當前,硬碳及前驅體產能短板,正牽絆著鈉電池規模化落地的腳步。國內鈉電池用硬碳負極材料,高度依賴東南亞椰殼原料(硬碳前驅體),以及日本產電池級硬碳材料供給,供應鏈自主可控性嚴重不足。
同時,在CIBF2026上電池中國了解到,雖然鈉電池并非東南亞椰殼原料商的核心盈利領域,但由此產生的供需錯位、價格波動、高端材料緊缺等問題,卻制約著我國鈉電行業降本與規模化發展。
在此背景下,憑借結構性革新,無負極鈉電有望通過摒棄硬碳負極材料,而成為企業破解原材料受限,實現降本提質的核心技術路徑之一。當前,寧德時代、國軒高科、眾鈉能源、致遠鈉科、華宇鈉電、隱功科技等企業,在這一領域技術迭代提速,產業化進程全面加快。
01
無負極技術創新,強化鈉電池核心優勢
資料顯示,無負極鈉電并非取消負極,而是革新傳統材料體系,舍棄椰殼硬碳活性負極材料,僅保留鋁箔作為負極集流體。
在首次充電時,鈉離子從正極材料中脫嵌,在負極集流體表面原位沉積,形成金屬鈉負極;放電時,金屬鈉溶解,再回到正極材料中,從而實現循環。
這種顛覆性的結構設計,主要帶來了以下三大核心優勢:能量密度顯著提升、電芯制造和Wh成本顯著降低、低溫性能更為優異等。
電池中國觀察到,在性能上,傳統硬碳基鈉電池能量密度普遍在140Wh/kg-175Wh/kg之間,因其性能上限較低,故難以適配中高端動力場景。而無負極結構,使電芯空間利用率得到改善,進而可提高電芯能量密度,從而拓寬鈉電池的應用范圍。
致遠鈉科董事長崔桂嘉對電池中國表示,一方面,傳統鈉電池負極活性材料占電芯總體積的30%、總重量的20%,而無負極鈉電帶來的空間革命,可以大幅提高電芯的能量密度;另一方面,無負極技術砍掉了負極活性材料體系和相關生產工序,材料生產成本、制造成本分別降低10%和15%,且供應鏈風險全面消除。
在供應鏈與成本層面,無負極鈉電池相較于傳統鈉電池的優勢則更為明顯。
電池級硬碳材料進口依賴度高,是傳統鈉電池降本的主要阻礙之一。無負極技術則徹底省去硬碳采購成本,同時無需負極涂布、輥壓、烘干等多道工序,可大幅降低電芯BOM成本;其與現有鈉電量產線兼容性高,量產落地門檻較低;其還能解決椰殼供應鏈受限的問題,有望為鈉電規模化發展開辟新路徑。
02
頭部企業持續攻堅無負極技術難點
需要提及的是,盡管無負極鈉電技術和成本優勢明顯,不過,其也存在產業化難點。該技術對負極鋁箔集流體表面修飾的一致性要求極高,生產成本管控難度較大;負極首次庫侖效率低、體積形變、沉積均勻性不足等問題,易引發電池容量衰減、內阻升高,甚至短路風險,這些因素都制約了鈉電池循環壽命與安全性能的提升。
此外,電解液需進一步優化,解決高溫環境下鈉金屬與醚類電解液的熱力學穩定性差和界面副反應劇烈,以及低溫環境下鈉離子擴散速率降低等難題,也是關鍵挑戰。
“無負極鈉電池的所有技術挑戰,本質上均歸結于對金屬鈉的精準調控。”崔桂嘉向電池中國指出了實際技術落地難點:“實現鈉的均勻沉積、完全剝離與穩定循環,是該技術實現商業化應用的關鍵。當前行業并不缺乏實驗室級別的樣品,真正稀缺的是能夠在量產條件下,穩定運行的工程化解決方案。”
針對相關技術難點,國內頭部電池企業已形成差異化解決方案,以推動無負極鈉電池商業化落地。
資料顯示,寧德時代依托界面改性與專用電解液技術,打造自生成負極工藝,可實現鈉離子均勻沉積,從而抑制鈉枝晶生長,構建穩定界面保護層。
國軒高科聚焦多層級預鈉化技術,有效補充活性鈉,可減少死鈉不可逆損耗,同時采用高擴散正極材料、超低溫電解液,并優化界面結構,使其研發的鈉晨電池覆蓋儲能、動力、高能三大版本,且兼顧長循環、耐低溫、高能量優勢。
眾鈉能源已布局基于硫酸鐵鈉正極材料的無負極鈉電池技術,目前已完成電池原型設計和電化學體系驗證,樣品具有高工作電壓(>3.7V)和高能量密度(160-200Wh/kg),正處于50Ah級別以上中試樣品的小批量生產和綜合性能評測階段,已申請相關國家發明專利。
隱功科技通過采用高穩定電解液與集流體多功能涂層的組合方案,以抑制鈉枝晶生長,從而大幅提升界面穩定性,及電池的安全性與循環壽命。
致遠鈉科則通過采用高親鈉集流體界面技術、人造高效SEI膜技術、搭配專用電解液、自研化成設備與精準工藝,推動無負極鈉電產業化。
從產業趨勢來看,無負極技術有望成為鈉電迭代升級的主要方向之一。眾鈉能源首席技術官趙建慶預計,無負極鈉電池未來將應用于能量密度要求較高、價格敏感但循環壽命要求不高的應用場景,在輕型商用車、乘用車、輕型動力、工程機械等領域有望率先放量。
華宇鈉電研究院院長陳建則強調,無負極路線雖大幅削減硬碳使用,但并非完全淘汰傳統鈉電。面向儲能等超長循環場景,硬碳負極依舊不可或缺,未來或出現改良型硬碳材料,行業或將形成傳統硬碳路線與無負極路線并存的格局。
整體看,無負極技術路線將在一定程度上重構鈉電產業鏈,破解椰殼碳的進口依賴格局,推動產業鏈完全自主可控。同時,簡化工藝,持續壓縮制造成本,強化鈉電對鋰電的性價比優勢,加速新能源領域降本增效。
結語>>>
可以看到,無負極鈉電并非要取代所有鋰電池,而是通過拉長自身短板(能量密度)、發揮極致長板(安全、低溫、低成本),在電池產業生態中扮演重要角色。
無疑,三元/高端磷酸鐵鋰將繼續統治超長續航的高端乘用車市場;而無負極鈉電將憑借極致的性價比和本征安全性,在中低端乘用車、工商業儲能、電動兩輪車以及高寒地帶特種裝備市場發揮其長處;傳統硬碳等負極材料,將發揮鈉電低溫、長循環優勢,在大儲、AIDC儲能市場發揮其獨特價值,最終形成“鋰鈉協同、各司其職”的新能源供給新格局。
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