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钠离子电池:“希望成真”有难度

作者:记者 郑晨烨 来源:经济观察报 发布时间:2022-11-23 浏览:

中国储能网讯:11月15日,2022高工锂电年会在深圳召开,高工锂电董事长张小飞在开幕致辞中谈及钠离子电池时,给这一热门概念“泼了一瓢冷水”。

张小飞直言,钠电池相较于锂电池尚不具备明显的成本优势,“钠离子电池的成本比磷酸铁锂(锂电池)贵0.1元-0.2元/Wh(瓦时),且能量密度越高,成本增加越多,而低成本钠离子电池,其性能(又)过低”。

张小飞的发言随即引来了台下观众的一阵议论,其中一位坐在记者旁边的观众就与朋友小声交流道:“怎么钠电池比锂电池还贵?”

钠离子电池的“优势”

在张小飞说出这番话的一年多前,动力电池“一哥”宁德时代(300750.SZ)刚发布了公司第一代钠离子电池产品,为资本市场带来了钠离子概念的新风口。

虽然是新风口,但钠离子电池并不是电池领域的一个“新”概念。

“虽然钠离子电池同锂离子电池的研究均始于20世纪70年代,但由于早期电极材料的电化学性能并不理想,因此研究进展非常缓慢,在20世纪90年代几乎处于停滞状态,直到2000年硬碳负极材料被发现,钠离子电池的发展迎来转机。” 专业咨询机构灼识咨询向记者表示。

灼识咨询介绍称,钠离子电池是以钠离子为核心的“摇椅式”电池,与锂离子电池有相似的工作原理。所谓“摇椅式”电池,即电池充电时,钠离子从正极脱嵌,经电解液到达并嵌入负极;放电时,钠离子从负极游回并嵌入正极,外电路电子从负极进入正极,将钠离子还原为金属钠。

“钠离子电池的电池结构与锂离子电池高度相似,由正极、负极、电解液、隔膜、集流体等组成。”灼识咨询表示。

深圳一家电池厂商的分析师王祎也告诉记者,从制造工艺角度看,钠离子电池可以实现与锂离子电池生产设备、工艺兼容,相关厂商可以通过切换产线达到快速布局产能的目的。

王祎同时向记者表示,由于钠离子的半径比锂离子大,因而其从电极材料中嵌入脱出的难度更大,也在先天上导致了钠离子电池的能量密度不如锂离子电池。

以上述宁德时代推出的第一代钠离子电池为例,其160wh/kg的单体能量密度还达不到《锂离子电池行业规范条件》中所规定的180wh/kg下限。

虽然从能量密度层面看,钠离子电池与锂离子电池相比尚有一定差距,但其在充放电倍率及低温性能方面却有着自己的独特优势。

“目前钠离子电池在常温下充电15分钟,即可达到80%的电量,当在零下20摄氏度的环境中工作时,钠离子电池能量保持率接近90%,而锂离子电却只有50%-60%的能量保持率。”王祎告诉记者。

“不管是手机、还是电动车,一到冬天就不耐用的痛点,钠离子电能很好地解决。”他进一步补充说。

根据行业研究机构EVTank在《中国钠离子电池行业发展白皮书(2022年)》中测算,钠离子电池至2026年的市场空间可达到369.5GWh,其理论市场规模或将达到1500亿元。

不过,在王祎看来,无论是良好的充放电倍率,抑或是出色的低温性能等都不是钠电池的核心优势。

“价格低廉且储量丰富的钠资源,让当下在高价锂原料中饱受煎熬的中下游企业看到了一条出路”。王祎表示。

在他看来,过去两年中,锂资源的持续紧缺与价格高企,是电池厂商聚焦钠离子电池开发的导火索之一。

11月9日,宁德时代董事长助理孟祥峰在中国汽车论坛上也曾提到,公司通过钠离子电池产业化解决部分锂资源供应紧张和锂价暴增问题。

根据上海钢联11月18日数据,作为动力电池核心原材料的碳酸锂,目前市场均价已上涨至59万元/吨,继续创下历史新高。

而碳酸锂价格的高烧不退,也让产业链上下游备受煎熬。

例如,同样在11月9日的中国汽车论坛上,长安汽车(000625.SZ)董事长朱华荣就曾公开诉苦说:“目前国内智能新能源汽车行业面临很多困难,缺芯贵电的问题突出,导致长安汽车在今年损失60.6万辆汽车产能”。

