小電驢的未來，都在“鈉”里？

圖源：攝圖網(wǎng)

作者|王思原 來源|科技新知(ID：kejixinzhi)

鈉電“打爆”鉛酸和鋰電？

1870年，法國作家凡爾納在《海底兩萬里》中，暢想了潛艇“鸚鵡螺號”通過獲取海水中的鈉作為電力能源，周游世界。

一百多年過去，各種技術(shù)路徑的新能源應(yīng)用開花結(jié)果，鈉電池則率先在兩輪“小電驢”上實現(xiàn)商業(yè)化落地。

7月中旬，新日電動車官方確認(rèn)了量產(chǎn)鈉電車下線的消息。雅迪、愛瑪、臺鈴等其他頭部品牌，星恒、天能、超威等專注于兩輪車市場的電池巨頭，以及初露頭角的松寶新能源等，皆陸續(xù)發(fā)布了自家鈉電產(chǎn)品，并將整車或電池的量產(chǎn)上市提上了年內(nèi)日程。

產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同加碼鈉電，預(yù)示著電動兩輪車來到了動力電池的大變革之時。

為什么長久以來很難落地的鈉電池，能夠在兩輪車上量產(chǎn)？鈉電車的大規(guī)模推出會對目前市場上的產(chǎn)品邏輯造成什么影響？鈉電池取代現(xiàn)有動力電池又能否改變行業(yè)格局？

01

“鈉”就是未來？

現(xiàn)階段的電動兩輪車，使用較多的是磷酸鐵鋰、錳酸鋰電池包，以及鉛酸電池。但從原理、特性以及技術(shù)角度來看，鈉電顯然更適合作為核心驅(qū)動力。

首先，鈉電比鋰電更加安全。鋰離子電池電流密度越大，枝晶鋰生長越快，就有可能刺穿電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成短路自燃；而鈉離子產(chǎn)生枝晶的概率很低。另外，鈉離子電池的內(nèi)阻比鋰電池高，所以其在短路的情況下瞬時發(fā)熱量少，溫升較低，熱失控溫度高于后者。

其次，正因為鈉離子電池的電化學(xué)性能相對穩(wěn)定，所以受極端環(huán)境影響較弱。目前市面上的鈉電產(chǎn)品基本都可以在-40℃到80℃的溫度區(qū)間正常工作，甚至在寒冷環(huán)境下電池容量保持率仍能接近 80%，這還是實驗室測試水平，未來迭代優(yōu)化后可能還會有所提升。

單憑這一點就已“打爆”鉛酸和鋰電。目前鋰電池在0度以下充放電只有平常的50%~60%，鉛酸電池只有40%~50%。在冬季寒冷的北方地區(qū)，鈉電的性能幾乎沒有對手。

然后在導(dǎo)電率上，鈉離子電池的表現(xiàn)同樣出色。同樣濃度的電解液，鈉鹽電導(dǎo)率高于鋰電解液20%左右。出色的導(dǎo)電性能又帶來更快的充放電效果，寧德時代曾發(fā)布的鈉電池可以實現(xiàn)常溫下15分鐘充滿80%的電量。雅迪在宣傳極鈉1號產(chǎn)品時，表示可以在10分鐘內(nèi)將電量充至80%。

還值得一提的是，鈉離子電池?zé)o過放電特性，即允許放電到零伏，最大程度保證了使用壽命。目前可知的是，星恒電源發(fā)布的超鈉F1電池，常溫下循環(huán)壽命可超2000次，雅迪的極鈉1號循環(huán)壽命可達3000次，而中科院物理所的“長壽命和低成本鈉電池正極材料研究”，將鈉電池循環(huán)壽命提高到4500次。

對比來看，雖然商業(yè)化主流的磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命已達到3000-6000次，但在兩輪電車領(lǐng)域，占比7成以上的鉛酸電池，正常的使用壽命僅為400-600次。鈉電“上車”后，一個非常直觀的改變可能就是，小電驢騎到報廢都不需要換電瓶了。

事實上，相比于兩輪電動車，備受高價鋰電折磨的四輪車廠更需要鈉電。但因為在能量密度方面的天生缺陷，使得鈉電遲遲無法量產(chǎn)應(yīng)用。寧德時代此前表示，鈉離子電池普遍可以滿足續(xù)航里程在400公里以下的車型需求。這對于市場上續(xù)航里程普遍超過600km的四輪車產(chǎn)品來說，極限在500km左右的鈉電也就沒那么有吸引力了。

