由于鋰價長期居高不下,鈉離子電池以其豐富的資源優勢、成本優勢備受關注,鈉離子電池取代鋰離子電池的聲音此起彼伏。加之鈉離子電池各個路線的技術突破,已經具備初步規模化生產的可行性。多家公司加快推進鈉離子電池材料項目建設工作,推動鈉電池產業發展,2023年有望成為鈉離子電池產業化元年。
鈉離子電池(來源:立方新能源)
多家企業年底發布最新進展
在2022年的最后一個月,多家上市公司披露了鈉離子電池產業化進展情況。
12月27日晚,傳藝科技公告稱,控股孫公司傳藝鈉電與中祥航業簽署《鈉離子動力電池儲能系統項目開發合作協議》,雙方將在民航輔助車輛新能源替代領域展開合作,共同開發性價比高的基于鈉離子電池的動力儲能系統。2023年度,中祥航業將向傳藝科技或通過指定PACK廠采購電芯量不少于1.3GWh。公司還表示,目前4.5GWh鈉離子電池項目一期已經在安裝調試設備。公司將根據一期4.5GWh項目的銷售情況,在2023年下半年制定新的擴建計劃。
12月22日,蜂巢能源透露,第一代鈉離子電池原型樣件已經完成開發,能量密度達到110Wh/kg;第二代鈉離子電池產品正在開發中,預計2023年一季度完成設計定型,能量密度為135Wh/kg;2023年第四季度計劃完成160Wh/kg的鈉離子電池開發,預計循環壽命超過2000次。
12月21日,根據孚能科技官微消息,公司收到江西江鈴集團新能源汽車有限公司“同意就EV3車型開展鈉離子電池前期適配性預研工作”的通知,該應用鈉離子產品的車型將在2023年上市銷售。
12月20日,廈鎢新能發布公告稱,公司掌握鈉離子電池正極層狀材料量試生產技術,其中鈉電正極材料前驅體及材料開發已完成試生產工作,產品在低溫性能和倍率性能方面提升明顯。
12月15日,億緯鋰能發布第一代大圓柱鈉離子電池產品,能量密度為135Wh/kg,循環次數達到2500次。公司計劃到2026年將鈉離子電池能量密度提升至140-160Wh/kg,并實現萬次循環,成本能夠降到0.2元/Wh的水平。
12月12日,蔚藍鋰芯公告稱,全資子公司天鵬電源近期與溧陽中科海鈉科技有限責任公司簽署戰略合作協議,雙方在圓柱鈉離子電池聯合開發、量產、應用推廣和迭代開發等方面合作。同日發布動態的還有順灝股份。順灝股份公告稱,公司擬與湖南久森新能源有限公司簽署協議,雙方將共同研究開發鈉離子電池核心材料技術和電池封裝工藝,并形成相關知識產權體系,實現鈉離子電池產品生產和銷售。
12月5日,孚能科技表示,公司鈉離子電池產品已處于集中送樣階段,產品性能優異、成本優勢明顯,目前已滿足A0級車需求。公司計劃2023年全面進入鈉電池產業化階段,并已與多家知名兩輪車企和乘用車企開展深入合作,目標2024年滿足A級車的需求。
鈉電池進入產業化前夕
目前大部分鈉離子電池企業處于已經送樣或者即將送樣給下游整車或者儲能客戶的階段,預計2023年一季度會陸續迎來客戶的反饋。乘用車和儲能客戶測試周期預計在半年左右,兩輪車企業測試周期在2個月至3個月左右,如果進展順利,2023年中或2023年下半年會有下游客戶宣布鈉離子電池的裝機。
據不完全統計,目前,中科海納、華陽股份、鵬輝能源、多氟多、孚能科技、傳藝科技、維科技術、寧德時代、欣旺達、美聯新材已公開宣稱最快將在2023年以后形成鈉離子電池量產能力。
根據財聯社記者采訪獲悉的數據庫資料顯示,2023年鈉電池的總需求量預測合計為5.90GWh。數據庫將需求分三方面統計,分別為兩輪車市場、低速四輪車市場及全球儲能市場。
其中,2023年電動兩輪車市場按6060萬輛銷量、單車帶電量為0.75KWh測算,總的動力電池需求量為45.45GWh,若鈉電池的滲透率為5%,則兩輪車鈉電池需求量為2.27GWh。
低速四輪車的鈉電池需求量則預測為0.72GWh,前提是2023年A00電動車銷量達172.28萬輛,單車帶電量為21Kwh,按動力電池需求量為36.20GWh、鈉電池滲透率為2%計算。
