Является ли натрий-ионный аккумулятор просто "горячим пирожком" на рынке прироста?

Натрий-ионные батареи снова стали любимцами рынка капитала.

За последний месяц несколько стартапов в области натрий-ионных батарей привлекли новые раунды финансирования.

В декабре 2024 года разработчик технологий натрий-ионных батарей Yingo Technology объявил о завершении раунда финансирования Pre-A на сумму почти 100 миллионов юаней, возглавленного IDG Capital, с совместными инвестициями Xianghe Capital и местного государственного капитала, а также дополнительным финансированием от существующего акционера Lightspeed China Partners. Это финансирование обеспечивает прочную финансовую поддержку для дальнейших инноваций и расширения мощностей Yingo Technology в новом цикле.

В том же месяце Zhongna Energy объявила о завершении раунда финансирования A1 на сумму почти 100 миллионов юаней, совместно инвестированного Zhonghe Investment и Huanghai Financial Holdings, при этом раунд A2 близится к завершению.

В январе 2025 года Qingna Technology объявила, что недавно привлекла более 100 миллионов юаней в раунде финансирования Pre-A, возглавленном Yunhe Fangyuan, при участии Kaiyi Capital в качестве одного из основных финансовых консультантов. Средства будут в основном использованы для строительства линии массового производства крупных цилиндрических натрий-ионных батарей мощностью 2 ГВтч в Гуанде, провинция Аньхой, а также для исследований и разработок и операционных инвестиций.

Согласно оценкам из "Белой книги по развитию индустрии натрий-ионных батарей в Китае (2022)", совместно выпущенной EVTank, Yiwei Economic Research Institute и China Battery Industry Research Institute, с учетом спроса на батареи в различных потенциальных сценариях применения, теоретический рыночный объем для натрий-ионных батарей может достичь 369,5 ГВтч к 2026 году, с теоретическим рыночным объемом около 150 миллиардов юаней.

Перед лицом этого будущего рынка объемом в триллион юаней эксперты отрасли настроены оптимистично.

Чжан И, генеральный директор и главный аналитик iiMedia Research, сообщил Gasgoo Auto, что в будущем натрий-ионные батареи смогут преодолеть проблемы, связанные со сценариями применения и масштабируемостью, с возможностью устранения их недостатков через технологические инновации в относительно короткие сроки.

Когда-то сталкивались с неудачами

До того как привлечь внимание капитала, натрий-ионные батареи прошли путь от неудач к процветающему развитию.

Натрий-ионные батареи — это тип перезаряжаемых батарей, работающих за счет перемещения ионов натрия между катодом и анодом, аналогично принципу работы литий-ионных батарей. Они в основном используются в низкоскоростных электромобилях, электрических погрузчиках, ESS для базовых станций 5G, ESS для дома и крупномасштабных ESS.

Китай имеет три основных преимущества в разработке натрий-ионных батарей: во-первых, обильные запасы натрия, которые не ограничены ресурсами или географией, что дает значительное преимущество в ресурсах по сравнению с литий-ионными батареями. Во-вторых, высокая безопасность. Во время тестирования они не воспламеняются и не взрываются, а при транспортировке снижают риски безопасности. В-третьих, отличные характеристики при высоких и низких температурах. Данные показывают, что натрий-ионные батареи сохраняют более 90% емкости при температуре до -20°C.

Концепции натрий-ионных и литий-ионных батарей были предложены в 1970-х годах, но их траектории развития оказались совершенно разными.

В 1976 году Уиттингем впервые сообщил о обратимой электрохимической реакции интеркаляции слоистого TiS2 с литием в батареях Li//TiS2. Он обнаружил, что как натрий, так и литий могут интеркалироваться в TiS2 и другие дисульфиды переходных металлов.

Однако из-за низкого напряжения открытой цепи катода TiS2 (примерно 2,2 В) и нестабильности, вызванной анодом из металлического лития, батареи Li//TiS2 не могли быть разработаны как коммерчески жизнеспособные функциональные батареи.

Кроме того, больший радиус ионов натрия по сравнению с ионами лития привел к тому, что натрий-ионные батареи имели лишь одну десятую емкости литий-ионных батарей при использовании тех же материалов.

В результате ученые сосредоточили свое внимание на исследованиях и разработках литий-ионных батарей, временно отложив исследования натрий-ионных батарей.

