拨款5000万美元，美国持续“发力”钠电

近日，据美国阿贡国家实验室官网消息，美国能源部 (DOE) 已拨款 5000 万美元在未来五年内建立低成本地球储量丰富的钠离子存储 (LENS) 联盟。

该联盟由美国能源部的阿贡国家实验室牵头，成员包括美国能源部的布鲁克海文国家实验室、劳伦斯伯克利国家实验室、太平洋西北国家实验室、桑迪亚国家实验室和 SLAC 国家加速器实验室。

除此之外，该联盟包括八所大学合作伙伴：佛罗里达州立大学、加州大学圣地亚哥分校、休斯顿大学、伊利诺伊大学芝加哥分校、马里兰大学、罗德岛大学、威斯康星大学麦迪逊分校和弗吉尼亚理工大学。在所有 14 个合作伙伴的参与下，LENS 将在培养新一代电池科学家和研究人员方面发挥关键作用。

LENS 联盟，剑指钠电

LENS 联盟旨在利用安全、丰富且廉价的材料开发高能量、长寿命的钠离子电池。该计划满足了美国减少对锂离子电池中有限且具有战略重要性的元素的依赖的迫切需求，为电动汽车技术更加可持续的未来铺平了道路。

LENS 得到了美国能源部能源效率和可再生能源办公室汽车技术办公室的支持，将成为美国能源部钠离子电池领域不断增长的研究项目的一部分，该项目包括对这种新兴化学物质在电动汽车和电网存储应用中的使用研究。

“未来的挑战是提高钠离子的能量密度，使其首先匹配并超过磷酸盐基锂离子电池的能量密度，同时尽量减少和消除所有关键元素的使用，”LENS 联盟和阿贡能源存储科学合作中心 (ACCESS) 主任 Venkat Srinivasan 表示。“重要的是，任何改进都不能损害其他性能指标，如循环寿命和安全性。”

阿贡国家实验室主任保罗·卡恩斯表示：“通过领导 LENS 联盟，阿贡国家实验室将推动钠离子电池技术的发展，并为创造出安全的能源未来做出贡献。我们在这一重要领域的科学专业知识和动态合作将增强美国的竞争力。”

目前，锂离子电池在全球汽车和固定式储能市场占据主导地位。然而，依赖任何单一的电池化学成分都会带来潜在风险，而当今主流电池的关键元素包括锂、钴和镍。钠是一种储量丰富的元素，可以提供更多具有成本效益的选择，从而降低风险并提高供应链的弹性。

据悉，美国生产了世界上大量的氯化钠（食盐）和钠，这成为给钠离子技术提供原材料和创新的基础优势。钠离子电池不仅可以在某些应用中取代锂，而且有可能消除钴和镍，从而提供更经济实惠且可持续的解决方案。

然而，钠离子电池单位重量和体积储存的能量较低，进而导致行驶里程较短，这是该类电池与锂离子电池竞争的“绊脚石”。

SLAC-斯坦福电池中心主任 Will Chueh 表示，要持续部署电动汽车，就需要经济实惠且可持续的电池化学技术。而LENS 的目标是将钠离子电池从一项有前途的技术转变为未来电动汽车的可行组件。

为了实现这一目标，阿贡国家实验室召集了一支来自国家实验室和大学的世界级研究人员团队，每位成员都拥有丰富的钠离子电池研究经验。他们将共同努力发现和开发高能电极材料，改进电解质，并设计、集成和基准测试电池单元。

伯克利实验室材料科学部高级研究员 Gerd Ceder 表示，钠离子电池可以在社会对廉价能源存储的需求中发挥重要作用。新材料发现、先进制造和特性领域的基础研究对于开发和部署具有竞争力的钠离子电池技术至关重要。

美国，在钠电领域“铆足了劲”