“动力电池价格不断上涨,整车企业苦不堪言。”朱华荣说。

而同已接近60万元/吨大关的碳酸锂相比,碳酸钠的价格堪称低廉,根据华安证券10月18日发布的一份研报,当前国内碳酸钠的价格仅在3000元/吨左右。

灼识咨询告诉记者,全球新能源汽车和储能拉动的动力电池需求出现大规模增长,使得对锂资源的需求也随之出现了爆发式增长,全球锂资源的储备初显捉襟见肘。出于对锂资源供给瓶颈的担心,不少产业界和资本界人士开始再次关注和推动钠离子电池的商业化。

根据国泰君安证券在今年3月发布的相关研报,钠离子的电池成本比当前主流的磷酸铁锂电池要低30%。

在该份研报中,国泰君安认为钠离子电池之所以成本比较低,主要原因包括:钠是地壳中含量较高的几种元素之一,比锂丰度高2~3个数量级,原材料碳酸钠资源丰富、价格低廉稳定,过去十年价格保持在1000-4000元/吨;钠离子电池中正极材料多选用铁、锰、铜等元素,几乎摆脱对于丰度较低、价格昂贵的镍、钴元素的依赖,且选择范围更广;负极所用硬碳工艺要求更低,具备低成本潜力;钠离子负极集流体可使用更为廉价的铝箔替代传统锂离子电池中的铜箔集流体,从而进一步降低电池成本。

“希望成真”有难度

在锂价持续高烧不退的背景下,价格低廉的钠离子电池无疑让产业内一众企业看到了新的希望。

据经济观察网记者不完全梳理,截至11月18日,包括鹏辉能源(300438.SZ)、华阳股份、(600348.SH)容百科技(688005.SH)及振华新材(688707.SH)等企业均已官宣自身量产钠电池及电极材料的规划。

除此之外,还有许多此前从未参与过电池产业链业务的上市公司,也意欲借钠电池的风口分得一杯羹。

今年9月,非电行业烟气治理综合服务商同兴环保(003027.SZ)宣布与中国科大签署合作协议,双方将共同建立“中国科大-同兴环保储能电池材料及器件联合实验室”。

在该公司11月15日披露的调研纪要中,记者看到同兴环保称,公司与中国科大签订合作协议后,已按照协议约定支付了第一个协议年度经费1500万元,联合实验室正在开展钠离子电池正极材料及电池产品的中试放大实验,中试产线已进入采购阶段,实验所需的相关配套人才已部分到位。

随后,同兴环保还在互动易中回应投资者称,根据联合实验室总体研究目标,公司高性能钠离子电池循环寿命两年研究目标不低于5000次,五年研究目标不低于10000次。这一目标已远高于当下主流磷酸铁锂电池2000-3000次的循环寿命。

11月16日,有机颜料龙头七彩化学(300758.SZ)也发布公告称,公司与美联新材共同出资设立辽宁美彩新材料有限公司,并以该标的公司为实施主体投资25亿元建设年产18万吨电池级普鲁士蓝(白)(钠离子电池正极材料)项目。

同日,农药企业丰山集团(603810.SH)发布公告表示,其控股子公司江苏丰山全诺新能源科技有限公司与江苏众钠能源科技有限公司签订了《战略合作协议》,双方拟以众钠科技的钠离子二次电池产品为载体、致力于推进钠离子二次电池的商业化应用。

11月17日,主营业务为笔记本电脑零组件制造的上市公司传艺科技(002866.SZ)在互动易中回应投资者称,公司钠离子电池项目中试线已经投产,而值得注意的是,其在稍早的六月份方才宣布设立合资公司江苏传艺钠电科技有限公司,从事钠离子电池及相关原材料研发、生产及销售。

相较于上述一众“光速”研发并规划量产的企业,记者注意到电池领域的另外三大龙头亿纬锂能(300014.SZ)、比亚迪(002594.SZ)及欣旺达(300207.SZ)则显得冷静得多。

