近期,随着中科海钠(阜阳)全球首条GWh级钠离子电池生产线产品下线,市场再度聚焦钠离子电池发展。
在锂价持续高位的背景下,钠离子电池“上位”呼声高涨。陈立泉院士表示钠离子电池的成本有望低于磷酸铁锂电池20%以上;宁德时代则称有望推出500公里续航的钠锂混搭技术。
多家行业机构认为,在行业标准立项、成本优势、产业项目加速落地等多重因素影响下,钠离子电池产业化日趋临近,2023年或将成为钠离子电池的产业化元年。
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钠离子电池为何能上位?
众所周知,新能源汽车增速极快,但也使得镍、钴、锂等能源金属成为极其关键的矿产资源,价格也水涨船高,连连掀起涨价潮。
以锂金属为例,锂价在前段时间再次突破想象,超过60万元/吨,这段时间其价格仍围绕60万元大关反复上下。根据数据统计,锂价自去年年底以来,已经涨了1057.7%,直接涨了10倍以上,创下了历史最高纪录。
锂作为现在动力电池中最为关键的原材料,其价格如此疯涨,导致了新能源汽车价格持续高居不下。长安汽车董事长朱华荣甚至直言称:“今动力电池的价格疯涨已经威胁到了整个新能源汽车产业的健康可持续发展。”
在此背景之下,新能源企业找到锂电池的平替材料——钠离子电池。
首先,看看钠离子电池的优点:
1、理论成本低。因为钠的地壳储量非常丰富,比锂储量高了3个数量级,价格上也相差甚远。
2、导电性好,充放电快,可以用低浓度的电解液。
3、安全性好。钠的活性比锂稳定,安全性更高。
4、工作温区宽松:在-28摄氏度环境下也能保证90%的放电,这是锂电池做不到的。
其次,再来看看钠离子电池的缺点:
1、续航差:因为质量能量密度低,因此无法长期续航,这也是钠离子电池相比锂电的一个致命的弱点。
2、体积大:同GWH的钠离子电池的体积是锂电的两三倍。
3、循环次数低:这就注定了钠离子电池的寿命比锂电短得多。
但是这并不影响钠离子电池的实际应用。
因为钠离子电池与锂电的性能和成本不同,因此适合的落地应用方向也不同。
锂电池多数应用于中高端电动乘用车。而钠离子电池更多应用于两轮和三轮电动车,还可以应用于低端乘用车(比如五菱MINI)。其次,钠离子电池以其低成本优势,可以逐步取代锂电而应用于大规模的储能电站,如今,钠离子电池在储能领域的应用示范项目已在上海超碳中心落地。
分析认为,从资源和成本的角度出发,钠离子电池的落地最有可能用作大规模储能的电池体系。
钠离子电池装车有多远?
虽然,钠离子电池的前景美好,值得注意的是,目前钠离子电池的产业化仍有诸多痛点问题需要解决。业内人士认为,目前钠离子电池产业化有四方面需要解决的问题,一是关键材料性能有待提升,材料体系尚未完全确定;二是生产工艺技术成熟度不够而且尚未出现规模效应;三是技术标准有待制定,钠离子电池产业规范化需要推进;四是钠电池整体还处于研发和产业化初期阶段,生产设备是锂电池设备改造而成,没有专业化的钠电池生产设备;五是钠离子电池的理论低成本尚未到来。
据介绍,国内钠离子电池产业化瓶颈问题还在于钠离子电池材料供应商产业链不完善,各电池厂家所选用的钠电正极、负极、电解液的材料也不一样,导致其价格较高。
据悉,钠离子电池的理论成本为0.3—0.4 元/wh,但目前成本在0.7-1 元/wh 之间。
“钠离子电池商业化是在 2021 年碳酸锂开始涨价的时候开始的,本身推动的时间点也比较晚,导致很多优质企业储备不足。”一名头部电池企业电芯负责人表示。
不少业内人士看来,总体来看,就技术和产业链而言,钠离子电池未来的发展会比锂离子电池早期发展更顺利。因为钠离子电池在锂离子电池的基础上有很多技术方面的延伸,钠离子电池也可以借用锂离子电池的设备和相关材料,包括隔膜、电解液的溶剂等。
不过,钠离子电池的劣势在于,竞争环境更加激烈。锂离子电池发展初期面对的是铅酸电池,而钠离子电池当前面临的竞争对手是锂离子电池。钠离子电池的能量密度、寿命、环保性、政策法规的支持力度,相对于铅酸电池是碾压式的,但相对于锂离子电池来说优势没那么大。
在诸多业内人士看来,目前钠离子电池的定位更多是作为对抗锂价快速上涨的储备。如果钠离子电池能够实现理论成本0.3—0.4 元/wh,那么可以在即便碳酸锂的价格回落的情况下,实现价格上的比较优势,覆盖一部分磷酸铁锂电池的应用。
另外,中科海钠的数据显示,目前钠离子电池正极材料能量密度大概为130mAh/g,负极大概在320mAh/g,估计在2024年,材料的能量密度可以支撑电芯达到目前磷酸铁锂的水平,未来可以超过现有磷酸铁锂的水平;这样就意味着明年难以出现钠离子电池大规模装车的情况。
上下游公司争相布局
“还有哪家锂电企业没有做钠电的呢?”
一位国内锂电行业分析师近日在其朋友圈中发出如此感叹。虽然话语似乎有些夸张,但也道出了目前国内锂电池企业争相占位钠离子电池的局面。
在乘用车的应用,宁德时代首当其冲。
2021年7月29日,全球动力电池巨头宁德时代率先正式发布了第一代钠离子电池,常温下充电15分钟,电量可达80%以上,电芯单体能量密度已经达到了160Wh/kg,为当时全球最高水平,略低于磷酸铁锂电池,而其下一代钠离子电池能量密度将突破200Wh/kg。
“在乘用车应用方面,钠离子电池普遍可以满足续航400公里以下的车型需求。”宁德时代研究院副院长黄起森称,“结合宁德时代的AB电池系统集成技术,还可以进一步提高电池系统的能量密度,这也为公司的钠离子电池产品产业化落地提供了条件。”
宁德时代研究院副院长黄起森表示,根据宁德时代的时间表,明年将实现钠离子电池的量产。
而国内动力电池装车排名第二的比亚迪,虽然对外声称明年第二季度将实现钠离子电池装车的消息属不实,但其并没有否认正在研发钠离子电池的事实。据业内人士推测,比亚迪的钠离子电池目前可能还处于测试阶段。
中上游四大材料初步产业布局已初步形成:
(1)正极材料:容百科技在正极材料方面已具备初步量产能力,当升科技、振华新材、钠创新能源也紧随其后积极推进产业化进程。
(2)负极材料:中科海钠与华阳集团合作开发无烟煤负极,贝特瑞、杉杉股份、中科电气等具有生产硬碳的丰富经验,已实现为钠离子硬碳方面进行大批量供货。
(3)电解液:钠创新能源已有5000万吨电解液投产,多氟多已商业化量产电解液,新宙邦、瑞泰新材等均已推出相关电解液样品。铝箔企业中,鼎盛新材、云南铝业等均开展新能源动力电池用铝箔项目,为各大电池生产厂商提供助力。
(4)原材料:主要是二氧化锰、钒矿、氰基氧化物,多家国内公司具有成熟生产经验,其中湘潭电化已和宁德时代达成合作供给电解二氧化锰。
从整体产业链的发展来看,新能源企业争相涌入,钠离子电池的落地势在必行,光大证券研报认为,叠加政策支持以及未来能源转型发展趋势下,钠电的增量空间巨大,未来可期。
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