早在2020年，在美国能源部公布的对电池研究计划的布局中，就表示要发展钠离子电池技术，还宣布了一项名为“下一代钠电池化学研究”的倡议。

今年9月，美国能源部（DOE）就宣布向 14 个州的 25 个选定项目提供超过 30 亿美元的资金，以促进在美国国内生产更先进的电池及电池材料。

具体来看，美国能源部（DOE）表示，选定的项目涵盖整个供应链的战略环节，建设和扩建商业规模的设施以提取和回收关键矿物，包括锂、石墨和锰，以及制造组件。这些组件是电池供应链中最重要的组成部分，如电解质盐、固态电解质、隔膜聚合物、正极和负极材料，这些对于建立强大而可靠的能源供应链至关重要。

选定的项目还涵盖传统和下一代锂离子化学以及非锂离子技术，此举为了确保美国拥有多样化的国内电池技术组合。而钠离子电池作为近年来相对火热的非锂离子技术之一。

其中，Natron Energy、Peak Energy、Unigrid Battery等一众美国企业在钠电方面已有相关布局。

■ Natron Energy

Natron Energy成立于2012年1月，创始人Colin Wessells是斯坦福大学博士。

融资方面，此前美国能源部先进能源研究计划署（ARPA-E）通过“具有未开发潜力的领先能源技术关键进展种子计划”（SCALEUP）为Natron提供了1980万美元。值得一提的是，ARPA-E于 2012 年就为 Natron 提供了第一笔资金，随后于 2020 年提供了额外资金。此外，该公司还获得了雪佛龙和 Nabors Industries 等战略客户的投资。

今年8月，Natron Energy宣布计划在美国建造第一家钠离子电池超级工厂。

该工厂将位于北卡罗来纳州埃奇库姆县，预计满负荷情况下每年将生产 24GW钠离子电池。这座工厂占地近 120 万平方英尺，位于金斯伯勒（Kingsboro）大型工业区（占地 437 英亩）。

据悉，该工厂总投资额将近 14 亿美元，部分资金来自该州经济投资委员会批准的就业发展投资补助金（JDIG）。

该工厂将使 Natron 目前的产能扩大 40 倍，加速该公司的技术商业化，同时在满负荷运营的情况下为当地提供 1000 多个高质量的清洁能源工作岗位。

产能方面，除了北卡罗来纳州的超级工厂外，今年5月消息，Natron还宣布位于密歇根州荷兰的钠离子电池制造工厂开始商业规模运营，这也标志着美国首次实现钠离子电池的商业化生产。

据了解，在满负荷生产时，密歇根州荷兰工厂预计每年生产600兆瓦的钠离子电池。按当时计划，Natron将于 6 月开始为数据中心提供电池，然后向广泛的终端市场出货，包括工业移动性、电动汽车快速充电和电信。

Natron 的电池是目前市场上唯一获得 UL 认证的钠离子电池，将广泛应用于工业电力领域的客户终端市场，包括数据中心、移动、电动汽车快速充电、微电网和电信等。与其他电池技术相比，Natron的钠离子电池具有更高的功率密度、更多的循环次数、美国国内供应链和独特的安全特性。

Natron 获得专利的普鲁士蓝电极存储和传输钠离子的速度更快，内阻比目前市场上任何其他商用电池都低。该公司的电池化学成分在充电和放电过程中呈现零应变，循环速度是传统锂离子电池的 10 倍，循环寿命超过 50,000 次。

Natron 的普鲁士蓝基于铁 (Fe) 和锰 (Mn) 的混合物或纯锰，这意味着 Natron 的电池永远不会面临传统锂离子电池或其他需要镍和其他昂贵矿物质的钠离子技术所带来的供应链挑战。此外，Natron 的电芯、模块和电池由铝、铁、锰和钠电解质等商品材料制成。

■ Unigrid Battery

Unigrid Battery 成立于 2021 年，由 Darren H. S. Tan 博士、 Erik A. Wu 博士共同创立，是加州大学圣地亚哥分校孵化出的创业公司，致力于开发先进的钠离子电池，为新兴的储能和电动汽车应用提供支持。UNIGRID 相信钠离子电池在未来能源格局中将发挥重要作用。

值得一提的是，Darren H. S. Tan 博士和 Erik A. Wu 博士均受电池领域知名人物Zheng Chen 教授和 Shirley Meng 教授的指导。

