能源

中国的钠离子电池正在进军欧洲

储量丰富的钠有望降低关键矿产供应链的脆弱性,助力欧洲电气化进程,但中国制造商目前在这一市场遥遥领先。
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<p>德国的一座电池储能站。图片来源:Joerg Boethling / Alamy</p>

德国的一座电池储能站。图片来源:Joerg Boethling / Alamy

今年6月,全球最大电池制造商宁德时代新能源科技股份有限公司(下文简称“宁德时代”)推出了一款助力电网适配可再生能源转型的新产品。这款天恒钠离子储能系统,没有选择宁德时代总部所在地“宁德”作为首发地,而是选择在德国慕尼黑首次亮相。

首发地点颇具象征意义。钠离子电池技术正加速进入欧洲,并有望在欧洲电气化进程中成为中坚力量。欧盟已明确释放出加快电气化进程的信号,因此,新型电池储能技术此时进入欧洲市场正当其时。

与目前占据储能市场主导地位的锂离子电池相比,钠离子电池具有多重优势。由于钠资源丰富,钠离子电池有望帮助欧洲减少对中国锂精炼能力的依赖。分析人士告诉对话地球,中国主要电池制造商也意识到了这项技术的重要性,正在加快开发相关产品。不过,欧洲要将生产成本降至足以与中国竞争的水平,恐怕并不现实。

钠离子电池值得期待吗?

钠离子电池的首要优势在于,其主要原料钠储量丰富。钠是食盐中的一种化学元素。与锂、镍和磷酸盐等其他电池材料不同,钠广泛分布于全球海水和陆地矿藏中,而且易于提取和生产。

锂,几乎是当前所有储能电池和电动汽车电池的核心材料,但能够规模化生产锂的国家屈指可数,主要生产国包括澳大利亚、中国、智利和津巴布韦。一些锂出产国正寻求限制出口。另一些国家则因锂矿开采造成污染并扰乱当地社区生活,而遭到。

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法国南部卡马格(Camargue)盐沼中的艾格莫尔特盐场(Salin de Aigues-Mortes)。图片来源:Boris Stroujko / Alamy

因此,锂价极为波动,过去一年碳酸锂价格上涨一倍多。2022年底,碳酸锂价格一度达到每吨59.75万元,随后至2023年3月的每吨17.2万元,并于去年6月进一步降至每吨仅6万元。

锂的冶炼加工同样高度集中,中国占全球锂精炼产量的比例高达74%。欧洲和七国集团(Group of Seven,简称G7)各国政府均将这种高度集中的格局视为一项重大风险。

德国明斯特弗劳恩霍夫电池电芯生产研究所(Fraunhofer Research Institution for Battery Cell Production)电池材料专家理查德·施穆赫(Richard Schmuch)表示,钠价几乎不可能出现剧烈波动。

宁德时代显然也意识到了这一大优势。宁德时代储能技术中心主任吴殿峰在慕尼黑举行的天恒电池系统发布会上说:“宁德时代致力于推动各个国家和地区实现能源独立,因此,我们的使命是推出一种在全球各大洲储量都很充裕的新型电池材料。”

钠离子电池在性能方面同样具有优势。宁德时代欧洲储能系统总裁许金梅在发布会上表示,天恒系列电池可在极端温度环境下运行,最低零下20摄氏度、最高45摄氏度。同样来自弗劳恩霍夫研究机构的菲利普·福斯(Philipp Voss)表示,部分钠离子电池体系的充放电循环次数多于锂离子电池,有望降低全生命周期运行成本并减少废弃物。许金梅补充说,钠离子电池可实现1.5万次充放电循环,而宁德时代的锂离子储能电池最多可实现1.2万次

福斯表示,锂离子电池几乎都含有石墨,而石墨的生产过程碳排放强度极高。钠离子电池则使用硬碳,可以取材于树木、椰子壳等多种来源丰富的原材料。福斯告诉对话地球,硬碳还可在较低温度下用更短时间制成:在约1200摄氏度下仅需数小时。而石墨的生产则需在3000摄氏度下进行,最长可耗时两周。这有助于显著降低电池生产过程中的隐性碳排放。

不过,福斯提醒说,这些理论上的优势并不一定能在实际应用中体现出来。按单个电芯比较,钠离子电池的碳足迹确实低于锂离子电池,但在相同体积下,钠离子电芯储能量较少,因此,以每千瓦时储能容量为单位进行比较更为公平。按这一标准衡量,钠离子电池的优势便会缩小:两种电池体系的碳足迹大致相当,钠离子电池甚至可能略高。这是因为中国现有的锂电池产业已具备庞大的规模和极高的效率,而钠离子电池供应链仍处于发展初期。

英国智库皇家国防安全联合军种研究所(Royal United Services Institute for Defence Studies,简称RUSI)和牛津能源研究所(Oxford Institute for Energy Studies)的研究员亨利·桑德森(Henry Sanderson)表示,基于类似原因,钠离子电池的生产成本尚未降至与锂离子电池相当的水平。据中国每经网的报道,宁德时代认为,随着电池材料体系不断创新、生产工艺持续优化,以及负极材料等原料成本下降,钠离子电池的成本有望在今年年底与锂离子电池持平。

能否改变欧洲的能源格局?