不過在目前的技術(shù)條件下，鈉離子電池的能量密度大約為70-200Wh/kg，實際產(chǎn)品大概在150Wh/kg，已經(jīng)可以與磷酸鐵鋰一戰(zhàn)（能量密度150-210Wh/kg），碾壓鉛酸電池（40-70Wh/kg）。

消費者的核心剛需——安全性保障、足夠的續(xù)航里程、抗低溫能力等，都可以在鈉電應(yīng)用中得到滿足，再加上包括寧德時代、中科海鈉等鈉電企業(yè)都已打通上下游完成了爬坡量產(chǎn)，所以從理論上來看，鈉電池大規(guī)模量產(chǎn)上車幾乎已是確定性趨勢。而動力方式的改變，也意味著兩輪車行業(yè)將像當(dāng)下汽車市場一樣，市場格局出現(xiàn)顛覆性改變。

02

兩輪“新勢力”

2019年兩輪電動車“新國標(biāo)”正式實施，對于不符合“新國標(biāo)”的產(chǎn)品實行3-5年過渡期管理，超標(biāo)車輛將禁止上路行駛。

由于鉛酸電池含有重金屬污染物，很難通過逐年加大力度的環(huán)保核查。在此背景下，發(fā)展勢頭正旺的鋰電池登上舞臺。

但站在商業(yè)角度，鋰電產(chǎn)品成本高利潤低，再加上消費者對價格的敏感，導(dǎo)致電動車鋰電化進程比預(yù)期慢上不少。整個產(chǎn)業(yè)萌生出尋找新一代高性價比動力電池的急迫訴求，鈉離子電池也成為最佳候選。

首先鈉離子電池的成本足夠低。一直以來，雖然中國兩輪電動輪車總銷量驚人，但車企毛利率水平并不樂觀。即便是行業(yè)巨頭雅迪、愛瑪?shù)?，毛利率也常年徘徊?0%-15%，凈利率在2%-5%之間。

進入2023年后行業(yè)更是瘋狂“內(nèi)卷”，一線品牌領(lǐng)銜的價格戰(zhàn)愈演愈烈，部分品牌甚至推出了899元、999元的超低換購價，就連主打高端的小牛都?xì)⒌搅?000元檔，大有不止不休的架勢。

底層邏輯還是兩輪電動車行業(yè)同質(zhì)化嚴(yán)重，很多企業(yè)并不具備自主研發(fā)能力，產(chǎn)品上跟風(fēng)、模仿，只能在價格上刷刷存在感。想要走出價格戰(zhàn)的泥淖，技術(shù)突破帶來的降本增效，以及產(chǎn)品上的差異化，才是正途。

鈉作為地殼中含量排名第六的元素，資源豐富程度遠(yuǎn)超鋰，儲量高達2.36%，沒有先天的資源性約束。并且低濃度電解液的適用性，進一步降低了鈉離子電池的成本。

目前市場上的鉛酸電池產(chǎn)品綜合成本大概在0.3元/Wh。鈉電池則在0.5-0.7元/Wh之間，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化后將逼近0.3-0.5元/Wh，直逼鉛酸電池價格。而即便是鋰礦價格跌至10萬元/噸時，鈉電池仍有15%以上的成本優(yōu)勢。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模化和技術(shù)迭代，這些成本優(yōu)勢還將持續(xù)拉大。

同時，考慮到國內(nèi)鋰資源儲量不多，對國外市場依賴度較大，因此鈉離子電池還具有維護供應(yīng)鏈穩(wěn)定的重要意義。

從綜合成本和性能表現(xiàn)上來看，鈉離子電池已經(jīng)可以平替磷酸鐵鋰，取代污染更嚴(yán)重的鉛酸電池。并且只要鈉離子電池能夠量產(chǎn)，市場需求那就是現(xiàn)成的。

華宇研究院院長陳建判斷，兩輪電動車電池市場將會受鈉電產(chǎn)業(yè)技術(shù)影響，鈉電市場占有率會迅速增加，2025年預(yù)計鉛酸、鋰電和鈉電占有率大約為50%、15%和35%。

《中國電動兩輪車行業(yè)發(fā)展白皮書》給出的預(yù)測是，2023年為鈉電產(chǎn)業(yè)化元年，有望實現(xiàn)小批量出貨，兩輪車需求有望達到7.74GWh，2024年實現(xiàn)大批量量產(chǎn)，規(guī)模有望達到10GWh以上，換算成出貨量的話，則在千萬臺以上，滲透率超20%。

