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ag试玩网站平抑锂电池需求钠电池上位



  在中秋节前,宁德时代董事长助理孟祥峰透露,明年将有一条钠离子电池(下称钠电池)产线投入生产。这意味着,宁德时代在开发出适合的钠电池正负极材料和电解液之后,再一次加速了钠电池的产业化。

  在此之前的7月29日,宁德时代才刚发布第一代钠离子电池,并号召上下游共同开发钠电池,预计到2023年形成基本产业链。据介绍,这款钠电池电芯单体能量密度达到了160Wh/kg,已接近磷酸铁锂电池相关指标。

  宁德时代研究院副院长黄起森称,预计下一代钠电池将突破200Wh/kg,这对于低端电动车动力市场来说将是颠覆性的消息。以五菱宏光的Mini EV为例,电池包质量一般,能量密度最高在100Wh/kg左右,一旦成本更低的钠电池实现量产,就可以直接替代其所用的低性能碳酸铁锂电池。

  市占率排名第一的宁德时代为什么选择此时将钠电池推至聚光灯下?原因是锂电池太过火热,而钠电池与锂电池又有极高的相似度,是锂电池目前最理想的替代品。

  锂电池需求暴增,最直接的原因就是新能源汽车的崛起。采用动力电池的新能源汽车,自2020年下半年开始出货量快速提升。根据EV volumes数据,2020年全球新能源汽车的销量为324万,而2019年同期为226万,同比增长了43.36%。

  以国内为例,受益于多年的补贴政策,中国早已是全球最大的新能源汽车市场。今年前8个月,国内新能源汽车零售147.9万辆,同比增长202.1%。新能源汽车在今年7月渗透率突破10%,被视为爆发拐点到来。乘联会预测,到2025年,新能源车销量渗透率可达32%。

  欧洲新能源汽车市场也正处于政府大力支持阶段,销量后来居上,去年,欧洲的电动车销售总量甚至超过了中国;今年8月5日,美国也提出了为期十年的新能源汽车计划,到2030年,全美新能源汽车销量要占新车一半。

  在以动力电池驱动的新能源车型出货量大幅提升,直接推动动力电池市场规模持续扩大。

  据SNEResearch数据显示,2020年以锂动力电池为主的全球车用动力电池装机量同比增长17%,达到137GWh。宁德时代和LG新能源2020年出货量分别为50GWh和48GWh,占据了全球电池市场的半数以上。在国内,宁德时代以总装机量31.79GWh无悬念夺冠,且大比分领先其他对手,占国内市场总装机量的一半。

  在2030年碳达峰、2060年碳中和的目标要求下,政府明确提出,要建立“以新能源为主体的新型电力系统”,并点名风力发电和光伏发电。但清洁能源有发电不稳定的特点,想把这些清洁能源接入电网,需要调节和辅助手段才能支撑,储能就是实现灵活调节的主要手段。

  除去抽水蓄能,在现有的新型储能技术中,锂电池为代表的电化学储能最为成熟,具备大规模应用条件。2020年,中国已投运储能项目累计装机规模35.6GW;其中,抽水蓄能规模最大,占比89%,累计装机31.79GW;电化学储能累计装机为3.27GW,占比9.2%,其中锂离子电池装机占比超过75%以上,占主导地位。

  储能市场早已经是电池厂商营收增长的另一大来源。宁德时代半年报显示,2021年上半年,储能业务收入同比增长7倍,在整体收入的占比升至10.6%;特斯拉也有太阳能电池板和储能业务,2021年第二季度,收入同比增长超过60%。

  选择钠电池的另一个理由在于钠离子本身与锂离子的相似性,以及锂、钠电池生产线易兼容的特性。

  对于锂电池和钠电池的研究都是在20世纪70代石油危机之后开始的,甚至钠电池的研究还早于锂电池十几年。

  在元素周期表中,锂和钠是距离最近的同主族元素,两者的化学性质也非常相似:扔到水里都会爆炸,也都能用来搬运电荷做电池。据中科院物理研究所容晓晖介绍,由于锂离子的重量和体积比很小,锂电池凭借优秀的电化学反应,率先实现产业化,成为了从消费电子产品到电动汽车等移动储能设备,再到应急电源或储能电站等半移动或固定储能装置的必要元件。

  而钠电池却因钠离子质量比锂离子大三倍,电池容量低、循环寿命短等短板,长期坐冷板凳。直到2010年以后,才陆续有研究人员把钠电池这项老技术捡起来,我国首家钠离子电池公司中科海钠就成立于2017年。

