鈉離子電池的“量產(chǎn)元年”呼聲,,是越來越高。
如果說之前寧德時(shí)代的鈉離子電池發(fā)布是概念為主,,那么,,2月23日中科海納和江淮汽車推出的鈉電池A00級試驗(yàn)車,算是接近量產(chǎn)狀態(tài),。而且,,據(jù)國聯(lián)證券、東吳證券,、信達(dá)證券,、伊維經(jīng)濟(jì)研究院、中國電池產(chǎn)業(yè)研究院等多家機(jī)構(gòu)分析,,2023年將是“鈉電池量產(chǎn)元年”,。
這款思皓花仙子車型首次應(yīng)用蜂窩電池技術(shù)的鈉離子電池包,,續(xù)航里程為252km,,電池容量為25kWh,,能量密度為140Wh/kg�,?斐鋾r(shí)間為15~20分鐘。而這種短程鈉離子電池,,未來成為短程鋰電池的替代品,是可以想見的,。
但我要說的是,,首先,,當(dāng)鈉離子電池開始走到前臺,手握電解液核心技術(shù)和資源的企業(yè),,無疑具有強(qiáng)大的話語權(quán),。此外,,按照目前業(yè)內(nèi)量產(chǎn)和規(guī)劃規(guī)模,,鈉離子產(chǎn)業(yè)化還在前期階段,不用太過著急,。
畢竟,,現(xiàn)在業(yè)內(nèi)的毛病就是吹得太過,,就像固態(tài)電池顛覆電解液鋰電池的說法一樣,,總是“聽見樓梯響”,,這是營銷的過度,,不是科學(xué)的態(tài)度,。
“虎口拔牙”還不夠為什么這么說呢,?
太技術(shù)的東西,咱不講,。通俗地說,,鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池基本相同,,并且,與磷酸鐵鋰電池相比,,鈉離子電池成本優(yōu)勢更加明顯,這是“夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”,。
此外,,鈉電池的正負(fù)極均采用鋁箔,可進(jìn)一步降低成本,。鈉電池還具有良好的寬溫性,、倍率性和安全性,生產(chǎn)環(huán)節(jié)可與鋰電池相通等優(yōu)點(diǎn),。
從成本來講,,鋰電池的上游,電池級碳酸鋰價(jià)格在短短兩年內(nèi)漲了超過10倍,,讓車企直接受不了,,所以尋找替代品的意愿非常強(qiáng)烈。而鈉離子電池就顯得較為“接地氣”,,碳酸鈉的價(jià)格也就近3000元,,成本優(yōu)勢擺在那里。
據(jù)浙商證券測算,,鈉電池目前材料成本約為0.427元/Wh,,其中正極、負(fù)極和電解液的成本占比分別為30%,、21%和23%,,鈉電池產(chǎn)業(yè)化后的材料成本將能達(dá)到0.25元/Wh,比磷酸鐵鋰電芯低35%左右,。
理想總是很美好,,但是,就像浙商證券認(rèn)為的,,鈉離子電池技術(shù)實(shí)用化的痛點(diǎn)在于,,“鈉離子質(zhì)量比鋰離子重,,電負(fù)性不及鋰,因而能量密度不及鋰,。鈉離子電池比容量低,,能量密度也低。鈉離子體積更大,,難以脫嵌,,循環(huán)性能較差�,!�
假設(shè)鋰離子是乒乓球,,那么鈉離子就是足球,所以不易擊穿電池隔膜,,“電負(fù)性”就差,,能量密度就較低,。除此之外,,業(yè)內(nèi)人士指出,“鈉電池正極材料所需要用的普魯士白和層狀氧化物材料在循環(huán)過程中容量會快速衰減,,且鈉離子無法像鋰離子一樣在石墨層間穿梭,。這也是鈉電池需要解決的�,!�
所以,,鈉離子電池真正要大規(guī)模量產(chǎn),就像寧德時(shí)代董事長曾毓群“亮鈉”時(shí)說的,,需要行業(yè)集體努力來打造完整的供應(yīng)鏈,,還有很多難關(guān)需要攻克,就像當(dāng)初特斯拉的4680鋰電池一樣,。
