锂电池真的能被替代吗？

“涨”声不断的动力电池工业最近可谓是站在言论重视的风口浪尖。

从2年翻10倍的锂、频频暴涨暴跌的镍，到“接受不来”纷繁提价的新动力车企、紧接着当局举行的职业了解座谈会，一个个不断传出的重磅音讯让人眼花缭乱。

不过，论题再多，归根到底仍是同一个中心：价格太贵。

现在较为遍及的一致是，供需联系的严重是推高锂、镍、钴等锂电池原材料价格的重要因素。近年来，新动力轿车商场需求不断扩大，而锂盐等资源挖掘供应受限，再叠加全球疫情影响，进一步扩大了价格的动摇。虽然近期受政府调理及后续产能逐步开释的影响，锂价已开端企稳，但长时刻来看，由于锂矿等材料归于不行再生资源，价格终究仍将受制于供需联系。因而，在通过进步供应量调理商场价格的一起，还需寻觅新的可代替电池材料来历，并做好现有材料的循环运用。

面临水涨船高的锂价，商场天然不行能一向无动于衷。实践上关于锂电池代替品的研讨和布局早已开端，而近期钠离子、氢燃料等各种新一代电池技能的工业化状况也再次遭到了商场的高度重视。

那么，锂电池真的有或许被代替吗？动力电池工业未来的开展方向终究怎样？

· 钠离子电池 ·

高性价比潜力足，有待技能进步规划化

3月初，钠离子电池研制公司众钠动力宣告，该公司获得了由碧桂园创投独家领投的新一轮融资。碧桂园创投表明，看好钠离子电池未来成为储能商场的主流产品之一，一起在低速电动车商场可以完成部分的代替锂电池和铅酸电池。这也是现在商场关于钠离子电池运用远景的代表性观念。

上世纪70年代末，钠离子与锂离子电池研讨简直同步展开。可是，由于在其时的技能条件下，钠离子电池的能量密度和循环功能较为有限，锂离子电池更遭到人们的重视。而跟着近年锂资源散布不均、开发运用困难等问题逐步露出，所以资源散布广、运用本钱低的钠离子电池又从头回到了人们的视界。

本钱方面，与存量稀疏的锂比较，钠是地壳中含量较高的几种元素之一，原材料碳酸钠资源丰富、价格低廉安稳，10年价格坚持在1-4千元/吨。

钠离子电池中正极材料多选用铁、锰、铜等元素，负极所用硬碳工艺要求更低，简直脱节关于价格昂贵的镍、钴等稀有元素的依靠，且挑选规划更广。

一起，还可运用更为廉价的铝箔代替传统锂离子电池中的铜箔集流体，然后进一步下降电池本钱。

据研讨显现，铜基钠离子电池原材料本钱为0.29元/Wh，磷酸铁锂电池材料本钱为0.43元/Wh，铅酸电池本钱为0.40元/Wh，钠离子电池材料具有明显本钱优势，比磷酸铁锂电池低约1/3。

材料来历：国泰君安证券研讨

功能方面，钠离子电池能量密度优于铅酸，根本与磷酸铁锂相等。现在，商业化钠离子电池能量密度在100~160Wh/kg，明显高于铅酸电池的30~50Wh/kg，比开展老练的磷酸铁锂电池低10%~20%，但试验条件下已能做到200Wh/kg。

钠离子电池所用电解液适用温度区间更宽，可到达-40~80°C，在-20°C下容量坚持率大于88%，远高于其他电池，使其可以处理冬天电动车充电难，以及高寒区域储能电站功率低的问题，一起由于材料内阻高、热安稳性高、放热功率低，比较锂电池在安全安稳性上更有优势。

最重要的是，钠离子电池与锂离子电池作业原理相同，组成结构相似，很大程度上二者的产线可以兼容，大大下降了工业化难度。

不过，理论虽然看起来很夸姣，但实践中的“硬伤”也相同不容忽视。

从性质上来说，钠的离子半径比锂更大，所以活性比锂要低，这使得它在能量密度和循环特性上的体现都不如锂。钠电池能否与锂电池一较高下，取决于它是否具有满足经济性，也就是说，是否能以更低的本钱到达更挨近锂电池的功能。

