重磅,电池巨头发布新技术
资讯类型:相关新闻 加入时间:2021年5月24日17:24
宁德时代将发布钠电池
2021年5月21日,宁德时代董事长曾毓群在股东大会上透露,今年7月份左右将发布钠离子电池,由此引发了市场最近的关注。
在2020年,宁德时代的21C创新实验在福建正式开启,宣布专注于钠离子电池等方向的研发,而本次是宁德时代首次宣布要对外展示钠离子电池,宁德时代作为国内电池领域的“一哥”,这个动作可能预示着钠离子电池即将商业化落地。
什么是钠离子电池
钠离子电池是锂离子电池的补充,实现产业化可行性强。
钠基电池(SIB)指的是一种使用钠离子作为电荷载体的二次电池,其在上世纪70年代被首次提出,但因为其体积和能量密度仅为锂离子电池的一半左右,所以导致其之后30年的研究处于停滞状态。
但目前随着各个领域对电池需求的逐渐增加,针对能量密度要求不同的场景也丰富起来,近年来,钠离子电池也因此重新进入关注范围。
由于其和锂离子电池生产设备以及工艺的兼容性比较强,随着产业链进一步的完善,钠离子电池实现产业化的可能性逐渐增强。
钠离子电池VS锂离子电池VS铅酸电池:钠离子电池在储能领域有望替代锂电,在低速车方面有望完全替代铅酸。
1)资源丰度来说,钠离子电池更占优势:钠元素在地球上的储量比较丰富,地壳当中含量达到2.4%,同时在海水内的含量也比较丰富;但锂和铅来说,含量相对比较少,前者在地壳当中占比仅约为0.0065%,后者则为0.0016%。同时,锂资源分布高度不均匀,约70%在南美洲,我国对此的进口也依赖严重,高达80%。
2)能量密度来说,钠离子电池能量密度较锂电池低,使用在新能源车上性价比较低:钠离子电池位于铅酸电池和锂离子电池之间,目前行业测算的区间位于100~150Wh,但随着技术的成熟,未来有望做到200Wh左右。
3)电压和安全性来说,钠离子和铅酸相对锂电池更高:相对于锂元素,钠元素的标准电极电位要高0.3V,与此同时,锂离子的电压区间更大,但同时也不会像铅酸电池那样低,因此在安全性和应用性的可以应用范围更佳。
4)循环寿命来说,钠离子电池介于铅酸和锂电池之间:目前行业能做到的循环次数介于3000-4000次,远超铅酸电池,与锂电池接近。但随着材料体系、制造工艺的成熟,后续有望达到5000-8000次。
5)成本来说,相对于锂离子电池,钠离子电池成本依旧较高:由于目前钠离子电池产业化程度还比较低,所以成本优势还未体现完全。但随着技术的进步以及规模的扩大,最终成本有望降到0.2元/Wh,将比锂离子电池更低。
总结:目前钠离子电池尚未产业化,成本下降以后在储能领域性价比会高于锂电池,而低速电动车方面有望完全取代铅酸电池。综合来说,乐观情况下,到2025年,钠离子电池对储能和小型动力电池的替代率有望达到30-50%。
钠离子电池的前景
钠离子资源较易获得,以及政策鼓励下储能市场5年10倍,或是宁德时代推进钠离子电池的重要驱动力,并且目前主流技术尚未形成,宁德时代或有机会引领主流技术。
由于锂元素的相对稀缺性,所以导致原材料价格会较大地受到供需的影响,碳酸锂价格自去年低位涨幅已经超过80%以上,考虑到日后供应链安全的问题,许多电池厂商逐渐地在寻找在紧急时刻可以替换或者备用的元素。由于钠的金属属性也比较活跃,并且含量相对高很多,所以钠离子电池也逐渐成为主流电池和材料厂商研究的方向。
另一方面,钠离子电池相较于锂离子电池,在产业化后使用在储能领域的性价比高于锂电池。而目前我国正在大力推进电化学储能,按照最新政策的目标电化学储能未来五年的市场空间将有10倍,年复合增长率高达40%,这或许也是宁德时代此时加速推进钠离子电池的重要原因之一。
