“后锂电池时代”的钠离子电池市场展望

摘要：随着技术的不断突破和产业的逐步成熟，锂离子电池已经成为应用范围最广的二次电池，商业化程度非常高，遍布生活的各个角落。但是资源的稀缺性使未来锂离子电池的成本不断上升，寻求一种性能相似、成本低廉、原料广泛的替代品成为亟待解决的问题。钠的电化学性质和锂相似，且地球储量丰富，在储能方面的应用具有更大的优势。未来技术成熟度和经济可行性进一步提升，便宜好用的钠离子电池将得到快速推广使用，未来市场前景不可估量。本文基于对锂离子电池市场发展的复盘，梳理各个细分应用市场，展望钠离子电池市场的发展空间。
       20世纪80年代，钠离子电池和锂离子电池的研究工作几乎同一时间开始。锂离子电池以容量大、电压高、循环性能好等优越性能在众电池中脱颖而出，成为关注最广、发展最快的电池技术，并成功实现商业化，而钠离子电池一直发展缓慢，关键技术迟迟未实现突破，产业化推广更是遥遥无期。随着大规模消费电子、新能源汽车产业发展对锂离子电池的依赖加剧，锂资源短缺成为了锂离子电池持续发展的瓶颈。钠的储量丰富、分布广泛、成本低廉，并且与锂具有相似的理化性质，再一次成为电池研究工作的焦点。
      锂离子市场发展复盘
      从铅酸蓄电池到镍氢电池，再到锂离子电池，任何一种电池技术的发展都不是一蹴而就的，特别是在不同应用领域的落地更是需要逐步推进。因此，复盘锂离子电池的市场发展过程对于钠离子电池未来的产业化道路具有十分重要的借鉴意义。
      自1991年全球第一支商业化锂离子电池由日本索尼公司推向市场以来，锂电池产业发展已走到第28个年头。经过将近30年的发展，锂离子电池产业从无到有，已经形成较为完整的产业链，全球锂离子电池市场取得了长足的发展。随着锂离子电池性能提升和价格下降，其应用领域也从最初的小型数码电子产品发展为储能电站、电动汽车等大规模供能产品，产业版图从消费电池拓展到储能电池、动力电池，技术要求越来越高，市场规模越来越大。得益于近年来智能手机、平板电脑等的普及，以及电动汽车、电动自行车等市场的崛起，2016年我国锂离子电池产业规模达到1280亿元，首次突破1000亿元大关，同比增长30%；锂离子电池累计产量达到了78.4亿只，同比增长40%。有限的资源储量难以支撑庞大的资源需求，对下游行业的发展产生了一定制约，未来这种制约会越来越严峻，钠离子电池的推广将解决这一问题，同时钠也将取代锂成为储能电池市场的主角。

表1 锂离子电池应用领域

图1 2010-2016年我国锂离子电池产业规模及增长率

      近期市场:消费电子+低速电动车+储能
      在电池市场，不同的技术路线在同时发展，不同技术路线的电池都有属于自己特定的细分市场，和锂离子电池的发展路径相似，目前技术成熟度还比较低的钠离子电池，短时间内有望攻克的是消费电子、低速电动车和储能市场。国内外多家企业已经开始布局钠离子电池在这些领域的研发应用。
      3C消费电子是锂电池最大的需求终端,层出不穷的品类和不断缩短的更新换代时间，拉动了电池业务的激增。钠离子电池可以从玩具、可穿戴设备、消费型无人机等对电池体积能量密度、续航能力、充放电次数要求较低的产品切入，逐步完善性能、质量和成本后再进入手机、电脑、数码相机、充电宝等高端消费电子领域，与锂离子电池形成互补，为进一步市场化应用提供可能。
      当前，能源领域正处于一场巨大的变革中，尤其随着我国电力体制改革不断深化，能源互联网兴起以及电力供需矛盾增加、弃风弃光问题凸显等，储能产业作为能源结构调整的支撑产业和关键推手，在传统发电、输配电、电力需求侧、辅助服务、新能源接入等不同领域有着广阔的应用前景。钠离子电池具有高安全、无污染、低成本和长寿命等特点，能够满足大规模储能系统的要求，被认为是最有潜力的适合大规模储能系统的电池。目前，钠离子电池在储能领域的可再生能源消纳、分布式储能电站、削峰填谷等领域的应用价值受到越来越多的重视，其未来市场值得期待。
      低速电动车又被誉为“国民车”，在我国三四线城市、农村及发展中国家有着广阔的市场需求。2018年3月，国务院工信部发布的《2018年新能源汽车标准化工作要点》中首次将低速电动车纳入到新能源汽车的范畴，低速电动车将迎来市场布局的黄金时间。目前，我国绝大多数电动自行车、电动三轮车甚至老年代步车使用铅酸蓄电池，铅酸电池的回收渠道、制度等不完善，环境污染较为严重。低速电动车要想得到长期发展，非常有必要开发综合性能更优且环保的电池技术。目前尽管锂电池可以替代铅酸蓄电池，但钠离子电池的成本更低，低成本钠离子电池的开发成功有望逐步取代铅酸蓄电池，在各类低速电动车、电动船、电动公交中获得广泛应用。2018年6月，依托中科院物理所成立的中科海钠推出了首辆钠离子电池低速电动车，能量密度已达到120Wh/kg，是铅酸电池的3倍左右，表现出强大的应用潜力。
      远期市场:新能源汽车
      根据中汽协的统计数据，2018年一季度新能源汽车行业继续保持旺盛的增长态势。一季度生产新能源汽车15万辆，同比增长156.9%；销售新能源汽车14.3万辆，同比增长154.3%。受益于新能源汽车行业的高景气，锂电池产业需求快速攀升。2018年第一季度，动力电池装机4.41GWh，较去年同期增长235%。其中，乘用车、客车、专用车的电池装机电量分别占总装机量的69%、25%和6%。国务院《节能与新能源汽车产业发展规划》中要求，2020年我国新能源汽车生产能力达200万辆，累计产销量超过500万辆。预计2020年动力电池需求将接近110GWh，对应的动力电池装机量复合增长率将达到45%。
      无论是现在的规模还是未来的前景，新能源汽车市场都是诱人的一块大蛋糕。新能源汽车产业是钠离子电池最难攻克和最有价值的应用版块，也是实现产业化的最终目标。根据目前的研发进度，5-10年内钠离子电池技术可能取得重大突破，有望进入新能源汽车行业成为主流电池之一。
      结语
      近几年钠离子电池的研究发展进入密集化时期，虽然还没有实现商业化，但是钠离子电池无疑成为“后锂电池时代”的关注重点。虽然距离量产、商业化应用尚需时日，但随着钠离子电池在能量密度、稳定性、安全性、制备工艺等方面的技术实现突破，钠离子电池成本低、寿命长、充放电快的优势将得到充分发挥，产业化推广的实现将非常迅速。关注钠离子电池领域的企业目前应加大正负极材料、隔膜、粘合剂等基础研发工作的资金投入，开发具有自主知识产权的技术，推动钠离子电池快速走向成熟，提前布局产业链，抢占市场发展先机。