Благодаря усилиям ученых, технология литий-ионных батарей значительно продвинулась за последние 50 лет. В 1990 году Sony первой коммерциализировала литий-ионные батареи, в то время как натрий-ионные батареи оставались в забвении.

Это привело к резкому снижению исследований натрий-ионных батарей с 1990 по 2000 год. В тот же период рыночная доля литий-ионных батарей продолжала расти.

В 2010 году натрий-ионные батареи наконец увидели поворотный момент. На фоне глобальной революции в области возобновляемой энергии стало ясно, что дефицит и неравномерное распределение литиевых ресурсов делают невозможным полагаться исключительно на литий-ионные батареи для перехода к электрифицированной энергии.

Поскольку катодные и анодные материалы для натрий-ионных батарей в изобилии присутствуют на Земле, натрий-ионные батареи вернулись на передний план отрасли.

Начиная с 2010 года, в отрасли начался бум исследований и разработок натрий-ионных батарей. С 2010 по 2020 год исследования, связанные с натрий-ионными батареями, пережили взрывной рост, с значительным увеличением количества научных статей и патентов.

Множество компаний также начали инвестировать в исследования натрий-ионных батарей, открывая новую эру процветающего развития. С приходом на рынок отечественных компаний, таких как CATL, HiNa Battery, Na Innovation Energy, Ronbay Technology и Sunwoda, а также международных компаний, таких как Natron Energy и Faradion, масштабная коммерциализация натрий-ионных батарей ускорилась.

Почему возросла популярность?

Популярность сектора натрий-ионных батарей не нова; он привлек внимание уже несколько лет назад.

В 2021 году CATL выпустила свое первое поколение натрий-ионных батарей вместе с гибридным литий-натриевым аккумуляторным блоком. Согласно планам CATL, индустриализация натрий-ионных батарей уже началась, и к 2023 году ожидается формирование базовой цепочки индустрии.

В апреле 2022 года стартап HiNa Battery, занимающийся натрий-ионными батареями, претерпел изменения в бизнесе, добавив ведущие учреждения, такие как Hubble Investment Huawei, Haisong Capital и Poly Capital, в качестве акционеров. Уставный капитал компании также увеличился до примерно 30,95 миллиона юаней.

В июне 2023 года East Group объявила о планах совместно инвестировать с платформой владения акциями сотрудников для создания компании по проекту натрий-ионных батарей. В том же месяце Zhongbei New Energy объявила о массовом производстве своей первой автомобильной крупноцилиндрической натрий-ионной батареи и подписала стратегические соглашения о сотрудничестве с HiNa Battery и другими компаниями, работающими в цепочке поставок натрий-ионных батарей.

Почему рынок капитала снова благоволит натрий-ионным батареям?

На протяжении 2024 года внутренние цены на литий начали стабилизироваться. В начале 2024 года цены на карбонат лития начали медленно снижаться с 97,000 юаней за тонну. К середине-концу марта цены кратковременно выросли до 113,000 юаней за тонну, но вскоре постепенно снизились до около 72,500 юаней за тонну. 24 декабря карбонат лития батарейного качества был оценен в 75,000 юаней за тонну, увеличившись на 250 юаней за месяц.

С другой стороны, спрос на сырье, такое как карбонат лития, в автомобильном рынке продолжает расти. Согласно данным Китайской ассоциации пассажирских автомобилей, с 1 по 12 января 2025 года розничные продажи на внутреннем рынке пассажирских автомобилей снизились как по сравнению с предыдущим месяцем, так и по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, но розничные продажи NEV все же достигли роста на 8% в годовом исчислении, а уровень проникновения достиг 38,6%. Рост рынка NEV остается сильным.

Кроме того, обильные запасы сырья для натрий-ионных батарей еще больше укрепят замкнутую цепочку индустрии.

Чжан И отметил, что еще одной важной причиной, по которой натрий-ионные батареи пользуются спросом у капитала, является обилие и разнообразие форм натрия на Земле, что делает ионы натрия легко извлекаемыми. Это представляет собой значительное преимущество в сырье для будущего.

Согласно данным Guojin Securities Research Institute, по состоянию на 2020 год почти 60% мировых доказанных запасов лития сосредоточены в Южной Америке и Океании. Хотя Китай занимает шестое место в мире по запасам лития, он не может удовлетворить огромный внутренний рыночный спрос.

