前言
最近，Stellantis与一家生产钠离子电池的公司合作，迈出了降低未来电动汽车价格的重要一步。作为全球第四大汽车制造商，Stellantis拥有数十个汽车品牌。在国内，比亚迪旗下的弗迪电池有限公司也与淮海集团签署了钠离子电池项目合约，计划总投资100亿元，年产能达到30GWh。为什么这些大品牌开始布局钠离子电池呢？相对于当前的锂离子电池，钠离子电池有哪些优缺点呢？接下来，我们将详细分析。
钠离子电池原理和优点
钠离子电池（NIB或SIB）是一种可充电电池，其电荷载体为钠离子（Na+）。在某些情况下，钠离子电池的工作原理和电池结构与锂离子电池（LIB）类似，但是钠离子被用作嵌入离子，取代了锂离子。钠和锂属于元素周期表中同一族的元素，因此具有相似的化学性质。
近年来，钠离子电池引起了电池制造商的广泛关注。由于锂在地理分布上不均匀、对环境影响较大，并且开采成本高，钠有望成为锂的替代材料。钠的优势在于其天然丰富度，食盐的主要成分就是钠离子和氯离子。另外，许多类型的钠离子电池不需要使用钴、铜和镍等稀缺材料，而更常见的铁基材料在钠离子电池中也表现良好。
这是因为钠离子的离子半径（116 pm）远大于铁离子的半径（69-92 pm），而锂离子的半径与铁离子相似（90 pm）。锂和铁具有相似的离子半径，导致它们在电池循环过程中混合，引起可循环电荷的损失。钠离子电池使用钠层状材料、过渡金属氧化物、Prussian Blue或磷酸钒作为阴极材料。钠离子是一种稳定的化学物质，使得钠离子电池的制造更简单、安全且快捷。
目前有哪些公司在研发钠离子电池？
国内的海钠、宁德时代、弗迪电池，以及英国的Faradion、法国的Tiamat、瑞典的Northvolt、美国的Natron Energy等公司即将实现钠离子电池的商业化生产。目前，中科海钠已经进入了量产试验阶段，并被江淮汽车纳入其电池供应商名单。海钠成立于2017年，专注于钠离子电池的研发和生产。弗迪电池和宁德时代也在积极开发全新的钠离子电池技术。
Stellantis集团，由PSA和FCA合并而来，投资了位于亚眠的Tiamat公司。Tiamat是法国科学研究中心的子公司，他们将在法国建造一座新的钠离子电池工厂。Stellantis的目标是获得约400GWh的电池产能，到2023年使欧洲市场的车型实现电动化，而在北美市场，这一比例将达到50%。
钠离子电池的缺点
然而，钠离子电池存在一些缺点，其中之一是钠离子的较大离子半径。这导致钠离子在嵌入正负极时的动力学较慢，并且容易引起电极材料的较大体积变化。因此，钠离子电池在寿命和能量密度方面存在一些局限性。由于对材料结构稳定性和动力学性能的更高要求，钠离子的循环寿命较短。目前主流的钠离子电池循环寿命在1000-4000次之间，而磷酸铁锂电池的寿命可以达到3000-10000次之间。因此，即使钠离子电池可以大规模生产，短期内也只能在三轮车、两轮电动车或入门级电动车等领域使用。以比亚迪为例，钠离子电池可以在其入门级车型海鸥上使用。
江淮和大众合资的思皓汽车推出了E10X钠离子电池测试车，该车搭载了中科海钠电池组，容量为25度，能量密度为120Wh/kg，续航里程为252公里。相比之下，目前的三元锂电池能量密度已经超过200Wh/kg，主流产品甚至达到250Wh/kg。而磷酸铁锂电池的能量密度约为180Wh/kg左右。因此，钠离子电池的能量密度只有三元锂电池的一半左右，也就是说，相同电量的钠离子电池的重量会多出一倍。
钠离子电池和锂离子电池成本对比
Stellantis旗下的钠离子电池技术将实现5分钟的快速充电时间，并在经过5000次充电周期后仍能保持80%的容量。钠电池和锂电池的制造工序和产品良率相似，规模化后的制造费用基本相当。钠电池的成熟期物料成本约为0.27元/Wh，而锂电池在20万元/吨的锂价格下的物料成本为0.42元/Wh。以入门级电动车为例，每辆车的成本可以降低约4000元，这比在悬挂或配置上节省成本更具经济效益。
当前，钠电池产品正处于不断迭代的阶段。目前循环1500+次、能量密度140Wh/kg的产品指标已经满足入门级微型车的需求，钠离子电池可以提供约300公里的续航里程。然而，目前钠电池相对于磷酸铁锂电池来说仍然更昂贵，主要是因为供应链建设尚未完全完成。随着锂电供应链企业进入钠电池领域，钠离子电池将成为入门级电动车的。