锂价持续处于高位,由于成本低等优势,钠电池取代锂电池的声音也此起彼伏。
钠电池组成结构、工作原理与锂电池相似。钠电池是一种新型二次电池,其组成结构与锂电池相似,主要包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。钠电池主要通过 Na +在电池正负极之间来回的脱出和嵌入来实现充放电过程。在充电时,Na +从正极材料脱出,经过电解液和隔膜嵌入到负极材料,此时,外电路中电子从负极流向正极。钠电池放电过程与充电过程相反。
锂电池则是通过 Li+在电池正负极之间来回的脱出和嵌入来实现上述过程,因此两者工作原理相似,均被称为“摇椅式电池”。
万创投行创始合伙人段志强向《证券日报》记者表示,锂矿等原材料价格飞涨,使得锂电池的生产成本和制备成本都比较高。因此电池企业都在寻找替代技术或产品,但这恐怕还需要一定的时间验证。
多位专家在接受《证券日报》记者采访时表示,目前钠电产业化还在起步阶段,市场成熟还需要一定时间,未来钠和锂有望形成互补格局能量密度低和循环寿命短是钠离子电池的短板。这也决定了钠离子电池和锂离子电池之间难以形成严格意义上的颠覆性替代
下面,小编将从成本,原材料,性能,布局企业等方面来介绍钠电池的现状,可先收藏本文,再进行阅读。
钠电池能否成为新风口?

钠电池能否成为新风口?

