2024光储端信|| 中兴通讯张长岭：钠离子电池通信储能领域应用机遇与技术展望

数字储能网讯 ： 4 月 27-28 日，由中国化学与物理电源行业协会主办的中国光储端信协同发展大会在重庆国际博览中心召开。

此次大会以“ 协同创新 融合发展 ”为主题，设置开幕式暨碳达峰高峰论坛、工商业储能与车网互联专场、光储氢协同发展专场、储能系统集成与智能安全预警系统专场、人工智能与碳足迹专场五个专场论坛。

来自行业主管机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的 300 余家产业链供应链企业参加了本次大会对话与交流。

中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国储能网与数字储能网联合承办，中国化学与物理电源行业协会储能应用分会专家委员会提供学术支持。

4 月 27 日下午， 中兴通讯股份有限公司储能产品规划总工程师张长岭 受邀在大会开幕式分享主题报告，报告题目《 钠离子电池通信储能领域应用机遇与技术展望 》。以下为报告主要内容：

张长岭 ：各位来宾，各位领导，各位专家，下午好！今天我很荣幸为大家介绍一下中兴通讯在钠离子电池领域主要的应用。报告分三部分，首先是回顾一下钠离子电池发展的概况。 2022 年是钠离子电池爆发的一年，这一年锂离子电池出现了价格暴涨，当时碳酸锂价格增长近 100% ，钠离子电池成为电化学电池焦点，这个背景下看到电化学领域对更具有成本稳定性和成本竞争力的新兴电池的迫切性，这时候钠离子电池就应运而生。钠离子电池和锂离子电池基本上同期而生，在 1970 年代这个电池都是一起问世，但是在这期间发生过一些技术障碍难以突破，所以只是在 2010 年之后又重启，尤其是锂离子电池快速高起的时候它就迎来了机遇。截止到 4 月份，现在碳酸锂的价格回到了 10 万左右， 30 万 50 万好像又是遥不可及了，那钠离子电池是不是还更有成本竞争力呢，我们判断长期来看钠离子电池有它发展的空间。首先是本身在钠元素仅次于铁，远高于锂，最终形成它的组成成本，一定是低于锂离子电池的，长期来看一定是这样。第二，从一个国家的资源安全角度来看，我们都知道锂离子电池的锂矿主要是在澳洲，钠离子电池的发展安全性非常有价值，钠离子电池在长期来看也是具有极大的发展潜力。

国家从政策层面和行业标准层面纷纷出台相应的动作来推动钠离子产业的发展，在去年的 11 月份，化学物理电源协会推出第一个钠离子行标发布了，中关村储能产业技术联盟也正在修订两个标准中，可以看到从本身技术的发展，政策的支持还有行业标准的支持方面都是得到了很好的一个回应。为什么钠离子电池能够脱颖而出，首先是由于成本特性，左上图是一个分析，和锂离子电池的 BOM 成本来讲，有 30% 的成本优势，我们做过探讨，是基于大概碳酸锂 20 万每吨价格的时候做的价格对比。主要成本优势，一方面是正极材料不需要这么多的贵金属，负极材料不需要石墨化，又能节约一部分成本，这是在 BOM 成本上钠离子电池本身就有优于锂离子电池的优势。可以看到下面两张图，碳酸钠和碳酸锂价格的波动对比，碳酸锂的波动性是非常可怕的，超过 10 倍的波动，碳酸钠在过去的 5 年之间最大的波动就是不超过 3 倍，基本上都是从 1 千到 4 千的概念。对比 2023 年的数据，可以看到碳酸钠的波动只是 2 千到 3 千的幅度。所以钠离子电池的成本特性上是具有非常大的潜在优势的。

再看钠离子电池本身的电化学特性也有明确的优势，首先是低温特性，在零下 20 度零下 40 度放电的电量远大于锂离子电池的。行业应用来讲也比较注重低温的充电性能，锂离子必须在 0 度以上充电，但钠离子现在推出的版本基本上可以满足零下 10 度，可以小电流充电， 0.1C 的电流充电，可以保证能正常运行，并且还在做进一步的改良，希望能实现零下 20 度的充电，这样就拓展了钠离子电池的应用场景，也能解决低温环境下温控设备带来的能耗。第二是倍率特性，已经得到明显的验证，在钠离子电池的 4C 甚至 6C 特性都相对比较稳定，在 4C 条件下基本上百分之百放出电量。第三是安全特性，这一点是业界还在做更多的验证，因为当前整个钠离子商业化的适用总体规模还是相对小一些，很多数据不够充分，但是我们已经看到一些相对比较明确的结论。第一，它的过放电特性，因为负极可以采取铝箔，所以过放电甚至到 0V 的时候，储存 1 个月的时间，性能基本不受影响，提升运输存储安全性。片装析钠，能量密度较低，释放热量相对少，性能更稳定， SOX 预测更准，热失控温度更高。

钠离子电池展现出了一定的劣势，首先是能量密度低，业界现在主要是三条路线，但当前商业化最快的还是存传氧化物，比能量密度和体积能量密度都是相对比较低，和锂电池差距不大，当前还有 20% — 30% 的差距。循环寿命目前基本上是 2 千次左右，锂电池基本上是 1 万了，所以这方面还是有一些差距。

结合钠离子电池的优劣势特性，可以看到它的应用场景相对划定了，对于空间要求不能特别高，要求能量密度特别高的是不太适合，同时对成本和安全特性方面有更高的诉求，这些场景更有利于推广钠离子电池，业界基本上比较赞同在三个领域展开钠离子快速的推广。第一是大规模储能，目前集中在工商业储能，对密度要求不是特别高。第二是低速交通工具领域，包括二轮电动车以及低速的电动汽车，第三就是通讯行业。下图是一些机构对钠离子电池运用规模做的预测，预计 2025 年我国钠离子电池储能新增容量为 19GWh ，但现在来看这个节奏会放缓一些。

