取代锂电池？钠离子电池商业化进度中国进展可喜

　　编者按：最近很多朋友问起中国钠离子电池的进展。本文仅针对中国领先的的钠离子研发初创中科海钠HiNa，及英国初创企业Faradion的进展，介绍钠离子电池的商业化历史及进展。
　　2021年7月29日，宁德时代报道钠离子电池技术钠离子电池商业化之路
　　2021年7月26日，J. Phys. Energy发表一篇论述：《 钠离子技术路线图 》 。
　　这是一篇公开论文，大家无需付费可以直接阅读。
　　J. Phys. Energy公开论文：钠离子技术路线图
　　这一篇89页论文、61位作者、28个工作单位的综述性论文，提供了学术界和工业界的专家对2021年的技术现状以及目前为提高钠离子电池性能而正在进行的不同研究方向和策略的广泛评论。我认为这篇论文是学术界和工业界在宣告钠离子电池商业化的大幕已经打开。
　　61位钠离子工业界和学术界作者
　　28个工业界和学术界代表单位钠离子电池的创先企业
　　这篇论文的第6单位：Faradion Limited，便是2011年英国成立的第一家钠离子电池商业化企业。
　　这篇论文中详细地讨论了多种技术路线以及5个创先公司的商业化进展：
　　1，英国的Faradion 有限公司成立于2011年，是世界上第一家非水基钠离子电池公司。Faradion的技术采用混合相O3/P2型Na-Mn-Ni-Ti-Mg层状氧化物阴极、硬碳阳极和非水电解质。
　　2，法国公司Tiamat 开发的是基于碳基阳极和非水电解质体系的钠离子电池。
　　Tiamat的钠离子技术是法国巴黎大学、巴塞罗那CSIC以及CNRS和大学的一些研究单位在RS2E范围内共同开展的学术研究的结果，例如Amiens的LRCS、图卢兹的CIRIMAT和波尔多的ICMCB。我们也可以看到这些单位都在上述论文的列表里。
　　法国Tiamat
　　3，瑞典公司Altris AB 基于类普鲁士蓝(PBA)阴极。
　　4，美国的Natron 能源公司已经围绕水溶剂和类普鲁士蓝阴极和阳极建立了其钠离子技术。
　　5，中国公司中科海钠HiNa 的钠离子电池采用O3型Na-Cu-Fe-Mn层状氧化物阴极。
　　中科海钠：2017年孵化自中科院物理研究所钠离子电池的技术水平
　　下图的电池的功率和能量的关系曲线 Ragone Plot，给出了其中几个代表性公司的Fradion、Tiamat、Natron的功率密度、能量密度、循环次数、充电速率等数据，以及与传统的各种形态锂电池的对比。
　　几个典型的商业化钠离子电池在Ragone Plot中的位置
　　整体来说：
　　1，美国Natron 的钠离子水化学比能量/功率最低，因为水电解质基电池由于作为电解质溶剂的电压窗口有限，无法与非水电池的能量密度相匹配。因此，Natron的钠离子系统将不适合更高能量的应用，例如电动汽车。然而，由于Natron电池预期成本低、循环稳定性好、安全性和效率高，将使其在不同的ESS应用中具有吸引力。
　　2，Tiamat 公司使用含氟钒基聚阴离子阴极，虽然以牺牲能量密度、原材料处理和可用性为代价，但提供了具有优良动力能力的Na-离子化学。
　　Tiamat于2015年推出的标准商业产线生产的18650钠离子电池
　　3，Faradion 的钠离子电池目前提供了很好的能量和功率密度，而且由于阴极中没有昂贵和稀有的元素，如Co和V，因此具有较大的成本优势。Faradion Limited：价值分析
　　在这篇综述了论文里，Faradion公司分析了大规模产业化目标并作了技术-经济分析。
　　Faradion公司分析了大规模产业化目标并作了技术-经济分析
　　我们可以看到其中有几点值得注意的：
　　1，目前Faradion的钠离子电池的成本比磷酸铁锂电池要低25-30%左右（这是一家之言，具体的数据还需要仔细核查BOM及成本核算资料）；
　　2，Faradion钠离子电池容量密度达到160 Wh/kg ,接近目前的磷酸铁锂电池140-175 Wh/kg，但远低于三元锂电池的240-270Wh/kg。
　　Faradion公司分析了大规模产业化目标并作了技术-经济分析
　　最后，Faradion对未来2-5年钠离子电池在能量密度和功率密度上的商业化目标做了预测。Faradion Limited:商业化进度
　　2017年Faradion的一份资料中公开了其钠离子电池生产线。
　　Faradion的钠离子电池生产线
　　Faradion的量产线产出的钠离子电池包
　　Faradion展示了电池包、电池组、以及电动自行车等。
　　Faradion电池组
　　Faradion钠离子电池单车
　　Faradion钠离子电池单车Faradion Limited:商业化最新进展