目前国内外约有二十家企业在这个方向积极布局,具体来说,于2020年,宁德时代的21C创新实验在福建正式开启,专注于钠离子电池等方向的研发。
除宁德时代之外,英国的Faradion、国内的中科海钠目前都开发出了比容量较高的正极材料;美国的Novasis Energies则开发出以PBA作为正极的钠离子电池;欧洲而言,由于其地理位置的锂钴等资源较为缺乏的问题,钠离子电池的发展也是被给予了高度的重视。
但总体而言,各国在这个方向产业化的体系差别还比较大,主要的体系包括水系电池和有机体系电池,但目前还未形成比较主流的路线,宁德时代凭借在电池领域的深耕,或有机会引领主流技术。
钠电池对产业链的影响
1)锂资源:钠离子电池更适合储能,主要影响储能方面的锂需求预期。
乘用车对能量密度的要求很高,续航方面钠离子电池性价比低于锂电池,因此在动力电池方面影响较小,但是钠离子电池产业化后,在储能方面的性价比优于锂电池,因此钠离子电池在锂资源需求方面主要通过储能电池造成影响,具体来说:
短期内,2021年储能领域碳酸锂总需求为4万吨,全行业需求40吨,也就是说如果储能领域全部使用钠离子电池,则碳酸锂的需求预期将减少10%;
长期来看,此前市场预计2025年储能方向对碳酸锂的需求约为18万吨,全行业需求105万吨,也就是说如果储能领域全部使用钠离子电池,则碳酸锂的需求预期将减少17%。
2)铅酸电池:低速电动车和两轮车领域有被替代可能性,百亿市场空间或被瓜分。
我国是全球最大的铅酸电池生产国、消费国和出口大国,2020年电动两轮车的新增销量达到3800万辆,其中有73%是铅酸电池,市场空间大致为100亿。
低速电动车方面,存量市场达到1000万辆,每年新增大概200万辆,铅酸电池的占比更是高达90%,每年新增的市场空间为240亿元。
而钠离子电池在性能方面都要优于铅酸电池,在未来产业化后成本将低于铅酸电池,因此在低速电动车和两轮车领域,钠离子电池有望完全替代铅酸电池。
3)正极:锂元素将被排除,性能区别取决于材料选择方向。
正极方面,钠离子电池所使用的材料主要包括层状铜铁锰和镍铁锰三元氧化物材料、聚阴离子型化合物氟磷酸钒钠和普鲁士蓝类材料等。
结构方面锂离子电池和钠离子电池保持一致,但由于两者可选择不同的正极材料,两者也因此会有所区分,目前来说,磷酸矾钠离子电池与磷酸铁锂电池比较类似。但无论选择什么正极材料,钠离子电池都将不含锂元素。
4)铜箔:铝箔将替换铜箔,将带动成本下降。
由于钠离子电池阳极的集流体从价格更高的铜箔变成了铝箔,这将会带来降本效果,但与此同时,原本销售铜箔的厂商将受到冲击。
5)负极:硬碳是核心。
负极材料方面,钠离子电池主要包括软碳、硬碳以及软硬复合无定形碳,其中硬碳将成为应用的核心;锂电池则是用石墨,所以随着钠离子应用的推广,相关负极厂商或也将被影响。
6)电解液:溶质溶剂将发生改变,添加剂不受影响。
钠离子电池的电解液体系里主要是有机溶剂电解液和凝胶聚合物电解液,这意味着相关溶质将从六氟磷酸锂替换成了六氟磷酸钠,添加剂没有变化,溶剂则会用碳酸丙烯酯(PC)。因此,主流的电解液厂商在溶质方面受到的影响将比较大。
7)隔膜:主流隔膜的应用将延续,受波及最小。
两者继续应用的是主流隔膜,所以在这方面的企业受波及是最小的。
文章来自:中国燃料电池网
文章作者:佚名
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