起点钠电专访|博钠总经理石坚：钠电使命是替代铅酸，成本为王
发布时间：2023-11-30 点击次数：1865
2023年已接近尾声，虽然钠电产业化的进程不及预期，但产业发展已迈出“从0到1”的关键一步，预计明年出货量将达GWh级别。
未来钠电正极三条技术路线谁执牛耳？负极何以成为制约钠电发展的瓶颈，碳酸锂价格暴跌背景下，钠电行业发展该何去何从？近期，起点钠电对博钠新能源总经理石坚进行专访，就公司发展及行业关注问题进行探讨，以期拨开云雾，看清行业发展脉络。
深圳博钠新能源科技有限公司坚持聚阴离子路线，成立不到一年，已构建了较完备的研发和生产体系，产品性能优异，已获得超亿元订单，并且获得多轮风险投资。
采访实录：
起点钠电：目前公司推出了方形、软包、圆柱三款电芯，目前处于什么阶段？未来产品规划如何？怎么看待三种类型钠电池的优缺点及市场应用方向？石坚：公司三款不同电芯都是基于我们自身完整的材料体系研发生产，目前均已给客户送样，并且已有产品在实际场景中应用，整体电芯已经获得近亿元的订单。产品性能方面，50Ah方壳电芯能量密度可达110Wh/kg，客户实测循环寿命突破5000次，保持率还在90.5%。目前推出的产品是第一代，相对这个材料体系来说，整体能量密度是相对较低的；目前第二代产品已接近定型，能量密度可达130Wh/kg。但是基于聚阴离子正极材料路线的电芯，能量密度都不会太高，其主要应用场景是工商业储能、低速电动车、后备电源、电动工具等应用领域，100-130Wh/kg的能量密度已足够满足需求。过渡金属层状氧化物路线目前还有很多核心技术问题没有解决，比如高温产气、常温产气等，为抑制产气，目前层状氧化物体系电芯一般采用圆柱和方铝封装，聚阴离子路线相对产气较少，且聚阴离子高温以及循环性能较好。我们可以根据客户的实际应用场景需求来设计，针对储能产品主要是以方壳为主，有50Ah和220Ah两款电芯产品；针对于两轮车目前暂时以10Ah左右软包和圆柱为主。起点钠电：公司正极材料采用聚阴离子路线？如何看待三种主要正极材料的优缺点、应用领域和发展前景？石坚：对比三种主流钠电正极路线，各有优势，国内80%正极材料企业都采用层状氧化物的技术路线，个人认为主要有以下几点原因：一是中国新能源电池产业的发展早期主要是依靠动力领域，而动力领域最重要的性能指标就是能量密度，转到钠电后，依然把能量密度作为首要考量的指标，在这三种正极材料中，层状氧化物能量密度最高；第二是层状氧化物材料整体路线跟三元材料类似，工艺路线也相差不大。很多做金属氧化物路线研发的是从三元转过来，相当于从0.5到1，而不是从0开始，所以相对比较容易，基于这两点原因，目前做金属氧化物路线的企业最多，其优点是能量密度最高，这是其他两种材料不可比拟的。但是其技术还有很多不成熟，比如钠电内阻高、常温产气、高温产气的问题，目前市场上还没有一家能够从根本上解决这些问题，常温产气问题已经有小部分厂家可以解决。二是相变的问题，因为添加了很多铜、钴、镍、镁等金属，虽然能量密度提升了，但不稳定和相变的问题也依然突出；三是最重要的成本问题，因为添加了金属后，是三种材料中成本最高的，成本优势就比较小。普鲁士蓝材料原来是结构十分稳定的材料，但目前市场化还面临几大问题。一是结晶水的问题，难以从根本上去除，一旦量产后结晶水更难控制。二是普鲁士蓝主要合成原材料是亚铁氰化钠，其本身是没有毒的，但亚铁氰化钠主要是由氰化钠和硫酸亚铁合成，在高温350度会分解氰化物散发出来，对人体造成致命伤害。三是成本问题，普鲁士蓝材料需要柠檬酸钠做络合，会产生很高的成本，已接近金属氧化物。四是未来如果普鲁士蓝材料可以量产的话，会产生大量氰化物需求，这是国家法规禁止的。从性能上来说，普鲁士蓝在动力领域不如金属氧化物，在储能领域不如聚阴离子，低速车领域成本不及聚阴离子，其夹在中间，是一种逐渐边缘化的技术路线。聚阴离子是近年兴起的技术路线，主要包括磷酸盐、焦磷酸磷酸铁钠、磷酸钒钠、硫酸铁钠等。