為何鈉離子電池正在當下崛起

為何鈉離子電池正在當下崛起

寧德時代是全球最大的電池製造商。它的任何動向都值得關注。雖然寧德時代生產鈉離子電池已有一段時間,但 2026 年的生產承諾大幅增加。寧德時代於 2025 年初推出 Naxtra 系列電池,如今已宣布計畫在今年量產鈉離子電池,並於 7 月前整合至量產電動車。

電池技術作為策略性資產

電池技術對全球最大的電池公司而言具有策略意義。技術進步使電動車與儲能得以取代傳統解決方案。電池如今在電力尖峰需求與電網穩定應用中取代天然氣尖峰發電廠。
這在數年前的霍恩斯代爾電力儲備站已獲得驗證,此後在世界許多地區亦然,包括加州——目前已安裝 17 吉瓦的電池儲能,容量超過中國以外的任何其他地區。在中國,電池儲能系統(BESS)是主要業務,至 2024 年底已達 62 吉瓦(141 吉瓦時)。
電池儲能如今是主要市場。2025 年前十個月,中國電池出口額達 650 億美元。直到最近,電動車幾乎完全使用三元鋰電池,而儲能市場多年前已轉向磷酸鐵鋰(LFP)電池。隨著磷酸鐵鋰導入更多入門級電動車,這種情況已有所改變。
雖然電動車仍是電池市場最大區塊,但儲能成長已超越電動車電池成長,較去年同期增加 48%。電動車與儲能推動 2025 年全球鋰離子電池需求達到 1,591 吉瓦時。

儲能成為電池價格驅動因素

在最近一場 25 吉瓦時的電池儲能競標中,四小時儲能的投標價低至每度電 51 美元。鋰離子電池良好地服務了成長中的市場。電池市場已達到高產量水準。磷酸鐵鋰電池成本已達到迄今最低水準。雖然儲能等部分應用已轉向磷酸鐵鋰,但鈉離子電池至今仍未達到相同的產量水準。問題是,為什麼?以瓦時/公斤衡量,新款 Naxtra 電池達 175 瓦時/公斤,鈉離子電池的能量密度已追上磷酸鐵鋰。

鋰離子價格波動登場

鋰離子價格波動與資源集中可能導致計畫改變。2025 年 5 月,現貨價格觸及每公噸約 8,000 美元的低點,隨後至 11 月上漲 57%。此後,至 2026 年 1 月,碳酸鋰已升至每公噸約 20,000 美元,即每公斤 22 美元。鋰價格波動已再度出現。

電池生產與碳酸鋰

電池生產使用碳酸鋰,而非金屬鋰。業界使用「碳酸鋰當量」(LCE)作為鋰成本的基準。碳酸鋰的重量是金屬鋰的 5.32 倍。1 度電的電池需要 160 公克鋰,因此需要 850 公克碳酸鋰(LCE)。0.85 公斤碳酸鋰以每公斤 22 美元計算,為 18.70 美元。
以該價格計算,鋰佔每度電 51 美元電池成本的 37%。碳酸鋰價格波動對量產而言是一大困擾,且當鋰成本上升時,佔電池成本的比例相當可觀。

磷酸鐵鋰正極材料供應商受到擠壓

隨著電池需求創新高,電池製造商增加磷酸鐵鋰等避開鎳與鈷的電池產量。他們已大量從三元鋰電池轉向磷酸鐵鋰,以避免鎳與鈷的高材料成本、價格波動及資源集中。然而如今,電池成本已降至鋰價格波動顯著影響電池價格的程度。為避免此情況,主要電池公司正轉向鈉離子電池,因為鈉更豐富、分布更廣泛且成本更低。
鋰是正極材料成本的重大貢獻因素。鋰正極供應商受創最深,因為其產品成本高度依賴鋰定價。鋰價上漲對中國磷酸鐵鋰正極材料供應商造成困難,迫使他們提高價格並減少產能。
寧德時代回應正極價格上漲的方式,是與容百科技以低價達成磷酸鐵鋰正極材料的重大交易,而非與提價的現有供應商合作。規劃給容百科技的磷酸鐵鋰正極產能,是容百科技現有磷酸鐵鋰正極產能的六倍。在早先與容百科技的交易中,寧德時代承諾將其 60% 的鈉離子正極材料產能交由容百科技供應。因此,寧德時代選擇了一家同時提供鈉與鋰正極材料的供應商。