По сравнению с содержанием лития в земной коре в 0,0065%, содержание натрия в земной коре составляет 2,5%. Натрий не только является шестым по распространенности элементом в земной коре, но и равномерно распределен по всему миру, что делает его цену менее подверженной колебаниям рыночного спроса.

"С точки зрения масштабируемости и популяризации в индустрии батарей, литиевые батареи являются относительно более мейнстримными, с явными преимуществами, такими как более ранняя масштабная индустриализация и более зрелая цепочка индустрии. Однако цепочка индустрии натрия в настоящее время менее развита, что приводит к более низким затратам на сырье, но более высоким затратам на обработку для его применения. Эти недавно профинансированные компании будут использовать капитал для дальнейшего улучшения цепочки индустриализации в будущем," добавил Чжан И.

Остаются две основные проблемы

В настоящее время существует три технических маршрута для натрий-ионных батарей, различающихся в основном по используемым катодным материалам.

Первый использует катодные материалы на основе полианионов, которые обеспечивают быструю зарядку и долгий срок службы, но являются относительно дорогими.

Второй включает катодные материалы натрий-ионных батарей на основе Прусской синевы, которые имеют более высокую плотность энергии, но сложнее синтезировать. Некоторые компании уже работают над этим маршрутом. CATL использует эту систему, и Guohai Securities считает, что существует значительный потенциал для снижения затрат на обработку аналогов Прусской синевы.

Третий включает слоистые оксидные материалы, но эти катодные материалы содержат никель и кобальт, что делает их относительно дорогими. HiNa Battery обнаружила, что медь может воспроизводить характеристики никеля и кобальта, при этом медь стоит вдвое дешевле никеля и в четыре раза дешевле кобальта, что привело к разработке катодных материалов на основе слоистого оксида натрия с использованием меди.

Стоимость анодных материалов для натрий-ионных батарей относительно высока, в основном из-за высокой стоимости твердых углеродных материалов. Согласно отчету аналитиков Guohai Securities, стоимость отечественных аморфных углеродных материалов составляет примерно 80,000-200,000 юаней за тонну, что создает высокие барьеры для отрасли. Кроме того, Great Power Energy заявила на своей платформе взаимодействия с инвесторами, что натрий-ионные батареи не имеют значительного преимущества в стоимости по сравнению с литий-ионными батареями, главным образом из-за высокой стоимости твердых углеродных анодных материалов.

Высокая стоимость анодных материалов означает, что натрий-ионные батареи не имеют явного общего преимущества по стоимости по сравнению с литий-ионными батареями.

Ван Цзысюань, председатель Zhejiang Qingna, подсчитал, что при цене карбоната лития 200 тысяч юаней за тонну натрий-ионные батареи имеют маржинальное преимущество в 24%; при цене 100 тысяч юаней за тонну преимущество снижается до 12%; а если цена карбоната лития вернется к 50 тысячам юаней за тонну, маржинальное преимущество натрий-ионных батарей составит всего 5%.

С точки зрения плотности энергии, натрий-ионные батареи все еще имеют значительный потенциал для технологического улучшения. В настоящее время вторая генерация натрий-ионных батарей CATL нацелена на достижение плотности энергии более 200 Вт·ч/кг, а массовое производство ожидается к 2027 году. Между тем, CATL официально представила свою батарею 4C LFP Shenxing PLUS на Пекинском международном автосалоне 2024 года с плотностью энергии 205 Вт·ч/кг.

Чжан И заявил, что натрий-ионные батареи все еще сталкиваются с серьезными вызовами, такими как их применение в секторе ESS, прогресс в индустриализации и зрелость, все из которых требуют значительных усилий в области НИОКР. Однако, используя обильные ресурсы и преимущества в стоимости сырья, эти вызовы могут быть преодолены со временем при увеличении инвестиций в НИОКР.

"Кроме того, преимущества натрий-ионных батарей в низкотемпературной производительности и универсальности в различных сценариях применения могут принести больше инноваций на рынок," добавил Чжан И.

Просто дополнительный "фаворит" рынка?

Хотя инсайдеры отрасли оптимистично оценивают коммерческие перспективы натрий-ионных батарей, большинство моделей автомобилей, оснащенных натрий-ионными батареями, в настоящее время являются микроэлектромобилями, а также моделями с увеличенным запасом хода и гибридными моделями.