今年10月，Unigrid Battery获得了 LG Technology Ventures 的投资，具体投资金额尚未披露。

■ 《钠离子电池产业月刊·2024年10月刊》（点击订阅）

据悉，本轮融资将用于Unigrid Battery加快产品商业化进程，并在现有行业合作伙伴关系的基础上，将其技术应用于储能和电动汽车领域。

UNIGRID 看到了钠离子电池在美国储能市场的机会，迅速扩大规模并生产了他们的第一款产品——第一代圆柱形电池。

去年年底，Unigrid就收了钠离子电池的首批商业 MWh 级采购订单。当时消息，该电池的第三方测试和验证已经完成，有望在今年向客户交付 MWh 数量的先进钠离子电池。

基于该订单，今年6月，Unigrid完成了1200万美元的A轮融资，本轮融资由Transition VC和Ritz Venture Capital领投，Union Square Ventures和现有投资者Foothill Ventures也参与其中。公司计划利用这笔资金加速和扩大电池生产，以满足电动出行和固定储能市场的MWh级客户订单需求。

不同于当前大多数钠电企业采用硬碳负极的设计，UNIGRID 的钠离子电池采用专有的合金负极技术——锡负极，成功突破能量密度瓶颈，体积能量密度是传统钠离子电池的两倍，甚至超越了磷酸铁锂（LFP）电池。

今年6月，UNIGRID在行业会议上展示钠离子电池锡负极的最新研究成果，Darren Tan 博士全面分析了他们在锡负极方面的工作，强调了彻底改变钠离子电池性能的潜力。研究表明，与传统的硬碳负极相比，锡负极具有高比容量、出色的可回收性和优异的导电性。具体来说，用锡制成的电池可以小得多，这对许多应用至关重要。

值得一注意的是，美国另一家初创公司 Nanode Battery Technologies 在锡负极方面也颇有建树。Nanode 开发的创新锡合金负极具有出色的快速充电性能，在六分钟的极速充电和放电循环后实现了惊人的 94% 的容量保持率。

锡合金负极解决了硅常见的故障模式，如体积膨胀导致的粒子开裂、活性物质损失和容量退化等。

■ Peak Energy

Peak Energy成立于2023年，由来自特斯拉、Northvolt和Enovix的行业资深人士创立，致力于为电网开发低成本、千兆级储能技术。

今年7月，Peak Energy宣布已获得5500万美元（约4亿元人民币）的A轮融资，以扩大电网规模钠离子电池的生产。

据悉，本轮融资由淡马锡旗下投资平台Zora Innovation领投，Eclipse、战略合作伙伴TDK Ventures以及新投资者Lachy Groom、Tishman Speye、TechEnergy Ventures、Doral Energy-Tech Ventures和DETV-Scania Invest等参与跟投。

除此之外，去年10月，Peak Energy还宣布获得了一轮1000万美元种子基金，由风险投资商Eclipse公司领投，另一家风险投资商TDK Ventures公司也参与其中。

按照商业化计划，Peak Energy计划于2025年交付首批系统，本次融资的部分资金将用于建造一家美国工厂，预计该工厂将于2026年开始投产。

Peak Energy联合创始人兼首席执行官Landon Mossburg曾表示，与锂离子电池的8000次相比，钠离子电池可以持续多达15000次循环。

然而，钠离子电池在能量密度方面不及锂离子电池，似乎难有机会在电动汽车上替代锂，但在储能方面可能会提供更具性价比的解决方案。因此，Landon Mossburg认为钠离子电池将是大规模储能的一大进步。

End.

钠离子电池因其独特的优势和广阔的应用前景，已经成为国内外关注的热点。美国更是持续“发力”钠电，在政策加持和技术迭代“双涡轮”驱动下，有望推动钠离子电池的普及和规模化应用。当前，钠电产业化的关键就是找到合适的应用场景，伴随着钠电产业链上下游企业的协同，从材料到技术到制造再到整个供应链将会进一步完善，钠电也将迎来新一轮的爆发。