钠离子电池技术发展现状与挑战

Natron的关闭并非钠离子电池的终结

某中心位于加州圣克拉拉的钠离子电池初创公司Natron Energy因资金问题于9月3日停止运营。就在一年前，该公司还因计划在北卡罗来纳州建造首座价值14亿美元的工厂而登上头条，该工厂计划生产高达14吉瓦时的钠离子电池。

专家表示，不应将Natron的关闭视为美国新兴产业的预兆，但他们承认西方在钠离子电池领域落后于中国，中国正利用其在锂离子电池领域的主导地位推进钠离子电池制造。

资金压力与创新速度

某机构研究教授、锂离子电池咨询公司E-KEM Sciences首席技术官K.M. Abraham表示，像Natron这样成立于2012年的美国钠离子初创公司往往依赖资助者的善意。当资助时间表超过创新速度时，这会给公司带来挑战。

"公司无法足够快地取得进展以跟上投资者施加的压力，"他说。

Natron开创性的普鲁士蓝电池

直到最近，Natron仍被视为美国钠离子市场的领军者。该公司部分吸引力在于其开创性的低成本电极方法。该公司使用普鲁士蓝（一种存在于颜料和染料中的色素）为其三个电池系统制造阴极和阳极。除了材料成本低之外，普鲁士蓝的化学结构具有大孔隙，有助于促进电极之间更快的离子传输。

某机构钠离子电池初创公司Mana Battery联合创始人兼首席执行官Tyler Evans表示，Natron是世界上第一家将使用普鲁士蓝的钠离子电池商业化的公司，考虑到中国的电池制造实力，这是一项真正的壮举。

目标市场与挑战

该市场包括电网存储、数据中心电源备份和电动汽车充电站——这些大规模固定应用中，安全性和成本等属性比能量密度更重要。Natron在这一领域的成功，包括其在北卡罗来纳州建厂的计划，引发了关于钠离子是否能成为锂离子电池直接替代品的问题。

但Evans表示，在建立生产线的同时扩大低能量密度产品的规模是昂贵的。"如果你考虑建立一个制造设施，想要生产1吉瓦时的电池制造能力，如果每个电池的能量密度非常低，生产该容量需要更多的生产线，"Evans说，这意味着在已经资本密集的事业中需要显著更多的资本和运营支出。

技术进步与最终关闭

2023年，Natron的系统进入市场。该公司与Encorp合作，为工业应用部署了行业首个多兆瓦级电力平台。一年后的2024年，Natron在密歇根州荷兰市开设了美国首个商业规模制造设施，为数据中心提供储能。某机构能源部的ARPA-E计划向Natron提供了1980万美元，作为3亿美元设施升级的一部分，以从锂离子电池制造过渡到钠离子电池制造。该设施于9月3日与Natron的加州总部同时关闭。

钠离子与锂离子电池成本比较

某机构STEER倡议创始人兼团队负责人Adrian Yao是2025年1月一篇评估钠离子电池在技术和成本方面如何与锂离子电池相媲美的论文的作者。

虽然他对Natron的技术和产品印象深刻，但他表示，该公司可能在其为自己开辟的数据中心市场利基方面领先于曲线。"超大规模运营商现在主要关注的是连接和建设数据中心，"Yao说。“我认为这个周期的时间可能为时过早，不幸的是事情并不总是成功。”

行业前景与挑战

Natron加入了斯坦福分校分拆公司Bedrock Materials，成为今年第二家关闭的钠离子公司。Bedrock将其4月关闭归因于市场和创新挑战。

"电池业务非常困难。有很多墓碑，"某机构初创公司Acculon Energy总裁兼联合创始人Andrew Thomas说。与Natron不同，成立于2022年的Acculon采用更传统的层状金属氧化物和其他钠化学物质。

Thomas表示，正是这种区别使得很难根据Natron的关闭对美国钠离子电池行业整体得出结论。比较不同的钠离子化学物质，如普鲁士蓝或层状金属氧化物，就像比较苹果和橘子。

"我不认为一次失败代表一个国家无能，但考虑到中国的安装基础，我们处于显著劣势，"Thomas说。

中国在电池制造中的主导地位

中国长期主导电池行业，钠离子电池也不例外。根据国际能源署的数据，如今，中国生产全球销售电池的75%以上。在钠离子方面，像CATL这样的开发商已经进入第二代电池，于4月推出了面向电动汽车应用的Naxtra品牌。

Yao表示，他希望看到美国更加专注于提升其制造实力以与中国竞争。"我对西半球在思考和痴迷于试图通过创新解决问题的更广泛批评是，我们过于关注技术，"Yao说。“我们制造经验很少…我们的良率极低，我们的劳动力没有经过培训。”

像Evans和Thomas这样的创始人对他们的前景持乐观态度，因为对电网存储、数据中心和低成本移动应用不断增长的需求推动了对他们表示钠离子电池在温度范围、安全性和成本指标方面独特适合支持的应用的需求。在制造方面，Mana正在借鉴中国的经验，与现有制造商合作以扩大生产。

Evans表示，目前美国对这种合作伙伴关系有需求。“我认为这是一个特定于钠的商业化甜蜜点。”
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