В апреле 2023 года Chery Automobile объявила, что натрий-ионные батареи CATL дебютируют в моделях автомобилей Chery. В декабре 2023 года HiNa Battery объявила, что версия электромобиля Hua Xianzi с натрий-ионной батареей, совместно разработанная с JAC Yiwei, сошла с производственной линии, а массовые поставки ожидаются в январе 2024 года. Это знаменует собой первый в мире массово произведенный автомобиль с натрий-ионной батареей. В том же месяце первая чисто электрическая модель автомобиля класса A00 с натрий-ионной батареей, совместно разработанная Farasis Energy и JMC Group NEV, официально сошла с производственной линии.

Очевидно, что вышеупомянутые модели автомобилей, оснащенные натрий-ионными батареями, в основном являются чисто электрическими седанами класса A00 (микроавтомобили) или класса A0 (малые автомобили).

В настоящее время плотность энергии литий-ионных батарей с тройным составом может достигать 300 Вт·ч/кг, батарей LFP — примерно 180 Вт·ч/кг, тогда как натрий-ионные батареи обычно находятся в диапазоне 90-160 Вт·ч/кг. Даже для CATL, гиганта в индустрии аккумуляторов, плотность энергии их первой генерации натрий-ионных батарей составляет всего 160 Вт·ч/кг.

Однако натрий-ионные батареи, которые в настоящее время не занимают места на рынке средне- и высококлассных чисто электрических автомобилей, неожиданно стали востребованными на рынках автомобилей с увеличенным запасом хода и гибридных автомобилей. "Гибридное" сочетание лития и натрия, как ожидается, станет важным направлением развития натрий-ионных батарей в будущем.

В октябре 2024 года CATL официально выпустила супер-гибридную батарею Xiaoyao. По данным CATL, это первая в мире гибридная батарея с запасом хода на чисто электрической тяге более 400 километров и возможностью ультрабыстрой зарядки 4C.

Примечательно, что в супер-гибридной батарее Xiaoyao CATL применяет технологию натрий-ионных батарей. Для дальнейшего улучшения низкотемпературной производительности батареи Xiaoyao CATL внедрила три технологических инновации на основе технологии натрий-ионных батарей.

Во-первых, используя передовую технологию интеграции батарейной системы AB от CATL, батарейный блок Xiaoyao интегрирует натрий-ионные и литий-ионные батареи в определенной пропорции и конфигурации через гибридные, последовательные и параллельные соединения, достигая улучшения запаса хода при низких температурах на 5%.

Во-вторых, CATL использует натрий-ионные батареи в качестве эталона мониторинга SOC для батарейной системы AB, чтобы помочь калибровать заряд литий-ионной батареи, улучшая общую точность управления системой на 30% и добавляя более 10 км к запасу хода на чисто электрической тяге.

В-третьих, чтобы решить проблему целевого управления разделами для различных систем материалов в одном батарейном блоке при низких температурах, CATL разработала технологию BMS для точного расчета мощности в любом температурном диапазоне. Эта технология позволяет целевое управление разделами для различных химических систем в любых погодных условиях, эффективно решая проблемы, такие как искажение прогнозирования мощности или снижение производительности в экстремальных условиях высоких и низких температур.

"В настоящее время супер-гибридная батарея Xiaoyao применяется в таких брендах, как Li Auto, Avatr, Deepal, Qiyuan и Neta," сказал Гао Хуань, главный технический директор подразделения пассажирских автомобилей CATL. Ожидается, что к 2025 году почти 30 гибридных моделей, включая модели от Geely, Chery, GAC и VOYAH, будут оснащены супер-гибридной батареей Xiaoyao от CATL.

Чжан И проанализировал, что, хотя производительность натрий-ионных батарей в области накопления энергии ограничена, текущие установленные модели в основном являются микроэлектромобилями, а также некоторыми моделями с увеличенным запасом хода и гибридными моделями. Однако в некоторой степени это также компенсирует недостатки, включая недостатки в накоплении энергии и зрелости поддержки цепочки поставок. Поэтому, теоретически говоря, смогут ли натрий-ионные батареи адаптироваться к более широкому спектру моделей автомобилей и сценариев применения в будущем, я считаю, что потенциал есть.