专题
[摘要]当前我国钠离子电池仍然处于产业化的导入前期,虽已初步满足了产业化条件,但整体产业化步伐还有待持续推进。钠电池具有先天优势,价格也更便宜。但由于技术瓶颈存在,预计到2026年开始进入钠电产业化成熟阶段,2030年钠离子电池可望形成TWH规模。
与锂电池相比较,由于钠离子电池的主要原材料钠的来源广泛且提取方便,而且负极可以使用无烟煤硬碳,因此钠离子电池所用的材料都可以实现自主供给。从目前来看,碳和钠的价格都比较低,所以钠电池性能优势更加明显,安全性能更为优异,尤其是低温充电和低温放电性能远高于锂离子电池,还有功率特性也比锂离子电池相对更好,受到行业关注。
尤其是在在国内锂价高企的2022年年末,钠离子电池突然受到了市场的极大追捧。当时业内人士分析,国内钠资源储量丰富,发展钠离子电池能够有效解决锂离子电池原材料过度依赖进口的问题。同时钠离子电池和锂离子电池在原理方面接近,设备90%可以通用,在性能方面兼具长寿命、快充性能等优势,未来可更好满足细分市场差异化和多元化需求。
由于能量密度不占优势,钠离子电池主要应用场景包括电动自行车、储能、家庭储能、基站等相关领域。据不完全统计,国内目前已有宁德时代、孚能科技、比亚迪、中科海钠、传艺科技、钠创新能源、众钠能源、鹏辉能源、派能科技、格林美、新宙邦、星源材质、美联新材等200余家企业布局。此外小米科技、美团等互联网巨头也加入钠电池投资队伍。
时间进入2023年后,搭载钠电池的车型在工信部新车目录中首次出现,带动钠电池领域的投资持续升温,年内已有多家钠电企业获得融资,宣告钠电项目规划。业内人士表示,钠电池投资热实际上反映了对行业未来的期待,首先是战略资源安全,钠资源供应供应链的稳定性更具优势。其次钠电池的特性,可解决掉锂电池行业发展过程中存在的部分痛点。
钠电池受追捧 百亿项目加速落地
需要注意的是,电池中金属结构的变化通常会颠覆供需前景,并使价格剧烈波动。例如几年前还被认为将面临长期短缺的钴和镍,由于出现了不使用这些元素的磷酸铁锂电池,需求估计已经被修正。而锂价大幅波动的可能性尤其明显。近两年来,由于市场需求的变化导致碳酸锂价格出现大涨和大跌,钠电池有望将改善锂供需平衡,抑制锂价格剧烈的波动。
虽然钠离子电池的低能量密度意味着它们不适合大型电动汽车,但它们可以越来越多地代替锂电池用于低端、短程汽车,或者用于电网储能这些领域。在这些领域中,电池的能量密度和尺寸都不是问题,都不如低成本来得重要。研究机构预测,到2035年钠将替代约27.2万吨锂需求,如果锂供应无法满足需求,则钠电池替代效应将逐步扩大至百万吨级。
自去年开始,钠离子电池逐渐成为相关企业布局的重点。从投资规模来看,2022年我国钠离子电池产业链投融资总额已超过200亿元。今年以来,钠电池的投资规模及投资数量更是实现快速上升。据不完全统计,截至到2023年11月底,国内已有超70个钠电相关项目先后落地,已公布的总投资金额超2000亿元,规划钠电池总体产能已经超过300GWh。
最近两个月以来,钠电池领域更是频现多个百亿级项目。具体来看,11月18日淮海控股集团与比亚迪旗下弗迪电池签约钠离子电池项目。项目落地徐州,计划总投资100亿元,年产能30GWh,将打造全球最大的微型车钠电系统配套商。比亚迪董事长兼总裁王传福在签约仪式上表示,比亚迪希望抢抓新能源车行业新机遇,积极抢占钠电池产业发展制高点。
且弗迪电池有限公司CEO何龙也表示,钠离子电池技术日渐成熟,市场前景广阔,弗迪电池将集聚优质资源,加快推进钠离子电池产业化进程。而据比亚迪储能及新型电池事业部总经理尹小强介绍,比亚迪聚阴离子体系钠离子电池具有长寿命、低成本、高安全等优势。公司具备150Ah刀片钠电芯的生产能力,20MWh钠电魔方柜储能系统已在南宁投入试运行。