此外,,你可能想不到,動力電池里面,,不管鋰電池還是即將派上大用場的鈉電池,,其基礎(chǔ)都離不開“氟”元素。因?yàn)�,,鋰電池的電解液需要六氟磷酸鋰(LiPF6),,而鈉離子電池則需要六氟磷酸鈉。
“以氟為基,,站在元素周期表的立場上來考慮,,這些能源離開氟這個(gè)元素是不行的�,!�多氟多董事長李世江這樣講,。這句話背后,是多氟多的六氟磷酸鋰一貨難求,2022年產(chǎn)量為5.5萬噸,,位居全球第一,,而且產(chǎn)能早已被比亞迪、寧德時(shí)代等大客戶用長單鎖定,。
而鋰電池使用的六氟磷酸鋰是通過碳酸鋰,、氫氟酸及五氟化磷合成,每噸六氟磷酸鋰使用0.25噸碳酸鋰,,所以,,碳酸鋰每漲價(jià)10萬元,六氟磷酸鋰的成本就會增加2.5萬元,。當(dāng)然,,鈉離子電池的電解液總體成本更有優(yōu)勢。
那么,,一旦像多氟多這樣能生產(chǎn)六氟磷酸鈉電解液的企業(yè)開始做鈉離子電池,,至少在原材料和成本方面,是有巨大優(yōu)勢的,。為什么呢,?因?yàn)殡娊庖涸阝c離子電池成本中占到23~26%左右。
不過,,目前六氟磷酸鈉的量產(chǎn),,只有先發(fā)的多氟多具備1000噸的量產(chǎn)能力。按照興業(yè)證券預(yù)計(jì),,鈉離子電池的配套產(chǎn)業(yè)鏈將在2023年初步形成,。
這跟鋰電池電解液的規(guī)模級別來比,差距不是一點(diǎn)半點(diǎn),。據(jù)相關(guān)測算,,2025年全球電動車規(guī)模有望達(dá) 2500萬輛,對應(yīng)電解液總體需求約290萬噸,,對應(yīng)六氟磷酸鋰需求約36萬噸,,“鈉”的電解液確實(shí)只能算是“涓涓細(xì)流”。
此外,,2022年,,中科海納分別于山西太原及安徽阜陽建成鈉離子電池2000噸正負(fù)極材料和GWh電芯生產(chǎn)線。而華陽股份的GWh級別的鈉離子電芯產(chǎn)線,,生產(chǎn)線設(shè)備安裝調(diào)試雖說已經(jīng)完成,,主要生產(chǎn)圓柱鋼殼和方形鋁殼電芯,能量密度約為120Wh/kg到130Wh/kg,,但項(xiàng)目達(dá)到滿產(chǎn)還需要時(shí)間,。
雖說產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)過長時(shí)間發(fā)展,,寧德時(shí)代、比亞迪,、中科海鈉等電池企業(yè),,更是摩拳擦掌、磨刀霍霍,。不過,,鈉離子電池的量產(chǎn)更像是“誓師大會”,鼓舞士氣大于結(jié)果,。
技術(shù)路線差異
鈉離子電池的成名,,是2021年5月21日寧德時(shí)代披露財(cái)報(bào)時(shí)的“亮鈉”。我在《寧德時(shí)代“亮鈉”,,為了萬億市值還是儲能,?》里面討論過鈉離子電池的應(yīng)用場景。
從技術(shù)路線看,,目前鈉離子電池與鋰離子電池相似,,根據(jù)使用的不同正級材料,有三種技術(shù)路線:
第一種是使用聚陰離子型正極材料,,該材料具備性能可以實(shí)現(xiàn)快充,、循環(huán)壽命長,,但成本較高,;
第二種是普魯士藍(lán)類化合物體系正極材料,目前有部分公司在布局,;
第三種是層狀氧化物材料,,不過該正極材料中含有鎳和鈷,成本相對較高,。相應(yīng)的,,還有隧道型氧化物材料。
負(fù)極材料方面,,中金公司分析,,負(fù)極的硬碳材料更有望率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化突圍,中科海納的創(chuàng)始人胡勇勝就稱,,“我們提出利用非常便宜的無煙煤,,將無煙煤變成碳材料,最終經(jīng)過簡單的處理用在電池中作為負(fù)極材料,,性價(jià)比非常高,。”