全球儲能市場方面,則分別按表前儲能、工商業配儲、戶用儲能及通信基站配儲,預測滲透率分別為1%、1%、3%、3%,得出儲能鈉電池需求總計為2.90GWh。
而光大證券指出,目前鈉離子電池仍然處于從0到1的過程中,應用場景有限,但是隨著技術的發展以及鋰價可能長期處于高位,鈉離子電池應用場景可能會逐漸擴大。在目前產業化進度下,兩輪車、A00/A0乘用車和戶儲/UPS/5G基站市場鈉電有望實現對磷酸電池和鉛酸電池的快速替代,大型儲能領域由于鈉離子電池循環壽命較短,體積能量密度較低,短期無法對磷酸鐵鋰電池形成強有力的沖擊。2023年是鈉離子電池量產的元年,而到2026年,整個產業鏈產值有望達到484億元,2023-2026CAGR為174%。
原材料產業化仍然存在瓶頸
短期內鈉電池還很難替代鋰電池的地位,兩者并存互補的局面會持續很長時間。盡管鈉電池因為安全性高、循環壽命長、材料稀缺性低等諸多優勢受到上市公司的關注,但要實現產業化還面臨諸多問題。
(1)目前在鈉電池領域上的投入還比較有限,鈉電池的裝機量還處于起步階段,首先會涉及產業鏈成熟度的問題。
(2)鈉電池關鍵材料性能有待提升,材料體系尚未完全確定。
目前,鈉電池負極材料是硬碳,相對于鋰電池的石墨類產品而言,硬碳的產業成熟度在國內來說還不是很完善,應用在鈉電池上的多數負極材料還依賴進口,原料價格比較高,市場上價格大概每噸20萬元左右,這種原材料在國內實現產業化落地還需要一段時間。
正極材料方面,層狀金屬氧化物、普魯士藍(白)以及聚陰離子是當前主要的三種技術路線。
層狀金屬氧化物主打能量密度,其綜合性能優異,有望率先實現產業化。層狀金屬氧化物能量密度較高,循環性能優異、倍率性能好,且能與鋰離子電池共用部分產線,是目前鈉離子電池主流方向,但其材料結構穩定性差,且存在克容量發揮不穩定等缺點。
普魯士藍(白)主打低成本,其最大問題在于結晶水難以去除,另外,普魯士藍的制備涉及劇毒氰化鈉,生產供應需要具備特殊資質。但據華安證券預測,當前國內氰化鈉產能充足,足以覆蓋極限需求下鈉離子電池所需。因此,如何解決空位缺陷,去除結晶水是普魯士藍產業化所面臨的難題。
聚陰離子主打循環壽命,其穩定性高、制造難度要比層狀氧化物簡單,但大幅降低的能量密度也極大限制了其應用場景。
當前,三種技術路線各有利弊,三條研發路徑正同步進行,各大廠商主要集中在小規模生產制造。最終是三分天下,亦或是其中一方壓倒性勝出,目前都還尚未可知。
(3)成本問題。鈉電池還處于發展初期,存在裝機量不夠、產能釋放不夠、相關固定資產投資高、折舊攤銷高等問題。在這種情況下,再疊加部分工藝還處于一個摸索階段,在規模性未達到一定高度之前,經濟性是發揮不出來的。只有待大規模量產后,材料成本和制造成本進一步攤薄,能量密度和循環壽命進一步提升,鈉離子電池才具備顯著性價比優勢。
目前談大規模應用為時尚早
在目前產業化進度下,以目前的技術水平,鈉離子電池只能作為鋰離子電池的補充,僅適用于低速、續航里程兩百公里左右的A00/A0乘用車,兩輪車,以及小型儲能方面。
在鈉離子電池產業鏈與標準發展論壇上,中國電池產業研究院院長吳輝公開表態認為,目前鈉電池成本并不比鋰電池成本低,鈉電池產業化發展將在2025年之后。
對于2023年鈉電池量產進程,目前多家企業鈉離子電池產品剛走出實驗室階段,有的企業步入中試階段,距離量產還需經歷緩慢的爬坡過程。另外,企業的產品良率以及供應鏈建設將面臨考驗。預計2023年產業鏈初步形成,2025年正式實現大規模產業化。
總之,革命尚未成功,吾輩仍需努力。
參考資料:
1、證券日報,《多家企業接連發布量產消息鈉電池發展步入產業化前夕》
2、證券日報,《多公司加快推進鈉離子電池建設產業化仍存瓶頸》
3、中國證券報,《鈉離子電池產業化進程提速》
4、證券時報,《光大證券:2023年是鈉離子電池量產的元年》
5、財聯社,《鈉電池進展順利2023年市場空間或在5.9GWh正極材料及電解液成重點|年終盤點》
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