国泰君安近期在研报中指出，虽然锂电池制作本钱相对较高，但它的能量密度进步空间相同较大，投入商业化30年来，通过不断的技能晋级，锂电池完成的降价起伏高达97%。据统计，锂离子电池年降本起伏约为13%，考虑能量密度后，年降本起伏在原根底上还能再进步4个百分点。

而钠离子电池现在由于未开端量产，电芯材料本钱较理论更高，仍在0.4-0.5元/Wh，同磷酸铁锂本钱适当。加上折旧等制作本钱，总本钱超越1元/Wh，同锂电池比尚不具有经济性。待大规划量产后，跟着制作本钱被摊薄，钠离子电池将具有明显本钱优势。

现在，大多数商业化钠离子电池能量密度会集在140-150Wh/kg，假如电芯能量密度能进步至180Wh/kg，钠离子电池可以真实打破磷酸铁锂竞赛格式。磷酸铁锂电池电芯密度的改善办法首要会集在改善工艺和电解液配方，进一步选用刀片结构、JTM结构、大圆柱等立异结构计划，不断打破运用上限。钠离子电池也可以通过相似的办法对电芯和体系能量密度进行改善。

另一方面，电池循环寿数也可以通过材料体系和制作工艺的老练不断改善。钠离子电池在工业化初期的寿数也仅有500-600次左右，进步到现在的4000次以上仅用了不到5年的时刻。假如钠离子电池寿数可以到达10000次，将在储能运用上显现出优异的竞赛实力。

图：电池循环寿数比较

材料来历：公司官网、国泰君安证券研讨

长时刻来看，钠离子具有同磷酸铁锂比肩的潜力，叠加其低本钱、高安全优势，有望在能量密度要求不高的低速电动车和储能范畴占有一席之地。

国泰君安以为，由于钠电工业链结构同锂电高度相似，中游锂电厂商具有先发优势。其间以宁德年代为首的锂电龙头企业具有规划化起量敏捷、上下流客户结构安稳两大优势，而中科海钠等专心钠离子的企业研制根底雄厚、量产走在国际前列，有利于其先行开辟储能商场。由于上游所需原材料不同，预期到时还将助力一批传统化工企业向新动力方向转型。

现在，包含宁德年代、中科海钠、钠立异动力、鹏辉动力、欣旺达在内的多家公司均已布局钠离子电池，中科海钠、钠立异动力、众钠动力现已开端量产。跟着2021年7月锂电龙头宁德年代发布第一代商业化钠离子电池，钠离子工业化进程加速，估计2023年钠电工业链根本构成。

与锂电池比较，钠离子电池的定位倾向于更经济的高安全储能电池，作为动力电池更适用于对能量密度要求较低的中低速电动车，未来规划化落地后，将有望以铅酸电池的价格，完成锂电池的功能。

· 氢燃料电池 ·

方针大力扶持，增速有望迸发

3月23日，国家发改委、动力局联合发布《氢能工业开展中长时刻规划（2021-2035年）》，对我国氢能工业做出剖析和规划，对氢能开展提出了方向性辅导和方针上清晰的支撑。

值得注意的是，规划中强调了氢燃料与锂电池纯电动轿车的互补开展。氢能基燃料电池车的开展与锂电池纯电动轿车不是竞赛联系，而是各自习惯不同的范畴，燃料电池车将在中重型的客车、卡车中发挥优势，与锂电构成互补，推进交通范畴的绿色转型开展。

中泰证券指出，短期内氢能及燃料电池车、氢气作为储能手法在调峰、散布式发电、工业等范畴的演示运用将是现在具有条件并将优先开展的范畴。

氢燃料电池实践上是依据氢气和氧气/其他氧化剂进行氧化复原反响而制作的发电设备。假如说锂电池是储能的充电宝，那么氢燃料电池就是以氢为质料的微型发电机。

由于氢电池是直接将化学能转化为电能，中心不通过焚烧进程，因而能量转化功率高，一般在45%～ 60%，高于轿车发动机的热功率，也高于火力发电和核电的约30%～40%的功率。

与锂电池比较，氢燃料电池的加氢速度和充放电速度更快，续航才能更强，因而首要首要被运用在巴士、物流车等商用车辆范畴。一起，适用于氢燃料电池轿车的质子交流膜燃料电池以高分子质子交流膜为传导前言，发电进程无需加压或减压，也不运用任何化学液体，安全性和环保性相对更高。