　　Faradion是一家高度资本化的初创企业，这也符合欧美先进技术产业化规律，其中主要投资者包括：Mercia Technologies, Haldor Topsoe, Finance Yorkshire, SHARP,RisingStars Growth FUND。
　　我想其中大家最熟悉的就是日本夏普SHARP了。
　　Faradion公司主页上显示，其2020年4月20日报道收到澳大利亚市场的第一批钠离子电池订单。这是钠离子电池商业化的标志性事件。
　　2020年Faradion第一笔订单
　　Faradion在全球开展了各种商业化尝试，例如2021年在非洲使用钠离子电池建立的移动太阳能发电站。
　　当然，作为钠离子电池的最大市场之一，Faradion不会忘记在电动车领域的开拓。
　　Faradion正在与合作伙伴开发钠离子电池电动车Faradion团队
　　Faradon团队同样包括了经验丰富的企业家和工程师。
　　Faradion团队中科海纳商业化展示
　　中科海纳官网宣传：
　　2017年，建成百吨级正、负极材料中试线，兆瓦级产能的电池线，研制出能量密度为150 Wh/kg，循环寿命达4500周的钠离子电池，并先后完成电动自行车、全球首辆钠离子电池低速电动车、首座100kWh钠离子电池储能电站示范应用和全球首座1MWh钠离子电池光储充智能微网系统。
　　初步看，中科海钠采用的是和Faradion较为接近的商业化技术路线。中科院物理所早在10年前便开始致力于钠离子电池的研究，并且2017年便开始在钠离子电池的产业化路上做了重要的工作：
　　2018年6月 推出了全球首辆钠离子电池微型电动车
　　中科海钠的钠离子电动车
　　2019年3月 发布了全球首座100 kWh钠离子电池储能电站
　　中科院物理所和中科海钠设计制造的全球首座百千瓦时钠离子电池储能电站
　　2021年6月 启用全球首套1 MWh钠离子电池光储充智能微网系统
　　中科院的钠离子电池是由胡勇胜研究员带领的团队完成的，整体上技术是和国际接轨的，我认为这样的产业研一体化的思路是值得学习和推广的。虽然由于目前是商业化前期，在产业链不明朗的情况下，其成本、技术壁垒等还没有显示出来，但是值得进一步关注。中科海纳产品
　　中科海钠孵化自中科院物理所，在钠离子电池领域深耕多年。
　　据网络公开资料，中科海钠已于2018年完成首轮天使轮融资。之后2018年4月，再次获得数千万元Pre-A轮融资，由中科创星和梧桐树资本领投。
　　中科海钠产品
　　中科海钠同时提供18650电池及电池包，以及标准的48V电池组等。
　　中科海钠电池包
　　中科海钠电池组
　　除此以外，中科海钠还出售钠离子电池负极材料、钠离子电池电解液？（这里我有一些疑问：中科海钠的商业模式是怎么样的？技术壁垒在哪里？）
　　中科海钠提供钠离子电池原料功中科海纳团队
　　中科海钠的创始人都是中科院物理所著名的研究人员。
　　中科海钠团队
　　中科院出版钠离子电池科学与技术全球钠离子电池技术的进步
　　我丝毫不怀疑电池技术的日新月异的进步，这是被已经证明的全球巨大市场所决定的。
　　我也丝毫不怀疑中国在电池技术上日新月异的发展速度。从中科海钠和英国Faradion的商业化进度来看，中科海钠在钠离子电池技术上的储备是比较充分的，商业化的尝试也是多样化的。中科海钠在寻找early bird，尽快通过价值变现来实现良性循环和爆发式增长上是很有潜力的。
　　此前，我在调研中国光伏及锂电池发展进程时，发现诸多问题。我认为中国的电池研究，需要加强两个方面的工作：
　　1，重视原创性
　　产业化缺少原创、多拿来主义，会导致基础材料、基础设备依赖于进口。而中国企业习惯于利用国家资源、政府政策做各种示范项目，但是忽视技术壁垒、产业链布局，缺少对技术价值的深度挖掘。
　　2，重视技术-经济分析
　　我们的产业化倾向于追赶短平快技术、技术壁垒低的技术，而常常忽视资源密集、能耗密集、劳动力密集等问题，缺乏技术-经济分析，导致大批量的无技术壁垒行业，对国家是一个巨大的负担（我将在很长一段时间里，仔细的调查、分析、思考中国光伏、风电、锂电等产业的可能潜在的隐患）。
　　期待看到未来中国的钠离子电池产业化在高效、高技术壁垒、低能耗等方面为中国的科技转化模式创立更好的典范！
　　参考资料
　　钠离子技术路线图：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7655/ac01ef#jpenergyac01efs7
　　英国Faradion官网：https://www.faradion.co.uk
　　中科海纳官网：https://www.hinabattery.com/index.php?catid=7