鈉離子電池和鋰離子電池具有相似的電化學(xué)原理,區(qū)別主要在于使用電池材料的不同。在儲能、電動車領(lǐng)域高速發(fā)展的背景下,鈉離子電池有著廣闊的市場空間。
當(dāng)前,鈉離子電池是國家政策重點(diǎn)支持發(fā)展的新型電池技術(shù)之一。2021年4月,國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中,首次將鈉離子電池列入其中。
圖:關(guān)于鈉離子電池的相關(guān)政策
產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀:主要生產(chǎn)制備技術(shù)已基本成熟
和鋰離子電池相似,制備鈉離子電池的原材料主要包括四大主材(正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜)和關(guān)鍵輔材(極耳、集流體、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、外殼組件等),鈉離子電池主要生產(chǎn)制備技術(shù)已基本成熟。
正極材料方面,目前投入研究比較多的包括層狀氧化物、聚陰離子型、普魯士藍(lán)(白)等。負(fù)極材料方面,現(xiàn)階段技術(shù)路線以硬碳為主,軟碳為輔、電解液方面,以六氟磷酸鈉電解質(zhì)為主、集流體方面,低成本鋁箔替代銅箔正在不斷推進(jìn)中。隔膜材料可沿用鋰電池隔膜體系。
圖:鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈
關(guān)鍵材料多路線并行,層狀氧化物體系有望率先商用
鈉離子電池正極材料的技術(shù)路線主要有層狀氧化物、聚陰離子型、普魯士藍(lán)(白)類、隧道氧化物類等,布局層狀氧化物的公司較多,有望成為商業(yè)化發(fā)展最快的鈉電正極路線。
圖:鈉離子電池各體系及特點(diǎn)
現(xiàn)階段鈉離子電池廠商在正極材料方面的布局以層狀氧化物體系為主,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯加快,包括中科海鈉、寧德時代、鈉創(chuàng)新能源、多氟多、蜂巢能源等。同時普魯士藍(lán)(白)和聚陰離子型兩種路線隨著各大廠商的持續(xù)推進(jìn),低能量密度等問題也有望逐步改善,成為鈉離子電池正極材料的更多選擇。
鈉離子電池基本滿足儲能的使用需求,已有商業(yè)化的示范應(yīng)用。儲能對鈉離子電池的要求體現(xiàn)在成本和循環(huán)壽命兩方面。
據(jù)研究資料顯示,以一套30kW/(100kWh)的儲能系統(tǒng)為例,假設(shè)五年收回成本,運(yùn)行五年峰谷套利89352元,則儲能系統(tǒng)的成本應(yīng)小于0.9元/Wh,按單體電池在系統(tǒng)成本60%算,單體鈉電池成本應(yīng)小于0.54元/Wh。假設(shè)系統(tǒng)一共運(yùn)行十年,則電芯的循環(huán)壽命應(yīng)達(dá)到3650周。
根據(jù)中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源等公開的鈉離子電池性能參數(shù),現(xiàn)階段電芯循環(huán)壽命均可達(dá)4500周以上,初步滿足電化學(xué)儲能系統(tǒng)運(yùn)行十年以上的要求。
競爭格局:鋰電池龍頭優(yōu)勢延續(xù)
現(xiàn)階段布局鈉離子電池生產(chǎn)和制造的企業(yè)有兩類,一類是傳統(tǒng)的鋰電池廠商切入鈉離子電池,如寧德時代、鵬輝能源等,另一類是從“0-1”參與鈉離子電池產(chǎn)業(yè)布局的創(chuàng)新型企業(yè),如中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源、傳藝科技等。
圖:部分廠商在鈉離子電池產(chǎn)業(yè)的布局
在鈉離子電池商業(yè)化的進(jìn)程中,由于鈉離子電池和鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝相似,現(xiàn)有的鋰電龍頭企業(yè)有望保持長期優(yōu)勢。另外一些和科研院所合作,擁有技術(shù)優(yōu)勢的創(chuàng)新型企業(yè)有望在鈉離子電池的市場化浪潮中脫穎而出,占據(jù)一定的市場份額。
不管是哪一種電池體系,材料的進(jìn)步?jīng)Q定電池的進(jìn)步。在新能源高速成長和快速技術(shù)迭代的長周期里,只有保障產(chǎn)品的安全性及產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)性能,才能促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。此外,降低儲能系統(tǒng)設(shè)備價格,特別是降低電池價格是實現(xiàn)儲能商業(yè)化、規(guī)?;瘧?yīng)用的重要前提。
來源:EnergyTrend儲能