根据比亚迪方面透露的规划,通过持续技术革新预计到2025年将层状氧化物体系钠离子电池的能量密度提升至180Wh/kg,循环次数达到6000次;聚阴离子体系钠离子电池能量密度能够达到150Wh/kg,循环次数达10000次,做到与磷酸铁锂电池主要指标持平,其应用领域将扩展至大型储能,以及对续航里程要求较低的A00级或A0级乘用车、两轮车等。
就在比亚迪钠电池项目签约的第二天,江苏众钠能源科技有限公司广德寻钠钠离子电池制造基地项目在安徽广德举办开工仪式。据悉该项目是众钠能源首个钠离子电池量产基地,也是全球首个聚阴离子型硫酸铁钠钠离子电池量产基地。项目总投资100亿元,规划总产能为年产20GWh钠离子电池电芯及10GWh钠离子电池系统,预计明年底可以开始释放产能。
众钠能源董事长夏刚表示,该项目将分两期进行建设,首期工程投资40亿元,建成后将形成10GWh钠离子电池电芯的生产能力。该项目所生产的产品包含面向轻型动力场景的软包电芯以及面向大规模储能场景的方型电芯,都是基于公司发挥硫酸铁钠电池体系特点,以及挖掘终端客户痛点和需求而开发,而且产能也是围绕着客户的意向订单去匹配规划的。
此外今年落地的百亿钠电池项目还有:湖钠能源在嘉兴开工的钠离子电池及系统项目,该项目计划总投资110亿元,达产后形成年产20GWh钠离子电池电芯和模组等。其中项目首期总投资约20亿元,达产后形成年产4GWh钠离子电池电芯和模组产能。此外普利特控股子公司江苏海四达拟总投资102亿元,在浏阳经开区投建30GWh钠/锂电池生产基地项目等。
当然钠电池的大火不仅体现在密集落地且百亿项目频出的产能布局方面,同时也体现在其替代锂电池成为资本的宠儿。据不完全统计,今年以来钠离子电池领域披露的融资至少已经超过36起,涉及20多家公司。其中仅今年七八两个月内,行业内就披露了8起融资,金额从数千万到超亿元不等。而回到2020年,钠离子电池领域的年度融资数量尚不足5起。
资料显示,今年以来包括钠壹新能源、众钠能源、中钠时代、盘古钠祥、浩钠新能源、超钠新能源、珈钠能源、启钠新能源、钠创新能源、容钠新能源、钠科能源等企业已获得一轮或多轮融资。今年11月容钠新能源完成数千万元A轮融资,本次融资由孚能系产业资本谨孚基金领投,基石资本跟投,架桥资本追加投资,这已是容钠新能源年内第四起融资。
业内人士认为,钠电池作为全新的电池技术路线,钠离子电池产业化的关键在于开发出综合性能优良的正极、负极和电解液材料体系,并最终实现大规模的量产。钠电在材料层面的技术争夺远胜于电芯层面。正因如此,今年已完成融资的钠电企业有2/3涉及正极材料研发和生产,技术路线广泛覆盖层状氧化物、聚阴离子、硫酸铁钠、普鲁士蓝等材料体系。
成本优势减弱 产业化进程缓慢
关于钠电池,此前很多研究机构认为,2023 年将会是钠电池量产元年,甚至认为今年钠电池将作为锂电池的平替,逐步取代锂电池。然而现如今,2023年已接近尾声,钠电池产业化依然进度缓慢。从目前工信部公布的《道路机动车辆生产企业及产品公告》来看,目前仅有奇瑞和江铃旗下两款搭载钠电池的微型车型进入到公告目录,可谓雷声大雨点小。
然而不可否认的是,钠电池的应用重点领域并不在动力电池领域。今年以来,钠电池在其他领域的产业化确实取得诸多突破。今年3月,雅迪科技集团携手旗下华宇钠电新能源,发布首代钠离子电池极钠1号以及首款装配钠离子电池的两轮电动车极钠S9。今年8月华阳集团与新日电动车合作生产的全球首批商业化钠离子电池电动两轮车在阳泉正式亮相。
