鈉離子電池板塊拉升，鈉離子電池發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)在哪？

• 2022年12月15日 來(lái)源：汽車知家 中研網(wǎng) 1352 89
• 繁體

在新能源汽車的背后，其動(dòng)力電池是卡脖子的關(guān)鍵技術(shù)，而鋰資源供給約束的長(zhǎng)期存在，其自然存量、開(kāi)采技術(shù)推動(dòng)鋰價(jià)水漲船高，不得不讓各大電池廠商尋求突破展鈉離子電池技術(shù)。

2022 年，中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)將維持自然高速增長(zhǎng)，美國(guó)新能源補(bǔ)貼政策有望推動(dòng)新能源汽車銷量爆發(fā)，全球新能源汽車有望在更多爆款車型的共同推動(dòng)下維持銷量高速增長(zhǎng)和滲透 率快速提升，我們預(yù)計(jì) 2022 年全球新能源車銷量將超過(guò) 1000 萬(wàn)輛，增速超過(guò) 50%;同時(shí) 預(yù)計(jì) 2022 年全球鋰需求約 67.7 萬(wàn)噸 LCE，同比增加 35%。預(yù)計(jì) 2025 年，全球新能源車銷量將接近 2500 萬(wàn)輛，鋰需求達(dá)到 144 萬(wàn)噸 LCE(其中動(dòng)力電池 需求 118 萬(wàn)噸，占比 82%)。

在新能源汽車的背后，其動(dòng)力電池是卡脖子的關(guān)鍵技術(shù)，而鋰資源供給約束的長(zhǎng)期存在，其自然存量、開(kāi)采技術(shù)推動(dòng)鋰價(jià)水漲船高，不得不讓各大電池廠商尋求突破鋰資源約束的B計(jì)劃，發(fā)展鈉離子電池技術(shù)就此被提上日程。

鈉離子電池，是一種二次電池，主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作，與鋰離子電池工作原理相似，兩者都被稱為“搖椅式”電池。眾所周知，鈉作為在元素周期表中位于鋰之下的堿金屬元素，擁有著與鋰相似的化學(xué)特性，鋰離子電池的相關(guān)技術(shù)都可以為鈉離子電池所借鑒，而且鈉的儲(chǔ)量與開(kāi)采難度卻比鋰親民得多太多了。

鈉離子電池的發(fā)展歷史

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國(guó)水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

鈉離子電池幾乎與鋰離子電池同時(shí)問(wèn)世于70 年代，但80 年代末卻遇冷，原因有三：一、難以找到合適的負(fù)極材料(能在酯類溶劑中高效儲(chǔ)鋰的石墨卻難以儲(chǔ)鈉);二、研究條件有限(系統(tǒng)水氧含量較高，難以用金屬鈉作為基準(zhǔn)電極開(kāi)展材料評(píng)估實(shí)驗(yàn));三、鋰離子電池獨(dú)占鰲頭(大量的研究者把方向錨定在鋰離子電池上)。

直到 21 世紀(jì)，鈉離子電池迎來(lái)了轉(zhuǎn)機(jī)。2000 年，人們發(fā)現(xiàn)由葡萄糖熱解得到的硬碳材料具有高達(dá)300mAh/g 的儲(chǔ)鈉比容量，為鈉離子電池提供了一種至關(guān)重要的負(fù)極材料。2007 年，聚陰離子正極材料 Na2FePO4F 被發(fā)現(xiàn)，該材料的嵌脫體積形變率僅 3.7%，幾乎沒(méi)有應(yīng)變。在 2000 年至 2010 年間，鈉離子電池的研究速度較為平緩，主要集中在少數(shù)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)。2010 年后，鈉離子電池研究進(jìn)入了春天，新的材料體系不斷涌現(xiàn)，并逐步嘗試產(chǎn)業(yè)化。

鈉離子電池廣受政策支持

聚焦可再生能源利用儲(chǔ)能、動(dòng)力電池方面，我國(guó)提出 2025 年新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá) 3000 萬(wàn)千瓦以上，開(kāi)展鈉離子電池等關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備和集成優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。2021 年，《關(guān)于印發(fā) 2030 年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》提出，聚焦可再生能源大規(guī)模利用儲(chǔ)能、動(dòng)力電池等重點(diǎn)，深化應(yīng)用基礎(chǔ)研究;2021 年，《關(guān)于鼓勵(lì)可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購(gòu)買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》提出，鼓勵(lì)可再生能源發(fā)電 ，企業(yè)與儲(chǔ)能電站等簽訂新增消鈉能力的協(xié)議或合同，明確市場(chǎng)化調(diào)峰資源的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等責(zé)任義務(wù);

2021 年，《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，到 2025 年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機(jī)規(guī)模達(dá) 3000 萬(wàn)千瓦以上;2022 年，《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》指出，到 2025 年，新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段、具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件，開(kāi)展鈉離子電池、新型鋰離子電池等關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備和集成優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。

國(guó)際上，歐美明確提升鈉離子電池的戰(zhàn)略地位。2019 年，歐盟儲(chǔ)能計(jì)劃“電池 2030”項(xiàng)目將鈉離子電池列在非鋰離子電池體系的首位;同年，提出“Fitfor55”一攬子計(jì)劃，預(yù)計(jì) 2030 年可再生能源在總能源供應(yīng)中的占比目標(biāo)，從原來(lái)的40%提高到 45%;2020 年，美國(guó)能源部明確將鈉離子電池作為儲(chǔ)能電池的發(fā)展體系，公布《基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃》，指出 2035 年實(shí)現(xiàn) 100%無(wú)碳電力以及清潔能源發(fā)電。

