钠离子电池站上风口!或成锂电池“平价替代”?

自2020年始,锂电池上游原材料价格始终维持在高位,今年以来,电解液领域的六氟磷酸锂、正极材料上游的碳酸锂、负极材料上游的石油焦及针状焦等产品价格都大幅上涨。

因此,寻找锂离子电池的替代或备选储能技术,势在必行。在此背景下,与锂离子电池具有相似工作原理的钠离子电池受到更多重视。

钠离子电池(Sodium-ion battery),是一种二次电池(充电电池),主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作,与锂离子电池工作原理相似。

我国锂资源70%都需要进口,钠离子电池是对锂离子电池的支撑和保障。由于地壳中钠资源储量丰富,且在全球范围内分布广泛,使钠离子电池具有大规模应用的巨大潜力。

钠离子电池的优势除了钠资源储量丰富之外,还具有高低温性能优异、倍率性能好、安全性高、可用低盐浓度电解液等优点,一些技术指标甚至优于锂离子电池,展现出巨大的开发潜力。

从市场应用方面来看,钠离子电池产品可以满足自行车等各类低速电动车及电动船的需求,也可用于家庭/工业储能、5G基站和数据中心后备电源,且适合应用于可再生能源接入电网及分布式储能等大规模储能领域。未来有望具备成本低、安全性好等优势,是三元高镍技术路线的很好补充。

钠离子电池站上风口!或成锂电池“平价替代”?

钠离子电池将使得电池产业链部分环节发生变化:

正极材料

目前钠离子电池的正极材料主要有钠过渡金属氧化物、钠过渡金属磷酸盐、钠过渡金属硫酸盐、钠过渡金属普鲁士蓝类化合物等几大类。正极材料的差异,是钠离子电池有别于锂离子电池最大的地方。

电极材料

钠离子电池研究最早开始于上世纪八十年代前后,早期被设计开发出来的电极材料如MoS2、TiS2以及NaxMO2电化学性能不理想,发展非常缓慢。寻找合适的钠离子电极材料是钠离子储能电池实现实际应用的关键之一。

钠离子电池使用的电极材料主要是钠盐,相较于锂盐而言储量更丰富,价格更低廉。由于钠离子比锂离子更大,所以当对重量和能量密度要求不高时,钠离子电池是一种划算的替代品。

负极材料

软碳、硬碳、过渡金属氧化物等,考虑负极材料的成本、稳定性、循环性能等指标,最容易实现产业化和商业化的,仍然是碳材料。

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电解液

钠离子电池电解液与锂离子电池电解液配方相似,均由电解质、溶剂和添加剂组成,最大的区别是电解质由六氟磷酸锂变为六氟磷酸钠。

六氟磷酸钠的生产反应工艺/设备和过程成本和六氟磷酸锂基本一致,区别仅是其原料用钠盐替代了碳酸锂,原料成本预计降低1万余元/吨(根据现在的碳酸锂市价)。

钠离子电池电解液的生产体系可全部沿用现有锂离子电池体系,预计市场对钠离子电池电解液的需求对公司现有技术/产业链布局没有影响。

钠离子电池因单位能量密度不高的原因,现阶段其单位WH的性价比要低于锂离子电池。同时考虑六氟磷酸钠与六氟磷酸锂需共享产线产能的状况,六氟磷酸钠实际产出将会受限于六氟磷酸锂的产能余量。

隔膜外形封装和制备工艺与锂离子电池基本相同。

能量密度

能量密度方面,钠电池能量密度(一般不到120Wh/kg)明显低于磷酸铁锂电池(160Wh/kg)与三元电池,与新能源车电池需求匹配度低,因此,暂无替代锂电池成为动力领域主流技术的可能性。

钠离子电池站上风口!或成锂电池“平价替代”?

对于钠离子电池的成本问题,宁德时代董事长曾毓群透露表示,由于是新兴的电池技术,钠离子电池不是刚推出来就很便宜,因为目前的供应链规模还很小,不够成熟,钠离子电池可能比锂离子电池贵一些。

国泰君安表示,目前钠离子电池进展的速度应该达到了14年左右的锂离子电池的一个技术水平,包括循环寿命,能量密度,倍率性能。随着原材料、正极材料、负极材料和电解液配合配套上去,可能三年左右时间会真正应用到规模上去,而且比磷酸铁锂电池要便宜,按照宁德时代推的速度,大概需要2-3年的时间。

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页面更新:2024-04-02

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