而在储能领域,10月超钠新能源首个移动式钠电池智慧储能箱落地南京;今年11月国内首条钠离子电池储能与动力电池PACK生产线在湖南汨罗投产;今年12月,兴储世纪科技股份有限公司自贡500kW/1MWh钠电池光储充示范项目通过验收,并正式投运等。不过近期在碳酸锂、氢氧化锂价格猛跌情况下,钠离子电池成本优势减弱,短期内前景并不明确。
首先阻碍钠电池规模应用的就是被寄予厚望的成本。据尹小强测算,在2023年钠电池材料成本与锂电池相比仍然过高,其中层状氧化物与聚阴离子路线的钠电池成本分别是磷酸铁锂电池的221%、214%,预计到2025年才能降至83%、69%。公开资料显示,目前钠离子电池小试阶段BOM成本约在0.82元每瓦时,中试阶段约0.76-0.82元每瓦时,仍然较高。
反观锂电池方面,由于核心材料碳酸锂价格的不断下降,锂电池的价格也持续下跌。相关数据显示,当前主流电池企业储能系统的价格已低至0.6元每瓦时,同时储能电芯的价格已低至0.35元每瓦时。而且按照业内的预测,目前已跌破10万元大关的碳酸锂由于短期内仍然会处在供过于求的状态,依然还有降价的空间,这也意味着锂电池的价格还会下降。
业内预估,钠电池引以为傲的成本优势将大幅减弱,会影响到其产业化进程。不过也有人表示不用担心,夏刚就表示,锂价周期性波动会对钠电短期产业化进程产生影响,但不会影响其长期战略价值。从目前情况来看,硫酸铁钠电池是BOM成本最低的新型电池,即便是在碳酸锂价格持续下降的行业背景下,钠离子电池其依然相比于磷酸铁锂有性价比优势。
同时夏刚还提到,在诸多场景中,钠电池相比锂电池在低温、倍率性和安全方面都有独特竞争优势。在这些领域钠电发展可以与锂价波动脱钩。未来所有电池企业都会同时布局锂电和钠电产品线。美联新材董事长黄伟汕表示,经测算即便锂价下跌到5万元/吨,钠电池仍旧具备成本优势。而且钠资源分布极为广泛,容易获取,不会像锂资源那样引起争端。
此外从材料方面来看,目前钠电池最大的瓶颈仍是负极材料。某钠电池产业链上市公司负责人表示,现在正极材料进展已经比较顺利,还是在等负极材料突破。目前钠电池负极材料是硬碳,相对于锂电池石墨类产品而言,硬碳产业成熟度在国内来说还不是很完善,应用在钠电池上的多数负极材料还依赖进口,价格比较高,市场上价格大概每吨20万元左右。
同时钠电池行业正负极产能不匹配,正极产能规划很大,负极却很少。相对技术已经相对成熟的正极材料来说,钠电池负极需要开发更多的新型的负极材料,可能才会对产业化速度产生较大的推动作用。不过值得注意的是,不少材料企业也在积极布局负极材料。如传艺钠电四万吨负极材料生产基地已正式开工、华阳集团山西负极材料工厂已经正式封顶等。
业内认为,钠电池还面临着包括能量密度低、装机量不够高、产能释放不够快、相关固定资产投资高、产品良率较低等劣势。在这种情况下,再叠加部分工艺还处于摸索阶段,钠电池的技术成熟、成本下降要遵循正常的轨迹,产业链成熟需要较长时间。因此钠电池短期内还很难撼动锂电池的地位,两者将并存互补。不过短期内有望实现对铅酸电池的替代。
工业和信息化部电子信息司处长金磊此前表示,当前我国钠离子电池仍然处于产业化的导入前期,虽已初步满足了产业化条件,但整体产业化步伐还有待持续推进。中科海钠总经理李树军此前也表示,钠电池具有先天优势,价格也更便宜。但当前钠离子电池正处于产业化的实施阶段,预计到2026年开始进入钠电产业化成熟阶段,2030年可望形成TWH规模。
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