鈉離子電池的性能及優(yōu)勢(shì)

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國(guó)水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

寧德時(shí)代表示，公司于2021年發(fā)布鈉離子電池，其電芯單體能量密度高達(dá) 160Wh/kg，常溫下充電15 分鐘，電量可達(dá) 80%以上，在-20%℃低溫環(huán)境中，也擁有 90%以上的放電保持率，系統(tǒng)集成效率可達(dá) 80%以上。公司正致力于推進(jìn)鈉離子電池在 2023 年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

鈉離子電池在-40℃低溫下可以放出 70%以上容量，高溫 80℃可以循環(huán)充放使用，這將在儲(chǔ)能系統(tǒng)層面降低空調(diào)系統(tǒng)的功率配額，也可以降低溫度控制系統(tǒng)的在線時(shí)間，進(jìn)而降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的一次投入成本和運(yùn)行成本。

安全性方面，由于鈉離子電池內(nèi)阻相對(duì)較高，發(fā)生短路時(shí)的瞬間發(fā)熱量相對(duì)鋰電池小，溫升相對(duì)較低，具備更高安全性;同時(shí)，鈉電中正負(fù)極都采用鋁箔，電池的結(jié)構(gòu)和組分更簡(jiǎn)單，也更易于回收再利用，使鈉電池具備綠色環(huán)保性質(zhì)。

2022年 7 月 29 日，碳酸鋰價(jià)格為 47.0 萬(wàn)元/噸;碳酸鈉市場(chǎng)均價(jià)為 2782 元/噸，雖然鈉電池核心的能量密度及循環(huán)壽命指標(biāo)均弱于鋰電池，但其成本優(yōu)勢(shì)仍使其在儲(chǔ)能等下游應(yīng)用場(chǎng)景具有較高經(jīng)濟(jì)性。

當(dāng)前問(wèn)題及技術(shù)展望

當(dāng)前鈉離子電池主要有以下問(wèn)題：

材料研究有待深入，鈉離子電池的硬碳機(jī)理未完全闡明，其性能也有待提升，而在安全性上，若失控則有可能放出劇毒氣體。

成本優(yōu)勢(shì)有待實(shí)現(xiàn)，技術(shù)研發(fā)和規(guī)模效應(yīng)缺一不可，除了原材料有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，其他制造步驟的成本就高于磷酸鐵鋰電池，而生產(chǎn)設(shè)備的價(jià)格較高且折舊損耗較大，約占制造成本的 20~30%，規(guī)模效應(yīng)攤薄成本方面也有待發(fā)展

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有待制定，各家企業(yè)需聯(lián)合規(guī)范市場(chǎng)秩序，促進(jìn)健康發(fā)展。

當(dāng)前鈉離子的技術(shù)發(fā)展方向應(yīng)該是增強(qiáng)安全性，提高比能量。

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國(guó)水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

水系鈉離子電池是本征安全的鈉離子電池，以水溶液電解質(zhì)替換有機(jī)電解質(zhì)，能從根本上提高鈉離子電池的安全性。當(dāng)前的鈉離子電池延續(xù)了鋰離子電池的有機(jī)電解液體系，因此無(wú)法從根本上規(guī)避爆燃風(fēng)險(xiǎn)，若將其替換為水溶液，不僅能大大提高安全性，還能簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，同時(shí)降低生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境污染。目前人們已經(jīng)報(bào)道了大量的水系鈉離子電池體系方案，其中普魯士藍(lán)體系的循環(huán)性能最佳，已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化嘗試，代表性企業(yè)有 Natron Energy、賁安能源等。長(zhǎng)期來(lái)看，水系鈉離子電池是一個(gè)非常有前景的方向，尤其適用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。

近十年，鈉離子電池基礎(chǔ)研究數(shù)量快速增長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)室鈉離子電池性能實(shí)現(xiàn)跨越式提升，能量密度超過(guò)200wh/kg，已超越磷酸鐵鋰電池理論能量密度。長(zhǎng)期來(lái)看，商業(yè)化鈉離子電池能量密度有望超越磷酸鐵鋰電池。但需要注意的是，從技術(shù)端向產(chǎn)業(yè)端的傳導(dǎo)仍需要較長(zhǎng)時(shí)間的磨合。從目前產(chǎn)業(yè)端公布的數(shù)據(jù)來(lái)看，鈉離子電池能量密度比磷酸鐵鋰電池低約 20%，相較于大部分磷酸鐵鋰電池 6000 次以上的循環(huán)性能，鈉離子電池循環(huán)性能約在 4500 次以上。真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化還需2-3年，鈉離子電池未來(lái)的前景值得關(guān)注!

《2022-2027年中國(guó)水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預(yù)測(cè)報(bào)告》由中研普華研究院撰寫(xiě)，本報(bào)告對(duì)該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

• 相關(guān)深度報(bào)告REPORTS

  

  2022-2027年中國(guó)水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預(yù)測(cè)報(bào)告

  現(xiàn)有的二次電池技術(shù)都還不能滿足大規(guī)模儲(chǔ)能的要求。例如：鉛酸、鎘鎳電池含有大量有害的重金屬元素，大規(guī)模應(yīng)用會(huì)在生產(chǎn)和廢棄階段造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且對(duì)環(huán)境溫度要求嚴(yán)格，僅適用室內(nèi)運(yùn)行...

  查看詳情

延伸閱讀

推薦閱讀

猜您喜歡