者的取长补短。

 

 

有意思的是，宁德时代的老板曾毓群，他的博导也是陈立泉院士。陈院士的两位得意门生将在钠电池产业展开正面竞争。

 

除了中科海钠以外，另一家主攻钠电池方向的企业钠创新能源也是科学家创业，创始人是上海交大的马紫峰教授，他是中国燃料电池领域的大牛，出版过中国第一本燃料电池方面的书籍。由此中国钠电领域形成了“中科大系”和“交大体系”这两大门派。

 

 

正因为有中科海钠、钠创新能源、宁德时代等企业的不懈努力，中国在钠离子电池的基础研究、技术水平和产业化推进的速度方面都处于国际领先地位。海外其他几家钠电池企业虽然也掌握一定的技术和专利，但他们的产业化脚步远远比不过我们，因为中国强大的新能源供应链配套能力是钠电池企业最坚强的后盾。

 

早在2009年以前，陈立泉院士就发下一个宏愿，要到2050年，让全部运行汽车都是新能源汽车。当时他还跟记者玩起了哑谜：“这绝不是凭空说大话，我有自己的论据，就是正在研究的新材料，不过暂时不便透露。不久的将来，你们就会知道。”

 

中国在钠电池领域拥有自己的核心专利，最近数年间始终走在全球的前列，能从设备、原料、技术等各个维度保证独立、自主、可控的发展，不会受制于人。

 

在内燃机时代，中国汽车动力系统的制造能力远不如西方；但是在动力电池领域，当德国大众等西方传统车企在进行电动车转型的时候，都在纷纷采购来自中国的锂电池生产整线设备，比如来自无锡的先导智能，他们的定制化锂电设备有的甚至比国外竞品卖得还要贵，但西方客户依然选择中国设备。中国动力电池产业不仅有强大的终端供应能力，在生产设备方面也已经取得全球领先地位。

 

 

未来，钠离子电池提升能量密度的长期方向，是从液态电解质进化到半固态电解质，最终实现固态电解质。由于钠电池的理论能量密度有望突破400Wh/kg，也就是2.5公斤一度电的水平，超过目前量产水平的两倍以上。如果未来在这一技术方向上实现突破，或许钠电池还有可能在消费电子和动力电池领域发挥更大的作用，让我们拭目以待。

参考资料：

科学新闻：《胡勇胜：在电池研究应用领域走少有人走的路》

电气情报局：《【电气人物】中国锂电研究第一人——陈立泉院士》

北大创新评论：《钠离子电池：从梦想到现实丨北大创新评论》

新材料在线：《矢磨杵成针之志，这支“国家队”勇挑钠离子电池商业化重担》

DeepTech深科技：《“电池国家队”研发出新型钠离子电池，价格比肩铅酸电池，电芯月产能已达30万只》

储能科学与技术：《【行业】中国工程院院士陈立泉：固态电池大干快上，引领电动中国》

创业邦：《4位科学家创业，杀入百万亿市场，华为刚刚投资 ｜专访中科海钠CEO唐堃》

中科院青年之声：《中科院物理所胡勇胜：执着“钠”十年 钠离子电池迎“破晓”》

中国汽车报：《宁德时代入局 钠电池将掀新高潮？| 中国汽车报》《独家专访 || 胡勇胜：钠离子电池到了要“摘果子”时？ | 中国汽车报》

人民网：《这个物理“天团”，学术秘籍竟然是“一杯咖啡”？》

纳米人：《刚发Science，又拿数亿元融资！他说：成与不成，这辈子只干这一件事！》

粉体人：《四十年坚守与创新，中国电池材料研究的开创者：陈立泉院士》

华阳新材料集团：《全球首批量产1GWh钠离子电芯生产线在华阳投运》

中金点睛：《中金 | 电池材料前瞻：钠电重生，硬碳先行》

开源证券：《华阳股份：携手中科海钠，钠离子电池业务为公司贡献新成长》

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