无负极钠电产业化“破局”!

当前,硬碳及前驱体产能短板,正牵绊着钠电池规模化落地的脚步。国内钠电池用硬碳负极材料,高度依赖东南亚椰壳原料(硬碳前驱体),以及日本产电池级硬碳材料供给,供应链自主可控性严重不足。

同时,在CIBF2026上电池中国了解到,虽然钠电池并非东南亚椰壳原料商的核心盈利领域,但由此产生的供需错位、价格波动、高端材料紧缺等问题,却制约着我国钠电行业降本与规模化发展。

在此背景下,凭借结构性革新,无负极钠电有望通过摒弃硬碳负极材料,而成为企业破解原材料受限,实现降本提质的核心技术路径之一。当前,宁德时代、国轩高科、众钠能源、致远钠科、华宇钠电、隐功科技等企业,在这一领域技术迭代提速,产业化进程全面加快。

无负极技术创新,强化钠电池核心优势

资料显示,无负极钠电并非取消负极,而是革新传统材料体系,舍弃椰壳硬碳活性负极材料,仅保留铝箔作为负极集流体。

在首次充电时,钠离子从正极材料中脱嵌,在负极集流体表面原位沉积,形成金属钠负极;放电时,金属钠溶解,再回到正极材料中,从而实现循环。

这种颠覆性的结构设计,主要带来了以下三大核心优势:能量密度显著提升、电芯制造和Wh成本显著降低、低温性能更为优异等。

电池中国观察到,在性能上,传统硬碳基钠电池能量密度普遍在140Wh/kg-175Wh/kg之间,因其性能上限较低,故难以适配中高端动力场景。而无负极结构,使电芯空间利用率得到改善,进而可提高电芯能量密度,从而拓宽钠电池的应用范围。

致远钠科董事长崔桂嘉对电池中国表示,一方面,传统钠电池负极活性材料占电芯总体积的30%、总重量的20%,而无负极钠电带来的空间革命,可以大幅提高电芯的能量密度;另一方面,无负极技术砍掉了负极活性材料体系和相关生产工序,材料生产成本、制造成本分别降低10%和15%,且供应链风险全面消除。

在供应链与成本层面,无负极钠电池相较于传统钠电池的优势则更为明显。

电池级硬碳材料进口依赖度高,是传统钠电池降本的主要阻碍之一。无负极技术则彻底省去硬碳采购成本,同时无需负极涂布、辊压、烘干等多道工序,可大幅降低电芯BOM成本;其与现有钠电量产线兼容性高,量产落地门槛较低;其还能解决椰壳供应链受限的问题,有望为钠电规模化发展开辟新路径。

头部企业持续攻坚无负极技术难点

需要提及的是,尽管无负极钠电技术和成本优势明显,不过,其也存在产业化难点。该技术对负极铝箔集流体表面修饰的一致性要求极高,生产成本管控难度较大;负极首次库仑效率低、体积形变、沉积均匀性不足等问题,易引发电池容量衰减、内阻升高,甚至短路风险,这些因素都制约了钠电池循环寿命与安全性能的提升。

此外,电解液需进一步优化,解决高温环境下钠金属与醚类电解液的热力学稳定性差和界面副反应剧烈,以及低温环境下钠离子扩散速率降低等难题,也是关键挑战。

“无负极钠电池的所有技术挑战,本质上均归结于对金属钠的精准调控。”崔桂嘉向电池中国指出了实际技术落地难点:“实现钠的均匀沉积、完全剥离与稳定循环,是该技术实现商业化应用的关键。当前行业并不缺乏实验室级别的样品,真正稀缺的是能够在量产条件下,稳定运行的工程化解决方案。”

针对相关技术难点,国内头部电池企业已形成差异化解决方案,以推动无负极钠电池商业化落地。

资料显示,宁德时代依托界面改性与专用电解液技术,打造自生成负极工艺,可实现钠离子均匀沉积,从而抑制钠枝晶生长,构建稳定界面保护层。

国轩高科聚焦多层级预钠化技术,有效补充活性钠,可减少死钠不可逆损耗,同时采用高扩散正极材料、超低温电解液,并优化界面结构,使其研发的钠晨电池覆盖储能、动力、高能三大版本,且兼顾长循环、耐低温、高能量优势。

众钠能源已布局基于硫酸铁钠正极材料的无负极钠电池技术,目前已完成电池原型设计和电化学体系验证,样品具有高工作电压(>3.7V)和高能量密度(160-200Wh/kg),正处于50Ah级别以上中试样品的小批量生产和综合性能评测阶段,已申请相关国家发明专利。

隐功科技通过采用高稳定电解液与集流体多功能涂层的组合方案,以抑制钠枝晶生长,从而大幅提升界面稳定性,及电池的安全性与循环寿命。

致远钠科则通过采用高亲钠集流体界面技术、人造高效SEI膜技术、搭配专用电解液、自研化成设备与精准工艺,推动无负极钠电产业化。

从产业趋势来看,无负极技术有望成为钠电迭代升级的主要方向之一。众钠能源首席技术官赵建庆预计,无负极钠电池未来将应用于能量密度要求较高、价格敏感但循环寿命要求不高的应用场景,在轻型商用车、乘用车、轻型动力、工程机械等领域有望率先放量。

华宇钠电研究院院长陈建则强调,无负极路线虽大幅削减硬碳使用,但并非完全淘汰传统钠电。面向储能等超长循环场景,硬碳负极依旧不可或缺,未来或出现改良型硬碳材料,行业或将形成传统硬碳路线与无负极路线并存的格局。

整体看,无负极技术路线将在一定程度上重构钠电产业链,破解椰壳碳的进口依赖格局,推动产业链完全自主可控。同时,简化工艺,持续压缩制造成本,强化钠电对锂电的性价比优势,加速新能源领域降本增效。

结语>>>

可以看到,无负极钠电并非要取代所有锂电池,而是通过拉长自身短板(能量密度)、发挥极致长板(安全、低温、低成本),在电池产业生态中扮演重要角色。

无疑,三元/高端磷酸铁锂将继续统治超长续航的高端乘用车市场;而无负极钠电将凭借极致的性价比和本征安全性,在中低端乘用车、工商业储能、电动两轮车以及高寒地带特种装备市场发挥其长处;传统硬碳等负极材料,将发挥钠电低温、长循环优势,在大储、AIDC储能市场发挥其独特价值,最终形成“锂钠协同、各司其职”的新能源供给新格局。

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陈雪
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