“鈉”個未來眼看已經(jīng)到來，深處變革之中的兩輪電動車車企們，又該如何乘上東風(fēng)？

03

搶下那個電池廠

與乘用車市場相似，電動兩輪車企在“動力革命”下紛紛求新求變。

產(chǎn)品層面，此前各大品牌紛紛將續(xù)航作為賣點比拼，但在達到可以滿足消費者日常需求的續(xù)航水平后，繼續(xù)追求參數(shù)只會產(chǎn)生邊際效應(yīng)遞減。當(dāng)10分鐘便可充滿80%電量時，所謂的續(xù)航焦慮也就不復(fù)存在。

而基于鈉電特性，電池使用壽命、充電時效等，均給整車廠帶來更大“內(nèi)卷”空間。

目前車廠的電池均是與上游企業(yè)合作研發(fā)，但此前超威、天能、紅旗、昌盛、南都等眾多供應(yīng)商，在鈉電領(lǐng)域均非主流。整車廠還需要與新的電池企業(yè)打好關(guān)系。

例如雅迪的子公司華宇新能源，早早與鈉電三巨頭之一的鈉創(chuàng)新能源達成戰(zhàn)略合作。公司總經(jīng)理陳雪榮坦言，未來公司鈉離子電池在兩輪電動領(lǐng)域?qū)?ldquo;專供”給雅迪。也就是說，在產(chǎn)品與技術(shù)層面不開放給其他廠家或者展開合作，這可以看作雅迪在電池技術(shù)層面想要設(shè)下壁壘。

值得一提的是，“老對手”愛瑪在2021年也與鈉創(chuàng)新能源達成合作，布局鈉電研發(fā)，并且發(fā)布鈉離子電池動力系統(tǒng)，未來大概率會像雅迪那樣打造“專供體系”。

鈉電的另外兩大龍頭，中科海鈉已經(jīng)助力新日率先完成了鈉電車的量產(chǎn)下線；寧德時代似乎還未對兩輪車產(chǎn)生興趣，布局范圍一直在A00級乘用車上。

之所以強調(diào)整車廠與電池企業(yè)的關(guān)系，與電池行業(yè)的品牌效應(yīng)有關(guān)。搭載寧德時代電池的造車新勢力，就是要比其他品牌好賣，且還有較高溢價能力；比亞迪也是靠一手“刀片電池”才得以后來居上。對于技術(shù)壁壘更低的電動兩輪車來說，電池的品牌效應(yīng)只會更強。

另外，與龍頭合作也能帶來更具新意的解決方案，擴大產(chǎn)品優(yōu)勢。例如寧德時代的“ab電池技術(shù)”，通過鈉鋰混搭實現(xiàn)優(yōu)勢互補，提高電池系統(tǒng)的能量密度，可以使鈉離子電池在保證成本的前提下，提高續(xù)航里程。

整車廠還能以鈉電為突破口，衍生更多商業(yè)效益。譬如新能源車流行的換電模式，通過低價單車售賣來吸引顧客，租電、換電留住客戶，等等。目前的商業(yè)換電領(lǐng)域，多是以鋰電為主。但鋰電成本高，大規(guī)模堆積也徒增風(fēng)險，而鈉電充放電快、安全性好、耐低溫性強等優(yōu)勢更適合換電模式的普及推廣。兩輪整車廠可以此為切入點，有機會打開換電萬億市場。

國內(nèi)鈉電池技術(shù)正在逐漸成熟和完善，隨著產(chǎn)業(yè)化進程的加快，鈉離子電池也必將在未來的新能源出行領(lǐng)域占據(jù)一席之地。兩輪電動車鉛酸、鋰電“楚漢爭霸”的局面，也會迎來“三國鼎力”的格局。

如果問，穩(wěn)定已久的兩輪車行業(yè)到底何時才能進入洗牌時刻，那么答案或許便是此刻。

參考資料：

Promises and Challenges of Next-Generation “Beyond Li-ion” Batteries for Electric Vehicles and Grid Decarbonization-Yaosen Tian, Guobo Zeng等

新日開啟兩輪電動車鈉電元年，加碼“保5年 用10年”領(lǐng)軍全行業(yè)-中國發(fā)展網(wǎng)

創(chuàng)新不斷！“極鈉1號”首發(fā)，雅迪加速推進鈉離子商業(yè)化落地-金融界

鈉離子電池：潛在空間廣闊，寧德時代入局加速產(chǎn)業(yè)化-光大證券

鈉離子電池：從基礎(chǔ)研究到工程化探索-容曉輝等

鈉離子電池在電動兩輪車市場應(yīng)用-智譜投研

儲能的未來是鈉電嗎？-新能源產(chǎn)業(yè)家

2023，鈉電池量產(chǎn)元年？-車百智庫

鈉離子電池介紹-中科海鈉官網(wǎng)

編者按：本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號：科技新知(ID：kejixinzhi)，作者：王思原