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1. 钠电池仍处产业初期阶段
在锂电池高成本压力下,相关上市公司纷纷寻求破解之道,加速布局钠电池。
“我国锂矿资源有限,大部分依赖海外矿产,而相较于锂电池,钠电池材料稀缺性低。”北京特亿阳光新能源总裁祁海珅向《证券日报》记者表示。
宁德时代在互动平台回答投资者提问时表示,公司已形成包括高能量密度的三元高镍电池以及高性价比的磷酸铁锂电池等在内的产品系列,目前正全面推进钠离子、M3P、凝聚态、无钴电池、全固态、无稀有金属等电池技术布局。
雪天盐业11月26日发布公告称,公司与控股股东轻盐集团、轻盐集团全资子公司轻盐晟富,拟通过“协议转让+增资扩股”的方式控股湖南有色研究院全资子公司美特公司,美特公司是公司向钠电池正极材料行业延伸所需要的产业发展平台。
不过,雪天盐业也在公告中提示投资者,当前钠电池行业正处于产业化前期,钠电池的产业化格局尚未形成,大规模产业化还需要时间,对公司未来业绩的影响尚存在一定的不确定性。
不难发现,上市公司布局钠电池仍处于初期阶段。
相较锂离子,钠离子电池最大的优势是便宜和稳定。钠离子电池铜基正极成本相比磷酸铁锂正极可降低近60%;同时,由于钠与铝不易发生合金化反应,集流体可以全部使用铝箔代替铜箔,成本可降低近70%。”兴储世纪总裁助理刘继茂接受《证券日报》记者采访时表示,综合测算,钠离子电池成本相比磷酸铁锂电池可降低约30%,不过目前钠离子电池制造工艺尚未完全成熟,制造规模较小,其制造成本约为1元/Wh,与三元锂电池相当;但在规模效应的加持下,钠离子电池成本有望进一步压缩至0.7元/Wh。
“目前钠电池只是处于小规模的产业化初期阶段,生产成本比较高,还有一些技术问题需要攻克,包括其循环寿命等还需升级迭代。”祁海珅表示。
但钠离子电池的成本优势需要大规模商业化后才能实现。当下受产业链发展阶段、发展规模等影响,钠离子电池成本仍然位于高位。量产之后钠离子电池开发企业仍需面临诸多问题,包括开发的产品能否很好地得以应用等。
近期,伊维经济研究院研究部总经理、中国电池产业研究院院长吴辉在一场公开活动中也表示,钠离子电池目前处于产业化的前期,从成本来看,2021年钠电池实际生产成本约0.7元/Wh,甚至高于1元/Wh
当前行业平均磷酸铁锂电池成本约0.51元/Wh左右,三元电池0.64元/Wh左右,而当碳酸锂价格涨到50万元/吨时,相应的磷酸铁锂电池和三元电池的成本都接近1元/Wh,钠离子电池现阶段相对于锂电池并没有非常明显的价格优势。
他认为,未来钠离子电池取代现有的铁锂或者铅酸应用场景,最关键的指标还是成本能不能够做到比铅酸或比锂电池成本低。
钠电池能否成为新风口?
2. 钠电池原材料产业化存瓶颈
尽管钠电池因为安全性高、循环寿命长、材料稀缺性低等诸多优势受到上市公司的关注,但要实现产业化还面临诸多问题。
多位接受采访的专家认为,短期内钠电池还很难替代锂电池的地位,两者并存互补的局面会持续很长时间
“目前在钠电池领域上的投入还比较有限。钠电池的装机量还处于起步阶段,这里涉及产业链成熟度的问题。”段志强表示,目前,钠电池负极材料是硬碳,相对于锂电池的石墨类产品而言,硬碳的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,原料价格比较高,市场上价格大概每吨20万元左右,这种原材料在国内实现产业化落地还需要一段时间。
中金公司发布研报表示,当下锂资源瓶颈凸显,一定程度制约了锂电发展,钠离子电池产业化重新提上议程。不过,相比锂电池材料体系,钠电池中负极瓶颈更为明显
“钠电池关键材料性能有待提升,材料体系尚未完全确定。”刘继茂进一步强调。
钠电池在产业化的过程中,还不仅仅是相关材料存在瓶颈
在段志强看来,钠电池不太可能短时间之内赶超磷酸铁锂电池,包括装机量不够、产能释放不够、相关固定资产投资高、折旧摊销高等等。在这种情况下,再叠加部分工艺还处于一个摸索阶段,钠电池的成本下降要遵循正常的轨迹,逐步实现下降是需要一定时间的。
尽管钠电池还在发展初期,但相关上市公司如何发力有迹可循。
“很多上市公司都开始布局钠电池,但他们多数是产业链条中的一环,最终可能会是以一个集成商的形式出现。”段志强表示,正极材料是决定钠电池性能的核心材料之一,钠电池现有的三种技术路线中,聚因离子需要进一步发展。此外,现在锂电设备赛道比较热门,如果能同时布局钠电池制造设备或者工艺,也会加速产业化进程。
刘继茂认为,在传统的锂离子电池厂商、储能安装商以及专业的钠电池厂商中,中科海钠、华阳股份等企业进入钠离子电池行业较早,技术上已有优势。
 
3. 钠电池性能存短板
能量密度低和循环寿命短是钠离子电池的短板。这也决定了钠离子电池和锂离子电池之间难以形成严格意义上的颠覆性替代。
对比来看,在能量密度方面,钠离子电池的电芯能量密度为100-160Wh/kg,锂电池中磷酸铁锂电池能量密度能达到230Wh/kg三元锂电池的电芯单体能量密度更是能达到350Wh/kg
循环寿命方面,钠电池能够达到1000-4000次左右,宁德时代、亿纬锂能生产的磷酸铁锂电池循环寿命则超过12000次
钠离子电池的能量密度比锂离子电池低20%,因此体积也相对更大。所以在对电池体积和续航能力要求较高的乘用车和电子产品领域,钠电池无法实现替代锂电池
不过,随着钠离子电池相关技术持续研发和突破,其未来的应用领域将会大幅扩展。
比如,钠离子电池技术在通信基站、低速电动车、电动自行车、电力储能、太阳能路灯对能量密度需求相对不高的领域或将会是锂电池技术路线很好的补充。特别是在储能领域,钠离子电池性能与储能系统标准的要求有更高的适配性。
值得关注的是,前不久,中国电子技术标准化研究院在10月中旬发布《关于钠离子电池行业标准(征求意见1稿)征求意见的通知》指出,钠离子电池标准起草组完成了征求意见1稿的编制工作。
吴辉认为,行业标准制定意味着产业化临近。而从众多电池龙头提出2023年产能落地与量产计划,2023年可能是钠离子电池发展的关键之年。
 
