为什么说中国将主导电池产业的未来

[WendyWu]

2月，中国福州的一处汽车充电站，这里配备了宁德时代供应的大型电池。宁德时代是全球最大的电动汽车电池生产商。(photo:NYTimes)

在位于中国内陆的长沙，数以千计的化工专业人员和制造工人正在塑造电池产业的未来。

正如斯坦福大学塑造了开创微芯片产业的硅谷企业家的职业生涯，长沙中南大学培养出了推动电池技术发展的毕业生。在湘江对岸，大型工厂将矿物质混入高度加工的化合物中，成为制造充电电池的原料。

这种主要由锂制成的充电电池推动了手机和其他消费电子产品的兴起。它们给汽车行业带来巨变，并可能很快为太阳能电池板和风力涡轮机产业带来同样的变革，这些产业对于应对气候变化至关重要。中国主导了这种电池的精炼和生产。

而今，中国正在为引领充电电池的新一代重大创新做准备：用成本便宜得多、储备也丰富得多的钠取代锂。

钠属于盐的一部分，它随处可见，价格只有锂的1%到3%，但二者的化学性质非常接近。近来取得的突破意味着钠电池如今可以实现长期频繁充电，这削弱了锂电池的一个关键优势。钠电池的容量也有所提升。

从长沙中南大学走出的应届生正在帮助中国推进钠电池技术的发展。(photo:NYTimes)

而且钠电池还有一个很大的优势：当温度远低于冰点，它还可以保持几乎所有电量，这是锂电池通常无法做到的。

在长沙，应届生们走出中南大学绿树成荫的校园，来到附近的研究实验室从事钠电池技术研究，这些实验室的运营者包括德国巴斯夫这样的全球最大化学制造商。而在几个街区之外，首批生产钠电池化学品的大型工厂之一已在建设中。

中国电池行业高管在接受采访时表示，过去一年，他们已经研究出如何制造非常接近于锂电池的钠电池，甚至可以用同样的设备来制造。作为全球最大电动汽车电池制造商，中国巨头企业宁德时代声称，已经研究出办法，能将钠电池的低成本和耐候性与锂电池的续航能力相结合，在电动汽车单个电池组中钠锂混用。该公司表示，现已准备大规模投产这种混合电池组。

“我们具备量产能力了，”宁德时代研究院副院长黄起森在该公司位于中国宁德的总部接受采访时表示。宁德时代全称为宁德时代新能源科技股份有限公司，其部分生产依赖于长沙化工产品，最近在宁德建成了第一条大型钠电池装配线。

全球跨国集团也开始关注到钠。

“这将削减锂的需求旺势，”全球最大的矿业公司必和必拓的首席执行官韩慕睿(Mike Henry)表示。“我确信我们将开始看到钠在某些应用场景取代锂。”

2020年，在中国一家从事电池研发和生产的工厂，一位雇员正在钠电池生产线上工作。(photo:NYTimes)

将钠用于电池的研究始于上世纪70年代，当时的领导者是美国。十几年前，日本研究人员取得了重大进展。自那之后，中国企业率先将这项技术商业化。

根据咨询公司基准矿业的数据，全球目前已规划或已建设的20家钠电池工厂中，16家都在中国。未来两年，中国的钠电池产能将占到全球近95%。基准矿业预测，届时锂电池产量虽然还会远高于钠电池，但后者正在迎头赶上。

在下周的上海车展，汽车制造商和电池生产商预计将宣布在中国市场部分限量小型车上使用钠电池的计划。

钠电池目前最具直接前景的用途是电网，即由输电电线和电塔构成的网络。电网级电池的市场增长迅猛，尤其在中国。特斯拉本周表示，将在上海建厂，为能源供应商生产锂电池。

要做到储电量相等，钠电池的体积就得比锂电池更大。这对空间有限的汽车来说是个挑战，但对电网储能来说却不是问题。电力设施只需在太阳能板或风力涡轮机附近的空地上放置两倍体积的电池，就能实现锂电池到钠电池的转换。

2月，中国宁德，即将竣工的宁德时代车里湾生产基地。(photo:NYTimes)

随着世界各地的电力设施开始转向太阳能和风能等气候友好型能源，对大规模电池储能的需求也越来越大。这些电池要在有太阳和有风的时候储备能量，然后再用它们替代煤炭或天然气生产的电力。

山东是中国大省之一，在这里，一到傍晚用电高峰，电价会比中午高出20倍，然而在中午，电网里充满太阳能，远超工业和家用所需。电力公司可以依靠锂电池让可再生电力分配到更多时段。

但一些电力设施已经开始试验钠电池，比如中国西部的长江三峡集团。专门研究中国太阳能产业的顾问韩飞(Frank Haugwitz)表示，许多省份都出台规定，要求新建成的太阳能或风力发电站安装足够的电池，至少能储存10%到20%的发电量。

宁德时代已在福州等城市的电动汽车充电站安装小型货车大小的锂电池。半夜电价低廉时，或充电站房顶的太阳能电池板获得光照时，这些电池会自动充能，供前来充电的司机随取随用。宁德时代正在研究钠在此类场景的使用。

宁德时代充电站。(photo:NYTimes)

福州宁德时代充电站的大型锂电池。(photo:NYTimes)

与锂电池不同，最新的钠电池无需用上钴这样的稀缺原料，这种矿物质主要在非洲开采，其开采条件令许多人权组织深感担忧。新一代钠电池也不需要镍，后者主要产自印尼、俄罗斯和菲律宾的矿场。

不过，在中国在钠电池领域朝着领头羊地位迈进的同时，挑战仍然存在。首先就是从何处获取钠资源的问题。

虽然盐的储量十分丰富，但美国占全球纯碱易开采储量上的90%以上，而纯碱正是钠的主要工业来源。在怀俄明州西南部沙漠的深处，埋藏着大量形成于5000万年前的纯碱沉积物。这里的纯碱一直被美国玻璃制造业用作原料。

由于纯碱的自然储量稀少，加之不愿依赖美国进口，中国在以煤为燃料的化工厂生产合成纯碱。

中国合成纯碱行业曾经引发水污染危害。比如2016年发生在中国中东部地区的碱矿渣坍塌事件，导致汽车被冲走，一条主要河流也被污染。中国环境机构正在努力整顿该行业。

围绕钠的另一个问题在于锂的价格是否仍将高居不下。从2017年到去年11月，锂的价格翻了两番，但此后又下跌了三分之二。

也有人对钠电池的耐用性表示怀疑。咨询公司大屿山集团的电力行业顾问余德伟(David Fishman)表示，电力公司希望看到的是钠电池在实用场景中的长久性能表现，而不仅仅是实验室的结果。

但如今，余德伟和其他人都在密切关注钠电池的研发进展。对电池的需求正在快速增长，锂不太可能无限期地占据主导地位。

“是的，钠能够派上用场，”必和必拓的韩慕睿说。“而中国正走在推动这方面研究的最前沿。”

2021年，中国格尔木市的察尔汗盐湖。这片盐湖是提取多种矿物质的工业基地，包括锂、镁和钾。(photo:NYTimes)