磷酸钒钠主要问题是成本比较高，钒也有毒，性能也并不突出，我们目前不对这种材料做过多的推广。目前主要的路线是磷酸盐和硫酸盐两种，布局企业也越来越多，很多做金属氧化物的企业也开始转向聚阴离子正极材料的研发，已有企业这两种材料实现率先出货。这两种材料的优势是成本比较低，基本都在万元左右，相对来说磷酸盐合成工序比较复杂一些，成本比硫酸盐高20%左右。整体上，在所有钠电正极材料路线中，硫酸铁钠成本是最低的，但是合成工艺、合成环境控制也是最严格的，合成露点达到-40℃。起点钠电：公司聚阴离子路线有何优势？产品性能如何？目前研发或产业化进展如何？石坚：公司正极材料采用复合硫酸铁钠的路线，主要优势有以下几点：第一是成本低，目前是所有能量产的钠电正极材料路线中成本最低的；第二是整体性能指标比较好，电芯能量密度已经可以做到110Wh/kg；第三是正极材料已率先应用在给客户实际交付的产品上，基于这种材料的电芯订单已接近1亿元。起点钠电：从行业来看，目前正极材料的发展瓶颈主要在哪里？石坚：正极材料瓶颈主要是两个方面：首先是性能，要尽量从材料端解决电芯的一些问题（残碱、高温性能、高内阻）；此外产品批次稳定性要高。相比来说硫酸铁钠加工工艺比较简单，相比金属氧化物，在成本降低同时，没有高温产气和相变问题。然后是成本，钠电的使命是替代铅酸，早期很多人把钠电直接对标三元是不正确的战略定位。钠电目前最主要的是对标铅酸，除了性能上要超越铅酸，在成本上也跟铅酸保持一致也很重要，这就需要低成本的正极材料，硫酸铁钠正极完全可以达到这点。起点钠电：公司负极材料采用生物基硬碳，如何看待硬碳和软碳路线？石坚：软碳我做的年头比较多，自2015年进入钠电行业到去年为止，调研了全国大概264家国内无烟煤的煤矿，其中只有7家符合软碳无烟煤的要求。软碳的煤矿主要考量灰分、挥发分和含硫量这三个指标，只有7家符合指标，其中6家在新疆,1家在宁夏。相对而言软碳的优势是成本很低，但是比容量相对较低。同时批次稳定性不高，煤是历史原因形成的，每个煤层的含硫量、灰分、挥发分等指标都不一致，另外煤开采后必须进行酸洗，这会造成环境污染，这是制约软碳发展的主要问题。硬碳目前是主流，尤其是生物质硬碳，目前国内应用最多的是日本的可乐丽公司生产的生物质硬碳负极，性能优异，但是成本高，市场大概价格在18-20万元左右，并且年产能只有2000吨。采用进口材料不但量难以满足需求，成本也难降下来，影响产业化进程。起点钠电：生物质基、无烟煤、树脂基等不同前驱体材料的优缺点及应用前景？石坚：整体来看，钠电目前发展成本为先，考虑到成本来说，树脂基性能虽然比较稳定，但是成本太高，国产树脂基负极成本在8-10万元左右，价格比较高。负极材料率先采用复合生物质，可以大幅降低成本，我们通过自研的低成本复合硫酸铁钠正极和复合生物质基负极，我们电芯整体成本可以做到4毛，这在国内处于前列。起点钠电：公司硬碳负极采用何种原材料，有何独到之处？产品性能如何？目前研发或产业化进展如何？石坚：我们硬碳采用2-3种合成材料，椰壳用量比较小，所以成本可以做到很低。公司负极材料基于团队多年技术研发储备，公司合伙人来自国内顶级锂电负极材料企业，从2017年起就从事硬碳负极的研发，有很深的技术储备。团队组建后，从2020年开始就开始生物质硬碳产业化的尝试，经过两年多的不断测试和技术迭代，目前产品性能已十分稳定，已经给头部企业客户送样，同时已经应用在我们量产的电芯上，交付客户使用，整体性能优异。起点钠电：负极为何会成为制约钠电池产业化发展的瓶颈？石坚：主要还是成本问题，可乐丽的产品性能好但是比较贵，国产材料价格比较低，但是产品性能不是特别稳定，某头部锂电负极材料企业也已在布局生物基硬碳，但是还没有量产。钠电产业化的关键，尤其要对标铅酸的话，正、负极材料整体成本加起来要低于5万元。石坚：电解液我们一直认为在钠离子电池中的作用很关键。