表：氢燃料电池要害技能指标

材料来历：我国氢能联盟《我国氢能及燃料电池工业手册（2020）》、天风证券研讨所

另一方面，现在氢电池最大的问题在于制作本钱较高。氢燃料电池本钱结构中，占比最高的为燃料电堆，本钱达30%；而燃料电堆中本钱占比最高的为催化剂，占比达36%，由于燃料电堆催化剂首要为铂金属，与锂、镍等金属比较，本钱愈加昂扬。氢燃料电动车中，电池和储氢体系占有整车本钱的65%，远高于锂离子纯电动轿车的电池本钱占比。

图：氢燃料电池体系的本钱构成

材料来历：工业信息网 、天风证券研讨所

天风证券剖析指出，近年来，跟着氢燃料电池工业链中心材料和要害部件国产化水平继续进步，氢电池的价格快速下降。依据GGII在2021年头的剖析，2020年我国燃料电池体系和电堆的价格现已完成20%-50%起伏的下调， 2021年燃料电池电堆及体系有望继续降价30%左右。

跟着电池体系及储氢技能要害技能和材料的打破，规划化出产、技能老练度的进步，氢电池本钱下降的趋势有望继续。依据我国氢能联盟估计，2035年我国氢燃料电池体系的出产本钱将降至800元/kW，为当时的五分之一，2050年进一步降至300元/kW。方针是2035年，氢燃料电池轿车本钱将具有与内燃机轿车平等的竞赛力并根本挨近国外先进水平。

此外，有专业人士指出，与锂电池相反，跟着规划化的开展，燃料电池的边沿本钱将会越来越低。锂电池电动车越多，对充电桩等配套根底设施的需求添加，对电网的担负就越重；对锂和钴等贵金属的需求量也越大，还要考虑收回等问题，因而边沿本钱实践上会越来越高。可是氢燃料电池不同，跟着氢电动车的添加，加氢站的建设成份额增加，就像加油站，一旦构成规划化的固定网络后，边沿本钱也会随之下降。

交通运输范畴作为现在重视度最高的氢燃料电池运用范畴，估计将成为氢能和燃料电池下流运用商场开展的打破口，并逐步向储能、工业、修建范畴拓宽。曩昔的十多年里，在工业补助和国家支撑方针等办法鼓励下，我国氢燃料电池客车、物流车等商用车的运用现已 抢先于其他氢燃料电池轿车。未来的20-30年，跟着技能打破与规划效应带来的本钱下降， 氢燃料电池重卡、乘用车等车型的商场化进程将加速。

图：到2019年末我国氢燃料电池轿车运转状况

材料来历：车百智库《我国氢能开展陈述2020》、新动力轿车国家检测与办理渠道、天风证券研讨所

估计在一段时刻内，氢燃料电池和锂电池的运用将处于并行互补的状况。而在近期国家方针大力扶持下，氢燃料电池的增加速度有望迎来一波迸发。

现在国内多个轿车品牌已参加到氢燃料电池轿车的研制出产中，包含上汽集团、长城轿车、广汽集团、长安轿车、宇通客车、福田轿车等，均是布局氢燃料电池整车研制与运用，把握中心技能的整车企业。

布局氢燃料电池体系及要害零部件，具有技能抢先优势的零部件企业，包含上汽集团旗下拟上市的捷氢科技、亿华通、潍柴动力、威孚高科、泛亚微透等，相同也值得重视。

· 结语 ·

在减碳减排、可继续开展的全球大趋势下，寻觅更高效、更环保的动力动力无疑将成为必定的挑选。

无论是钠离子电池仍是氢燃料电池，都是未来极具潜力的工业开展方向，一起也都具有本身的共同定位，在实践运用上与锂离子电池互为补充；

锂离子电池在固态化等技能晋级上也仍存在很大的进步空间，短期内锂电在乘用车范畴的运用很难被代替。

或许有一天，氢燃料能带领新动力运用工业迈向新的纪元，不过这将是一个长时刻缓慢的进程，还需要不断的去测验和探究。

谁才是动力电池的明日之星，你是怎样以为的呢？