4. 钠电池布局企业

国内初创企业传统锂电企业持续加码布局钠电池产业链。目前国内布局钠电池领域的初创企业主要包括中科海钠、众钠能源、钠创能源等;传统锂电企业主要包括宁德时代、贝特瑞、杉杉股份、天赐材料、多氟多、翔丰华、鹏辉能源等。上述企业积极布局钠电池正极材料、负极材料、电解液以及钠电池等。

正极材料方面,据不完全统计,目前已实现钠电池正极材料销售的企业包括容百科技、振华新材,其中容百科技已接到一些批量钠电池正极材料订单;振华新材正极材料已实现吨级产出与销售。目前已投产钠电池正极材料的企业包括众钠能源、华阳股份,其中众钠能源百吨级正极材料线已经于 2022 年 3 月份投产;华阳股份 2000 吨/年钠电池正极材料项目已于2022 年 3 月投产。处于送样阶段的企业包括当升科技。具有中量试生产技术的企业为厦钨新能,已完成百公斤级的钠电材料试生产工作。此外,格林美已经做好批量生产钠离子电池材料的准备,七彩化学美联新材共同投建年产 18 万吨电池级普鲁士蓝(白)项目,百合花已掌握普鲁士蓝(白)核心技术。

负极材料方面,据不完全统计,目前布局钠电池负极材料的企业主要包括华阳股份、贝特瑞、杉杉股份、翔丰华、百合花等。其中华阳股份2000吨/年钠电池负极材料项目已于 2022 年 3 月投产;贝特瑞硬碳负极材料已开发至第五代,可应用于钠电池中;杉杉股份已拥有软硬碳方面的技术积累和量产能力;翔丰华高性能硬碳负极材料正在由相关客户测试中;百合花在进行钠离子电池正负极材料的研究开发。

电解液方面,据不完全统计,目前布局钠电池电解液的企业主要包括钠创能源、天赐材料、多氟多、传艺科技等。其中钠创能源已完成5000吨电解液的生产工艺包设计,并在已拥有钠电池电解液量产技术,且具备六氟磷酸钠量产能力;多氟多已具备年产千吨的六氟磷酸钠生产能力,且公司产品已实现批量生产销售;传艺科技于 9 月 8 日发布公告称拟设立控股孙公司江苏传艺钠电新材料有限公司,并以其为投资主体拟投资建设一期5 万吨/年、二期10 万吨/年的钠电池电解液项目。

钠电池方面,据不完全统计,目前已具备GWh 钠电池量产能力的企业包括中科海钠、华阳股份和多氟多,其中中科海钠1GWh 钠电池生产线于2022 年 7 月在安徽投产;华阳股份 1GWh 钠离子电芯生产线于同年9月投产,目前正积极推进 1GWh 钠离子电池 PACK 生产线项目,预计于2022年内投产;多氟多控股子公司焦作新能源已具备1GWh 钠电池产能。目前拥有在建钠电池生产线的企业包括宁德时代和传艺科技,其中宁德时代已启动钠离子电池产业化布局,预计于 2023 年将形成基本产业链;传艺科技年产 4.5GWh 钠电池各生产设备及装置安装调试进展顺利,中试生产即将投产运行。此外,众钠能源、鹏辉能源、派能科技、维科技术均在积极布局钠电池领域。
当前钠电池行业正处于产业化前期,钠电池的产业化格局尚未形成,大规模产业化还需要时间,未来,钠电池发展如何,拭目以待!
资料来源:证券日报,北极星储能网,东亚前海证券等

 


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作者 lv, mengdie