钠电池元年将至 产业化到哪一步了?

集微网报道 在锂离子电池主导电池世界30多年后,钠离子电池开始登上历史舞台。

钠离子电池具有原材料资源丰富、易制造、成本低、安全性高等优势,是继锂离子电池后又一个被业界普遍看好的电池技术,尤其是近两年锂价暴涨趋势下,钠离子电池的产业化进程被大大加速。

专注钠离子电池研发的研究机构、初创公司纷纷推进钠离子电池项目落地,与此同时,像宁德时代、亿纬锂能等锂电巨头也开始布局钠离子电池业务。巨头入局、多点开花,业界预计,明年或迎来钠离子电池的规模产业化元年,但在能量密度、材料、成本方面,钠离子电池产业化仍面临诸多挑战。

业界苦“锂”久矣,钠电池走上台前

近年来,新能源汽车在全球的快速发展,推动着锂电池需求猛增,也带动了上游原材料价格的不断上涨。作为锂离子电池的主要材料,锂价涨势尤其迅猛,以电池级碳酸锂为例,从2021年初的每吨5-6万元,到2022年11月最高涨至近60万元。

锂电原材料价格暴涨,一方面是需求快速增长,另一方面,锂的储量有限,且分布极不均匀,我国所需要的锂中80%依赖进口。受疫情和外部环境影响,国内锂等原材料进口受阻,导致其价格暴涨,也推涨了终端产品价格,企业利润大幅降低,整车企业甚至电池企业为此都苦不堪言,业界苦“锂”可谓久矣。

相比“贵”金属锂,同族的钠要“平民化”得多,储量丰富,资源多,成本自然就低得多。同时,相比锂离子电池,钠离子电池还具有安全性高、倍率性能好、低温性能佳的突出优势。安全性高表现在钠离子电池瞬间发热更少、稳定性更好,在短路、针刺、挤压测试下,无起火、爆炸;倍率性能好的特性使得钠离子电池能实现更快的充电速度;低温性能佳使得钠离子电池正常工作温度范围可达到-40℃-80℃,可以适应严寒环境下的应用。

在锂资源短缺、价格大幅度上涨以及储能需求旺盛的背景下,迫切需要新型高效的储能技术与锂离子电池形成互补,钠离子电池适时走上台前。目前,在全球各主要国家,钠离子电池尚处于产业化的前期研发和生产阶段。我国的钠离子技术研发走在行业前列,已有多家钠离子电池企业在推进钠离子电池制造项目落地。

2022年3月,国家发改委、国家能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》,提出推动多元化技术开发,研究开展钠离子电池技术试点示范。7月,工信部正式下达首批钠离子电池行业标准计划,在相关政策的支持下,国内钠离子电池的产业化进程在紧锣密鼓推进中。

巨头入局、多点开花,钠电池大规模量产在即

面对钠离子电池的广阔市场前景,国内涌现出了一批专注于钠离子电池材料与电芯研发的初创企业,例如:中科海钠、 钠创新能源、星空钠电、众钠能源、超钠新能源、上海璞钠能源、深圳珈钠能源等,同时,锂离子电池企业也开始规模布局钠离子电池业务,例如:宁德时代、孚能科技、容百科技、亿纬锂能、振华新材料、璞泰来、翔丰华、多氟多、鹏辉能源、欣旺达、湖南立方新能源等。

2022年9月30日,中科海钠和华阳集团合作的全球首批量产1GWh钠离子电芯生产线正式投运;10月11日,传艺科技表示,公司钠离子电池项目各生产设备及装置安装调试进展顺利,已具备中试生产条件、即将投产运行;10月12日,多氟多表示,公司钠离子电池已有小批量成品下线,正在进行各类检测,同时,多氟多的电解液材料六氟磷酸钠已经商业化量产,具备年产千吨的稳定生产能力;11月29日,中科海钠(阜阳)全球首条GWh级钠离子电池生产线产品下线;锂电巨头宁德时代自去年发布单体能量密度达到160Wh/kg的第一代钠离子电池后,于近日表示,正致力于推进钠离子电池在2023年实现产业化;孚能科技也计划于2023年推出其第一代钠离子电池产品。

从目前公开的消息来看,我国已率先实现钠离子电池上游材料与电芯的量产,形成了初步的产业链。从生产制造环节来看,钠离子电池与锂离子电池原理结构相似,很多产线都可以共用,在产能、设备的投入建设上可以快速切换上量。业界预计,2023年或迎来钠离子电池的大规模量产期,产业化元年到来。

降低成本、提升密度,储能应用前景广阔

尽管钠资源丰富,碳酸钠价格低廉(碳酸钠几千元每吨,碳酸锂几十万元每吨),理论上钠离子电池成本会更低,但由于目前产业链还不够成熟,上游材料尚未实现大规模量产,价格偏高,所以导致钠离子电池在整体成本上仍较高。“现在钠离子电池的商业化进程主要取决于它的成本下降幅度,这有赖于包括正极材料、负极材料、电解液等产业链各环节的完善配套,尚需要大量资金投入。”一位业内人士指出。

另一方面,钠离子电池在能量密度上尚不及锂离子电池,宁德时代表示已可以实现160Wh/kg的能量密度,接近磷酸铁锂电池密度,但距离三元锂电池能量密度还有一定差距。因此,对于电池能量密度要求较高的电动汽车应用,钠离子电池目前还无法与锂离子电池相提并论。

对于注重成本的储能、小型电动设备、低速电动车等应用领域,随着钠离子电池产业链逐渐完善,成本下降,或将迎来广阔的应用空间。尤其是储能应用,对安全性要求较高,钠离子电池本身所具有的优异的热稳定性使它成为未来储能应用的理想选择。目前,江苏溧阳、山西太原、内蒙古乌兰察布、安徽阜阳等全国多地已建成或在建多座钠离子电池储能项目,业内人士认为钠离子在储能领域的应用会比锂离子电池前期走过的路径更快。

研究机构EVTank联合中国电池产业研究院共同发布的《中国钠离子电池行业发展白皮书(2022年)》预测,钠离子电池理论市场空间到2026年会达到369.5GWh。在锂材料严重不足的大背景下,单靠锂离子电池,将无法支撑我国消费电子、新能源汽车、储能这三大市场需求,而具有宽温区、高倍率、易制造、低成本、高安全等优势的钠离子电池就成为锂离子电池的有益补充,在双碳目标下,新型储能市场增长潜力巨大,钠离子电池将迎来广阔应用前景。

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