11月18日,记者曾以投资者身份致电上述三家公司,以了解其在钠电池领域的布局,但三家公司的回复均出奇的一致:“公司高度关注行业发展趋势,会根据自身需求进行技术储备。

在王祎看来,业内龙头对钠电池的冷静态度,在一定程度上点出了该产品目前仍存在的一大问题——“产业链仍不够成熟”。

“目前钠电池领域处在发展初期,产业链发展不成熟,所以钠电池的成本优势并没有被体现出来。”王祎。

灼识咨询告诉记者,钠离子电池整体仍处于研发向产业化过渡的阶段,正极材料主要包括过渡金属氧化物(磷酸铁钠等)、聚阴离子型化合物、普鲁士化合物和非晶态材料四类,其中过渡金属氧化物和普鲁士化合物相对具有优势;负极材料包括金属化合物、碳基材料、合金材料、非金属单质四类,其中碳基材料相对更有优势。

“钠离子电池产业链结构同锂电高度类似,中游锂电厂商具备先发优势,上游原材料有较大变动,部分传统化工企业将受益,优异的成本控制与提纯技术将会成为上游原材料厂商的核心竞争力。”灼识咨询指出。

在产业链尚不成熟的背景下,原材料价格低廉的钠电池,在整体成本上却并未按照市场预期,出现价格大幅低于锂电池的情况,反而呈现出了相反的结果。

这也是张小飞所在演讲中所指出的核心问题之一,即钠离子电池成本要高于磷酸铁锂。而成本偏高将会给钠离子电池的大规模商用带来严重的不利影响。

“厂商想要降成本,就需要产业链配套成熟,就需要大规模商业化,但是高成本又限制了厂商的大规模商业化,如此形成了一个死循环。”王祎表示。

行业研究机构EVTank也在《中国钠离子电池行业发展白皮书(2022年)》中指出,由于钠电池能量密度相比锂离子电池存在劣势,在成本优势不明显的情况下,很难大规模地在潜在应用场景中去完成渗透。而钠离子电池的产业化发展又需要大量的应用场景且长时间的验证。

在王祎看来,钠离子电池在能量密度、循环寿命等方面与锂电池相比仍有较大差距,其对标的产品并不应该是锂电池,而是铅酸电池。

灼识咨询也告诉记者,钠电池在短期内或主要替代铅酸电池和锂离子电池的低能量密度类应用。

“从应用场景来看,钠离子电池产业化初期最有希望突破新能源低速交通工具、储能、工程机械和信号基站电源市场,想要实现对动力锂离子电池的替代则还需能量密度和循环寿命等性能的提升。”灼识咨询表示。

不过,从对标铅酸电池的角度来看,钠离子电池眼下比磷酸铁锂还高的成本又使其优势大打折扣。

“同电压容量下铅酸的价格要比锂电便宜一倍,如果用现在的钠电池替换铅酸那还不如直接换锂电。”王祎直言。

此外,作为钠电池商业化落地的重要推手,眼下持续高烧的锂资源价格也有望回落。

11月16日,天赐材料(002709.SZ)董事长徐金富就在高工锂电年会中称,5年后碳酸锂价格将会将至20万元/吨以下,但大概率不会跌破12.5万元/吨。

“明年,最晚到后年,从锂矿开始全产业链都会过剩。”亿纬锂能(300014.SZ)董事长刘金成也表示。

前有埋伏,后有追兵,对于想要是实现锂电池替代的钠电池来说,这似乎是一个难以破局的困境。

不过在灼识咨询看来,随着技术逐步走向成熟,应用场景不断拓展,未来通过正极材料的改性,钠离子电池性能有望继续提高,正极材料成熟度有望显著提升,同时通过生产规模化,钠离子正极材料成本将进一步出现较大的下降。

其认为,钠离子电池未来将以其低成本和高性能对铅酸电池、磷酸铁锂电池实现部分替代,并形成三者长期共存局面。

“钠电池确实是一条全新的产业路线,但这类产品的意义是与锂电形成互补,并不是替代关系。”王祎也表示。

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关键字:钠离子电池

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