2022年,俄罗斯与乌克兰的军事冲突引发了天然气危机,这也充分暴露出欧洲对进口化石燃料的依赖。持续的海湾危机对石油和天然气价格也造成长期影响,进一步凸显了该问题。为增强能源体系韧性,欧盟近日推出《电气化行动计划》,呼吁“从根本上转向高效的需求侧电气化”,以“保障欧洲的韧性与安全,同时提升欧盟的竞争力”。

储能与电气化密不可分。该计划提出,到2030年将储能装机容量提高至200吉瓦,到2040年进一步增加至500吉瓦。这正是宁德时代天恒系统所瞄准的应用场景。

菲利普·福斯说:“目前,电网储能是钠离子电池最大的应用市场。”

桑德森表示,钠离子电池还可发挥“安全阀”的作用,助力欧洲及其他地区的能源转型。他说:“扩大钠离子电池供应,可以缓解市场需求压力,进而推动锂离子电池成本回落。这一点至关重要。我们最不愿看到的,就是锂离子电池成本迅速上涨,因为这不利于能源转型。”

宁德时代同样将钠离子电池视为锂离子电池的补充,而非能够取代或超越锂离子电池的技术。吴殿峰在6月的发布会上,将这两种技术称为“未来储能系统的两大基石”。宁德时代发布的新闻稿称,公司将于9月向中国客户交付首批钠离子电池储能系统,并从明年6月起向国际客户交付。预计到2026年底订单量将达到1吉瓦时。

欧洲的产业雄心

钠离子电池或许能让欧洲在推进电气化和储能目标时,摆脱对中国产业生态体系的依赖,同时降低由此产生的出口管制风险。目前,中国的电池产量占全球总产量的80%。布鲁盖尔清洁能源技术追踪平台(Bruegel Clean Tech Tracker)的数据显示,欧洲进口的电池中有84%来自中国。

 “西方的愿景……是建立钠离子电池技术供应链和产业生态,因为锂电池领域对中国的依赖程度过高。”电池材料专家施穆赫说,“这项技术为欧洲实现技术主权提供了契机,使其能够自主生产电池,以应对中国可能的电池技术出口限制。”

欧盟欧洲经济和社会委员会(European Economic and Social Committee)今年发布的一份意见书指出,钠离子电池对欧洲而言是一项“战略性技术”:“钠电池在推动能源转型和增强供应链韧性方面具有战略优势……钠资源丰富、价格低廉且分布广泛,欧洲本土也有产出。”该意见书呼吁“欧盟采取果断而协调一致的行动,打造具有竞争力的钠电池制造产业”。

迄今为止,相关支持措施仍较为零散。2025年,德国政府启动了一项规模达1400万欧元(约合人民币1.07亿元)的规划,以支持钠离子电池生产。同年,瑞典能源署(Swedish Energy Agency)也提供了一笔性质相似的680万欧元(约合人民币5227万元)资助。在斯泰兰蒂斯集团(Stellantis)等商业投资者的支持下,法国企业提亚马特(Tiamat)计划在亚眠建设欧洲首座钠离子电池超级工厂。该工厂计划于2027年中投产,到2030年达到5吉瓦时的满负荷产能。施穆赫表示,与锂电池超级工厂相比,这一规模相对较小,但在钠离子电池领域已相当可观。

宁德时代只是中国众多电池巨头中的一家。据该公司发布的新闻稿,自2016年以来,宁德时代已在钠离子电池研发方面投入近12亿欧元(约合人民币92亿元)。

桑德森指出,尽管钠资源丰富,但制造钠离子电池所需的许多其他原材料,产地仍高度集中于中国。例如,钠离子电池采用铝而非铜作为集流体,而中国的原铝产量约占全球总产量的60%。此外,冶炼铝的铝土矿约有一半产自中国;铜矿石则主要依赖进口,大多来自智利和秘鲁。庞大的需求预计将在不久的将来导致铜供应趋紧,这使得中国生产商拥有显著优势。

福斯表示,欧洲希望实现怎样的目标至关重要。

“要在成本上与中国竞争?这将非常困难。”他告诉对话地球,“欧洲也可以将增强技术主权和韧性作为目标……依托本地供应链,发展钠离子电池将是一个非常理想的替代方案。”

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