星恒电源：电动两轮车用钠离子电池的开发及产业化

星恒电源股份有限公司 钠电负责人 谈亚军

尊敬的各位专家，大家下午好。下面由我代表赵院长介绍一下我们公司钠电产品产业化的推进进展。

报告分为三个方面，有关的背景之前王教授讲的比较多了，我就直接带过了。我们认为钠电池的技术是两轮车未来的重要方向之一。2023年也会在两轮车这个领域率先推广开来。原因主要包括以下几个方面，第一个是它的原理。目前它的原理跟锂电非常相近，在充放电的过程中钠的脱嵌，两者之间的主要差异还是集中在主材上面，包括正极，目前主要的技术路线包括层状、聚阴离子以及普鲁士蓝。第二块是负极，负极可能大家相对还是比较一致，产业化用的主要还是硬碳，另外正极和负极的箔材，钠电主要用的是铝箔，这个也是它的优势之一。

从发展历程来看钠电跟锂电都是从二十世纪七十年代发展开来，当时由于钠电整体的性能还是弱于锂电的，尤其是它的能量密度相对是比较低的，一直没有得到产业化的推广。随着近几年碳酸锂价格的不断上涨，这给了钠电一个很好的发展窗口，越来越多优秀的企业以及资本进入钠电的产业化推广中来。星恒电源是从2020年开始钠电技术的预研工作，在2022年的时候我们开始致力于钠电的产业化推广。截止到目前为止我们也获得了一些成绩，后面会做介绍。

钠电池的资源是比较丰富的，地壳中钠元素的含量是锂元素含量的1300多倍。作为钠电池的正极材料，除了目前的贵金属镍以外，其他的比如铁、锰、铜是相对比较便宜的。另外它在地壳中的元素也是比较丰富的。作为钠电池正极材料的钠源碳酸钠价格也是比较便宜，长期来看相对还是比较稳定的，这就保障了钠电池的成本优势以及未来的战略优势。

我们可以看整个锂电的发展历程，它的成本变化趋势。它的下降趋势其实是呈指数级的，到目前它的成本可能只有最初的百分之一都不到，尤其在产业化推广的初期，它的成本下降幅度是非常大的。钠电现在还正处于产业化的推广初期，所以我们认为钠电的降本预期其实非常明确的。从长远来看，它跟锂电相比有比较明确的成本优势。

回过头来我们再看一下钠电池整体的电性能。至少从目前来看，能量密度相对还是偏低一点，行业内的平均水平是在120到140这个区间内。其他的电性能依我看可能是没有一个明确的短板的，反而是在成本端，在倍率性能，在低温性能以及在安全性能方面有它自己的优势。综合以上的内容，我们预计在2025年，钠电池在两轮车领域的渗透率可能会达到20%以上。

第二部分，汇报一下我们公司钠电产业化开发的进展以及产品的信息。上面也有提到，星恒是从2020年开始做钠电的预研工作，当时主要聚焦于钠电的正极材料和负极材料，也初步制备了一些电芯。我记得当时在2020年的时候我们做出来的电芯循环80%就能做到1000次左右。在2020年到2021年我们结合公司的产品做一些定向的开发，包括产品的试制、电性能以及安全性能的测试。当时我们电芯也装了一台车做了一些路测，主要看了一下它骑行的感受。2022年我们把工作重心主要放在工艺放量验证上面，因为大家可能还是比较担心钠电实际放量生产过程中是否会遇到一些比较重大的问题，跟现有的锂电产线能否共线。我们的结论是它可以完全跟现在的锂电产线共线，当时我们生产了几万只电芯，也是为了提前识别过程的风险，做一些规避。

去年年底到今年，我们的主要工作自然而然就落到成本的控制，还有供应链的管理以及市场的推广。我们在2022年8月份陆续给国内两轮车的一些头部公司送一些样品，至少到目前来看他们的整体反馈还是相对比较良好的。上面有提到我们在2022年5月20号，第一代钠电产品当时装了一台车，当时的容量还只有14安时，能量密度在90Wh/Kg，还是比较低的，但是当时的续航里程已经能够跑到50公里。

专利方面星恒也有自己独立的知识产权，授权专利5篇，16篇实审专利在授权中。在正极、负极以及电解液这些主材上面，我们也是基于目前两轮车市场特有的应用场景进行专项开发。比如正极，我们还是跟一些正极材料厂聚焦于相结构以及一些组分的调整，主要是改善它在低SOC下的低平台，也就是想提高它的平台，弥补它在低SOC下动力不足的缺陷。负极方面，我们还跟一些头部的负极材料厂家，对一些生产工艺进行调整，包括材料的参数进行调整，主要还是想提高整个材料的性价比。负极端主要还是一些去溶剂化，提高离子的电导率，提高它的低温性能。

星恒的电芯结构主要是小方形叠片，我们认为这个小方形叠片对于目前的钠电池而言相对是比较友好的。因为我们都知道钠电池在目前的开发过程中遇到的主要问题，第一个是产气，第二个是在充放电过程中以及长期使用过程中比较大的应力变化，以及在SOC相对比较低的情况下，它比较大的直流内阻。我们的结构对于内阻的降低，对于界面的改善其实都有一定的促进作用。