鈉與鋰:材料可得性與成本

鈉是地球上第六豐富的元素。鈉離子正極結合鈉與其他豐富元素。電解液含有碳酸鈉與溶劑。一種鈉正極——普魯士藍——含有鈉、鐵與氮。一般而言,其他鈉離子正極由錳等豐富材料組成。寧德時代使用普魯士藍類似物作為正極。層狀氧化物是另一種用於最高能量密度的鈉正極。
鈉的豐富程度是鋰的兩個數量級,價格也相應較低。第一代與第二代鈉離子電池使用硬碳負極,而非昂貴的石墨。正極集電體使用較便宜的鋁,而非銅。整體而言,鈉材料成本以每度電計算僅為個位數美元。
根據姚等人近期發表的論文,假設 2027 年發生鋰價衝擊,可能使鈉離子成本在 2030 年前達到與磷酸鐵鋰相當的水準。那種鋰價飆升似乎正在 2026 年發生。

自形成負極技術

另一個使天平傾向鈉的因素是自形成負極技術的出現。鋰電池使用石墨——一種昂貴的碳結晶形式——而早期世代的鈉離子電池使用較便宜且廣泛可得的硬碳。寧德時代 Naxtra 更進一步,使用自形成負極,完全取消碳負極。自形成負極將鈉離子沉積在鋁電極集電體上,無需任何負極。
部分計算顯示硬碳鈉離子電池的體積比磷酸鐵鋰大 30%。寧德時代聲稱 Naxtra 的鈉自形成負極比磷酸鐵鋰負極小 60%。標準鋰離子電池的負極厚度為 80 微米、正極 60 微米、隔離膜 14 微米、鋁集電體 15 微米、銅 8 微米。鈉離子電池負極體積減少 60%,可能使體積能量密度改善約 28%,消除與磷酸鐵鋰的體積能量密度差異。硬碳費用被消除。相較之下,磷酸鐵鋰需要昂貴的石墨。

生產時程與市場影響

姚等人的研究顯示,長期而言鈉離子材料成本在量產時將遠低於每度電 10 美元,且生產成本與產量預計要到 2035 年才能與磷酸鐵鋰相當。然而,寧德時代、比亞迪與其他業者現正轉向大量生產鈉離子電池。這顯示他們相信鈉離子電池已準備好從自家工廠進行與磷酸鐵鋰競爭的大量生產。
該研究假設若發生鋰價飆升且鈉離子產量充足,鈉離子電池可在 2030 年前與磷酸鐵鋰電池競爭。研究預期在此之前產量不會充分增加。寧德時代已宣布今年對各種應用的產量規劃,包括車輛與儲能。
兩者可能都是對的。寧德時代透過提前導入量產改變了遊戲規則,因為他們希望在鋰價上漲時維持工廠稼動率。策略是同時生產鈉離子與鋰離子電池,無論材料價格如何變動都能維持高工廠稼動率。顯然,寧德時代與比亞迪正押注鈉離子電池以取得最低成本,並作為對沖鋰價波動的工具。

結論

中國如今已達到電動車銷售佔比超過 50% 的臨界點。電池市場正在成熟。鋰在早期確有其道理——當時價格下降、市場成長且替代方案稀少。鋰電池從 NCA 進展到 NMC 再到磷酸鐵鋰,降低成本並增加產量。如今鋰電池成本已降低,鋰價格波動在電池成本中扮演重要角色。
全球最大的電池公司——比亞迪與寧德時代——如今在工廠生產上有大量投資。為維持穩定的工廠稼動率,電池公司正轉向最豐富的低成本材料,以鈉離子電池增加產量並進一步降低電池成本。
寧德時代計畫使用自形成負極技術並增加產量,以推動鈉離子電池佔據磷酸鐵鋰市場的 50%。公司將在「雙星」市場中供應基於鈉與鋰的多種電池技術,使「鈉與鋰電池共同閃耀」。鈉離子電池與其他各種電池類型將在各種需求光譜中扮演角色。隨著電池技術進步,鈉離子技術將鍛造更低成本,消除全面電氣化的障礙。


加州電池儲能容量。圖片來源:加州能源委員會

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