就在2月23日,,中科海鈉在官微發(fā)文稱,,推出圓柱電芯的NaCR32140-ME12,,方形電芯的NaCP50160118-ME80和NaCP73174207-ME240三款產(chǎn)品。電池以銅基層狀氧化物正極和煤基無定形碳負(fù)極為核心,,具有長壽命,、寬溫區(qū)、高功率等優(yōu)勢,,可實(shí)現(xiàn)規(guī)�,;慨a(chǎn)。
實(shí)際上,,與同容量的鋰離子電池相比,,目前鈉離子電池能量密度集中在90~140Wh/kg區(qū)間,寧德時(shí)代宣稱能做到160Wh/kg,,快接近于磷酸鐵鋰電池180Wh/kg的水平,。所以,瞄準(zhǔn)儲能市場這個(gè)萬億級別市場的寧德時(shí)代,,2021年“亮鈉”,,也是為了用鈉離子電池來建立自己強(qiáng)大的“護(hù)城河”。
不過,,寧德時(shí)代官宣的鋰鈉“混搭”,、優(yōu)勢互補(bǔ)的AB電池,目標(biāo)是擴(kuò)展到500公里續(xù)航的車型范圍,,面向65%左右的電動車市場,,但這是基于其下一代目標(biāo)能量密度200Wh/kg的鈉電池,距離真正落地,,時(shí)間還不確定吧,。
從這個(gè)角度來看,鈉離子電池要想從鋰電池“虎口拔牙”,,確實(shí)功力還不夠,。而且,如果技術(shù)進(jìn)步或者成本改善的節(jié)奏慢于預(yù)期,,不但影響鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,,其它儲能技術(shù)的突破性進(jìn)展也會弱化鈉離子電池的相對優(yōu)勢,甚至失去競爭優(yōu)勢,。
所以,,目前各大供應(yīng)鏈企業(yè)積極備戰(zhàn),但也仰賴龍頭企業(yè)的引領(lǐng),,總體而言競爭2023年才剛開始,。
比如,去年七彩化學(xué)和美聯(lián)新材雙方計(jì)劃共同投資25億元,,建設(shè)“年產(chǎn)18萬噸電池級普魯士藍(lán)(白)項(xiàng)目”,,致力于鈉離子電池正極材料普魯士藍(lán)(白)系列產(chǎn)品的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,。此外,美聯(lián)新材的普魯士藍(lán)正極材料50噸中試生產(chǎn)線已投產(chǎn),。
而當(dāng)升科技表示,,公司采用特殊微晶結(jié)構(gòu)前驅(qū)體以及材料結(jié)構(gòu)調(diào)控解決了鈉電池正極材料關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,并推出了新一代鈉電池正極材料,。其正極材料新產(chǎn)品SNFM-K3比容量達(dá)到了177.2mAh/g,,首效倍率達(dá)到91.3%的突破。
容百科技透露,,其鈉離子正極材料也有望在2023年開始批量供貨,。超威旗下安力能源公司的“鈉鹽電池用高比能量正極材料”也已經(jīng)取得進(jìn)展,將加速量產(chǎn),。此外,,瑞泰新材、振華新材,、邦普循環(huán),、格林美等多家上游材料企業(yè)也在加快材料布局。
從行業(yè)角度來看,,未來鈉離子電池與鋰離子電池是個(gè)互補(bǔ)的“Plan B”關(guān)系,,主要是降低動力電池行業(yè)對鋰資源的依賴。鈉離子電池的能量密度低,、電壓平臺低,、回收價(jià)值低等缺點(diǎn),決定了鈉離子電池更多是在儲能市場發(fā)揮作用,,乘用車領(lǐng)域還是作用有限,。
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