在1月12号我们公司顺势推出了我们的钠电产品——超钠F1。目前单体电芯的1C循环性能现在跑了1300多圈，容量保持率在85%以上。按照这个循环趋势跑预计能够跑2000次左右，是能够远远满足至少两轮车的应用场景的，能够满足五年的质保。同时我们的产品还能够支持2C的快充快放，大家可以从左边这个图里面看到，它的恒流比相对是比较高的，在充电速度端能够提升15%。在不同倍率下的放电以及放电的容量，和放电过程中的电压基本上是没有什么变化的，这个是体现它整体的放电动力学是非常好的，对于一些倍率要求比较高的应用场景其实是比较匹配的。

在低温方面，我们也做了一些工作，大家可以看到，它在零下20度容量保持率还能接近90%。在零下40度还能够正常工作，所以它的整体工作温度区间其实是比较宽的，在零下40度还能够放出60%的容量。而且以上这些数据还是基于我们截止电压是在2.0V，我们把这个截止电压往下探，做了1.8V、1.5V，放出来的容量还是比较大的。钠电的SOC-OCV曲线斜率是比较明显的，无论是对两轮车还是汽车的电量精准控制其实是有一定的帮助的。我们也不能只是提它好的地方，它没有明显的电压平台也会带来另外一个问题，在低SOC下它的动力会相对比较弱，我们在这块也做了一些工作，包括一些组分的调整，也获得了一些比较好的效果，包括平台电压的提升等等。

由于钠电的正极跟负极用的都是铝箔，所以在充放电过程中以及在长期使用过程中是不会出现铜离子的溶解以及析出的，所以它是不怕过放的，这样就带来我们在运输过程中是否可以把整体的钠电电量放到0V来运输，来确保它的安全。客户在使用过程中再把它激活，我们也做了一些试验，包括不同电压区间的循环，当时我们做了2.0V到3.9V，以及0V到3.9V的循环，当时跑了100圈循环发现这个循环趋势是没有变化的，最终电芯拆解的界面也没有什么异常。过程中我们也关注了低压下或者0V的电芯在存储过程中的容量变化以及内阻厚度变化，是否会有一些异常，从右图可以看到实际是不会有什么明显的异常的。能说明大家提的钠电能否在低压下或者在0V存储，其实这个是可以实现的。我们的产品初期也是按照国标的要求做了各项的安全认证，包括1.5倍的过充我们是加严的，还有一些挤压、针刺测试都是能够通过的，说明它整体的安全性能相对目前的锂电，尤其是一些三元材料还是有些明显的优势。

大家都知道两轮车对成本、对价格是非常敏感的，所以我们在开发初期特别关注成本。我们认为成本优势是它整体能够出来的初期逻辑，所以我们在初期的时候对钠电整个的成本构成，跟我们的锂电产品进行了全方位的对比。我们认为无论是目前碳酸锂的价格还是未来碳酸锂价格的趋势变化，钠电相对于锂电有20%的成本优势是可以做到的。这个成本优势的来源主要还是正极材料、箔材等等。

总结一下。我们的产品具备以下六个优势，包括比较长的寿命，能够满足五年的质保；比较快的充电速度；超高的性价比；比较长的续航；精准的电量显示以及可靠的安全性能。我们推出了两款钠电产品，在电动自行车端的4820，电摩端的7236，针对不同的客户需求。

最后简单介绍一下我们公司。星恒电源成立于2003年，是首批国家高新技术企业。前期的技术是依托于中科院物理所，目前覆盖的业务领域比较宽，包括轻型车、新能源车、储能以及其他的动力应用。在我们公司整个发展历程中也是不断在扩展我们的应用领域，积极的承担国家级、省级的项目。在2006年我们开拓了国内电动自行车市场，一举成为了电动自行车领域的领导品牌。2009年我们成立了欧洲办事处，装配的电动自行车也是作为国礼送给前总统奥巴马。2014年进军电动汽车市场，2022年电动汽车装机量突破20万套。未来我们还会有无限的可能。基于我们的优质产品以及服务，赢得了国内知名伙伴的信任。截止到2022年9月，轻型车电池销量目前已经突破2300万组，在电动汽车端销量也超过了20万套，产品在市场上经历了19年的验证。连续四年是轻型车锂电池全球销量第一，2021年市场占有率达到了44%。2022年市场占有率还在不断的提升，接近了50%。我们在欧洲和印度市场的锂电份额一直是保持前三的地位。

产能端方面，目前苏州加滁州整体产能在10GWh，盐城工厂也在建设中，规划产能10GGWh，建成之后星恒将具有20GWh的产能，能够全面保障电池的供应。苏州目前是我们的总部，在滁州也有自己的子公司，包括生产基地，以及我们成立的城满电能源科技公司和新材料公司。我们在四川青源建立了正极材料的生产基地，主要是为了保证原材料的稳定供应。海外市场我们在荷兰跟印度也有自己的子公司，主要是想保障海外业务的稳定运行。目前我们在全国有20个比较大的办事处，1000+授权服务网点，能够保证很好的售后服务。我们自己开发的第四代智慧云检测仪，能够在3分钟之内识别问题点，当天就能够得到赔付，也是切实的解决了消费者遇到的问题。

以上就是我的全部内容，感谢大家的聆听！

来源：真锂研究