宁德时代钠离子电池的未来 2021年横空出世的钠离子电池成

2021年横空出世的钠离子电池成为最大的热点之一，毕竟作为地球含量更高的同族元素，钠是最有可能解决电池未来发展的资源硬约束的终极方案。但经过市场近一年的研究，结论是：钠离子电池虽好，但受限于能量密度只能作为锂离子电池的补充。
技术发展从来不是静态的，关于宁德时代(SZ:300750)面向第二代的钠离子技术，近来坊间已有诸多传闻。从我们一直关注的宁德时代专利中，我们找到了重大发现，而这些信号或许会颠覆你的认知。
01硬币的正反面：从第一代钠离子电池说起
在2021年7月29号，宁德时代发布钠离子电池，自此钠离子电池正式走入大家的视野。钠离子电池具优势突出，但没有席卷市场，背后就是对能量密度的隐忧。宁德时代所宣传的第一代钠离子电池的能量密度为160Wh/kg ，虽然已经是全世界范围内最高，但相比磷酸铁锂和三元还是矮个，比如三元高镍锂电池的极限能量密度有望做到280Wh/kg ，第一代钠离子电池只能欺负下铅酸电池（能量密度约30Wh/kg）。

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图1：钠离子电池和锂离子电池区别,资料来源：中科海纳
02宁德时代下一代钠离子电池已有破局之道？
遵循这个线索，我们开始去从前瞻性技术研发中寻找未来可能的答案，翻遍行业龙头公司已公开的专利内容后，宁德时代2021年获批的一个名为“钠金属电池、电化学装置”的专利进入了我们的视线，尤其是其中提到的“无负极金属电池” ，属实是初次遇见。正是这样，无负极金属电池技术引起了我们的高度重视。
“无负极”和“金属”这两个关键词，都带有颠覆性的隐喻，而且所针对的材料是市场以前极少关注的。从字面来看，不仅仅是此前我们关注的钠离子电池，可能这是针对材料和工艺的一次重大创新。
我们决定一探究竟。

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图2：宁德时代发明专利“钠金属电池、电化学装置”,资料来源：宁德时代专利说明书
【1】正极主导的电池创新，但革新负极更具紧迫性和颠覆性
能量密度提升是电池的第一性原理。在电池的四大材料——正极、负极、隔膜、电解液——中，过去十年，能量密度的进步主要是正极材料的优化和制造水平的提升贡献的。
以大家耳熟能详的锂电池为例，能量密度的进步主要是正极材料的优化和制造水平的提升贡献的。展开来说，锂电池的正极材料从磷酸铁锂迭代到NCM333 ，再到NCM523、NCM622、NCM811 ，其能量密度的提升成为大家津津乐道的微创新话题。
正极因此成了市场讨论的几乎唯一焦点，但凡你跟人讨论负极，可能对方就失去了兴趣，这玩意儿有啥好聊的，好像是其他都在变，只有石墨恒久远。负极历史上的确一直默默无闻。但是和拼积木是一个道理，电池的能量密度是由四大材料综合来决定的，负极理论上应该有更大的作为。
从1991年锂电池商业化以来，石墨一直是最广泛使用的负极材料，科学家们试验了各种方法对石墨进行改性，但是石墨的性能底子摆在那，目前高端产品已经达到360mAh/g ，已经无限接近石墨材料的理论比容量上限372mAh/g 。
有人会问，正极材料可以各种选择，负极怎么老是死磕石墨？残酷的现实是，负极的创新极其困难，一般10-20年才有一次重大突破。所以你看上一代负极已经够得到天花板了，下一代负极还远在规模化量产途中。