看一下实际的钠离子电池在通信储能领域具体有哪些应用机会。首先从客户出发，运营商加入了节能减排减碳目标，制定了 30 、 60 节能减排的计划，当前绿色节能都成为运营商的焦点。为了实现这个目标，不仅仅要设备的能耗，更多的要从系统的层面要，也要从网络能耗级别，系统的能耗提升，这对储能系统提出更高的要求，不仅自己要实现智能化，能对自己的状态感知，你的调控精度更为灵敏，对自己生命周期的能耗也要能够得到最优的控制。

全球储能这一块的规模来说，我们做过一些判断，基于 5G 的发展，考虑到一定的旧电池替换以及新建站点，每年储能的应用是有 250 亿左右的规模，结合到具体的场景，大部分的备电场景都可以用钠离子电池来替换铅酸的，因为空间占用、寿命、可维护性方面都优胜于铅酸。在其他的场景是可以和锂电形成互补应用。但对于极简站，空间占用少，重量轻，大倍率放电，一般锂电池解决方案更好，现在客户提出不同的要求，要求更短半小时的备电，就要求 1.5 、 2C 的放电，这时候钠离子优势就发挥出来了。

我们具体看一些应用场景，首先是备电应用场景，本身不需要电池往返充电，只是需要在停电的时候及时顶上去、，这种维护的级别也比较高，维护团队能快速的在 2 — 3 小时之内把故障修复，这种地方基本上电池就是一个备电应用。这时候更多的就看投入，我投资设备成本能否进一步降低，所以钠离子对这个场景可以很快的实施，基本上 100Ah 电池为主。第二个是低温应用场景，更多的是在低温的环境应用，可能需要涉及到零下 20 度甚至零下 40 度的应用，这时候希望他能在零下 20 度甚至 40 度放出更多的电量，相当于我配置电池的容量可以减少，可以节约客户的投资成本。第二，我在零下 20 度的时候还能够充电，这时候就不需要配备加热器、空调这样一些温控设备，可以节约运营商运维的能耗。第三，就是一些偏远站点，这些站点市电就不是特别好，这些站点一年有季节性的应用，或者只是在个别的热点时间才会需要应用，有一段时间断掉了，对整体的服务来说没有特别大的影响，这种站点电池断电以后有可能没法及时充电，就会存在过放电的风险，如果电池过放电以后性能马上就损坏了，也就是产品要进行重新的投资，这就对客户带来了挑战，那钠离子电池的过放特性就可以保证，我发生了过放以后其实还是可以快速的恢复，对性能没有特别大的影响，这就保护了客户的投资。

最后是高倍率放电的应用，部分的客户所在的市电应用非常好，包括中东还有德国，我们的客户有一部分场景设备完全不做备电，这时候他只需要半小时的备电，如果只用锂电 50Ah 的话，如果需要半小时备电，就需要电池放出更大的电量，可能需要配备更大的容量，但如果用钠离 2C 的放电，用 50Ah 的钠电来替代 100Ah 的锂电，这样的优势就更加突出了。 结合分析做了一些验证，在吉林长春试验局低温性能测试，当时在 2 月底还有零下 18 度的最低温，自身带了两节铅酸电池，同时设备功耗就是 50A ，首先是低温的放电充电，放电是 OK 的， 0.1C 充放电可正常工作，智能 BMS ，可以实现与铅酸电池混用。钠离子电池充放电能力特别优秀，低温的充放电明显的优于普通的磷酸铁锂的，大倍率放电能力强，安全性相对的具有潜在的安全优势。总结，钠离子电池本身最大的特性是成本的优势，但在成本的比较优势还不是特别明显的时候，我们可以优先去挖掘低温特性，高倍率特性和安全过放电能力，来在一些细分领域优先实现钠离子的应用。

总结一下钠离子电池技术发展，当前钠离子电池发展存在一些挑战，体积能量密度比锂离子电池低 20% ，客户提出过要求，还是希望能做到 50 、 60 电芯能做到 100Ah 。第二是低温特性希望继续挖掘，我今天去转了一圈，有一些厂家已经做到了说零下 20 度可以 0.1C 或者 0.2C 的充电，但成本上升非常多，就希望在这些方面，在成本有所控制的情况下，再实现这个突破，零下 20 度也实现小电流的充电。第三希望拓展更多应用场景，在循环应用场景下也能够拓展应用，能实现 3 千到 6 千次的循环应用。最后希望更多的确定安全特性，这样我们在核心机房等等更为关键的场景也能应用钠电。结合伙伴提出的规划，我们看了一下对电芯技术发展做出展望，从能量密度这一块的提升还是比较明显，基本上在 25 年以后会比较接近锂离子电池的技术指标，循环寿命相对更乐观一些，寿命调整有锂离子电池的技术积累，这一块实现会更乐观一些。

其实有了电芯的发展之外，我们要做完整的电池包，这里面还需要智能 BMS 技术的配套，在三方面做进一步的优化：第一大电流充放电技术，基本上以 100A 为主做 1C 的充放电，对 2C 应用就希望有 200A 到 300A ，能实现更大的电流。第二希望更高精度实现调控，一方面是一些检测技术，另外还有更多的算法需要优化。最后是快速响应技术，未来在用户侧虚拟电厂可能会成为很重要的应用，满足核心机房应用、虚拟电厂调频应用，安全策略优化，系统级设计， EMS/BMS 算力分配。

以上是我的报告，感谢大家的聆听，有问题可以找我沟通。