我们针对自身材料体系，与合作单位共同针对现有钠离子电池的高压产气、高内阻、循环产气、析钠等重点问题开发。起点钠电：公司钠电池应用市场目前主要聚焦在哪个领域？目前取得了哪些进展？如何看待钠电池在各应用领域的发展前景？石坚：公司钠电应用场景主要集中在几个领域，一是储能柜，在国内某大应用场景上，有两种不同规格的储能柜在应用，现在订单接近一个亿。二是电动工具领域，目前出口的订单大概是每年2亿元左右。三是3C类小软包订单每年可达近千万元。公司目前出货产品主要以方壳和小软包为主。钠电在低温、大倍率放电性能比锂电好，因此在北方的电动工具、换电、后备电源、室外储能等领域，都是钠电的天下。针对不同应用场景有不同性能指标要求，比如换电要求长寿命、低温、低成本，后备电源要求低成本、低温，而不要求长循环，循环3000-4000次就够了。所以我们针对不同应用场景匹配不同材料路线和体系，给客户提供针对性解决方案。针对特殊场景的储能柜，一个地方的需求在30亿元左右，整个行业需求200亿元左右。目前几个储能柜的订单都是对北方锂电产品的替换。钠电在北方主要是低温和成本优势，在南方主要是循环寿命和成本优势。石坚：公司总部坐落于深圳坪山，已有中试线正负极材料各150吨，还有一条软包电芯线，主要用来验证材料稳定性。明年上半年规划了1万吨的材料产线，正负极各5000吨，计划供应接近2GWh的电芯用量。起点钠电：公司融资情况如何？投资人主要看中博钠哪些亮点？石坚：公司于去年9月20日成立，在今年1月完成天使轮融资，金额2500万元，投后估值3亿元。最近正在进行Pre-A轮融资，投后估值10亿元左右，现在已有国内头部机构确定领投。投资人看中几点，一是我们拥有完整的材料体系，投资人对我们有信心，能在众多钠电佼佼者中脱颖而出；第二我们已拥有实际订单，全部都有实际金额的订单而不是框架协议，这个底气也是来自我们材料供应体系的完善，能够自己供应自己的电芯生产；第三是对公司团队信任，公司产业化能力比较强，可以踏实把材料性能做稳定，把成本降下来。起点钠电：对钠电池成本下降时间节点的预判如何？如何看待碳酸锂价格对钠电池行业的影响？石坚：钠电池的诞生伴随碳酸锂价格的高涨，碳酸锂价格的下跌也抑制了钠电行业的快速发展，但是相对固态电池和燃料电池，钠电池一定率先实现产业化，这是毋庸置疑的，无论是从技术储备，还是与锂电池共通性方面。但是钠电的定位一定要正确，一定是铅酸的替代者，而不是锂电的替代者，无论从工艺成熟度、成本还是整体的应用场景，都是不如锂电的。在碳酸锂价格大幅下降，而且在未来两年可能会降到10万以内的背景下，可能会对以在动力领域替代锂电为使命的金属氧化物路线发展空间造成比较大的影响，本身成本比较高，市场化将会受限。但对聚阴离子体系来说，替代铅酸电池的应用场景，不是锂电的主战场，比如低温、大倍率场景。因此我们认为低成本、能够替代铅酸的聚阴离子钠电可能会成为未来主流。锂电跟钠电是同时诞生的，但在动力领域锂电比钠电能量密度更高，因为锂电产业化发展甩开钠电，而发展钠电的底层逻辑是锂资源短缺。今年钠电的热度已不如前两年，主要原因是碳酸锂价格下降，随之钠电在动力领域的应用不是那么迫切了，这也直接导致金属氧化物路线不是很被看好。反倒是聚阴离子路线的企业，目标是替代铅酸，借助这个浪潮而崛起。聚阴离子路线没有采用贵金属，不涉及回收，生产绿色环保。长远来看，从国家能源安全的角度来看，钠电池很有必要去发展，可以避免锂资源被“卡脖子”。国内碳酸锂主要是盐湖和锂云母，品位不及进口，成本也比较高，如果价格12万元以下，企业是亏本的。因此长远看钠电会在部分领域替代锂电。随着钠离子电池技术的开发，比如能量密度达到160Wh/Kg或者更高，再加上未来锂价再上涨，在A0甚至A级别动力领域钠电池还是会有很快的飞跃，但是目前还需要把产气、相变、电解液匹配等技术问题以及成本问题解决。总结下来就是碳酸锂价格高则会加速钠离子在动力方面的应用；碳酸锂价格低则进一步加速在铅酸市场的应用。
原创 起点钠电 刘泽