  钠电池与锂电池工作原理也类似,都遵循脱嵌式的工作原理,他们的不同主要在于正负极材料、电解液不同,尤其是正极材料的区别。在正极上,有合金类、金属氧化物类和碳材料等选择,而负极材料则包括聚负离子类、普鲁士蓝衍生物、层状氧化物类等。

  电池产品和原材料供应的多元化,是宁德时代现在选择转向钠离子电池的重要原因之一。锂元素在地壳中的含量仅为0.0065%,在未来,“白色石油”锂资源也面临枯竭危险。但钠资源储量非常丰富,地壳丰度为2.64%,是锂资源的440倍,且钠资源分布广泛、提炼简单。有市场人士形容,我国锂的储量与国内锂电池市场的火爆完全错位,“而钠离子是海里要多少有多少”。

  作为全球第四大锂储量国,我国理应不受锂资源短缺的困扰,但现实却是:因为开采难度大,我国80%的锂资源供应依赖进口,是全球锂资源第一进口国;从全球来看,锂资源的分布都不均衡,据美国地质调查局最新统计,全球锂资源主要集中在智利和澳大利亚,分别占总资源量的43.8%和22.38%,中国仅占7%。

  新能源汽车产业链火爆,从上游资源端到电池厂商,再到终端汽车厂商,均开启“抢锂模式”。截至2021年9月22日,中国国内电池级碳酸锂报15.5万元/吨,较年初上涨187%;电池级氢氧化锂报15.3万元/吨,较年初上涨181%。一众锂业上市公司甚至盐湖提锂技术概念股随风而起,有的股价半年来翻了三四倍。

  中下游需求井喷,上游原材料扩能缓慢,是推升原材料价格上涨的主要因素。业内人士表示,一个全新锂盐湖项目的开发,从融资到建设投产正常需24个月,爬坡调试还需半年到一年,整体约需三年;锂矿体系的开发投产也需要一年半时间。

  所以,钠电池虽然能量密度较低、稳定性较差,但也有锂电池不具备的优势。中科海钠估算,如果不考虑生产规模造成的差异,钠电池材料的理论成本比锂电池低30%至40%。在电池特性方面,钠电池能够适应更低温度,不会有太多能量损耗;而锂电池低温性能不佳,在天气寒冷时,能量衰减明显。钠电池还支持快速充电,十多分钟就能够充电90%。同时,钠电池充放电时发热量小,不容易出现热失控导致电池起火。

  同时,生产钠电池不需要废弃锂电池原有的生产线,迁移成本低。专注生产钠电池的中科海钠前期产品就是委托一家锂电池企业代工。如果技术本身达到量产条件,锂电池产能就可以较快转换为钠电池产能。

  也有接近电池厂商的业内人士认为,钠电池未来若大幅推广,将降低锂的需求量,但钠离子电池的能量密度低,使用场景受到限制,还只能用于替代铅酸电池,也就是低速电动车和储能领域。

  此外,钠离子电池的寿命仍不尽如人意。据中信证券的统计,主流的钠离子电池循环寿命仅1000~1500次,只有宁德时代和中科海钠两家的产品寿命可达3000次。这勉强能追平三元锂电池,但也远不及磷酸铁锂电池。“现在钠离子电池还是更偏实验性质,还没有建立起和锂电池一样成熟的上下游体系,比如原材料加工、配套生产和销售渠道等。”该业内人士认为,钠电池作为锂电池的补充都还需三年以上,才能实现规模化应用。

  钠电池以外,对固体电池的探索仍在继续。在储能电池方面,铁-空气电池现在也非常热门,它的最大优点是成本极低,能够以低于20美元/kWh的价格提供长时储能,成本仅为锂电池的1/10,目前已有方格能源(Form Energy)为代表的初创公司及大量的资本投入到该技术。

  除了金属电池,氢燃料电池技术也在积极研发中。按照行业设想,可再生电力富余时,可将其用于电解水制氢,氢气再通过化学反应转化为电能。在当前技术条件下,氢气从制取到运输再到应用转换环节较多,能量损耗比例过大,还不具备经济性。

  行业共识是,在中长途、载重型的商用车领域,氢燃料电池更胜一筹,但也有汽车企业押注氢燃料电池技术在乘用车领域的应用。今年9月6日,宝马在慕尼黑车展上发布了新一代氢燃料电池车型iX5 Hydrogen。

  可以确认的是,当下没有任何一种技术可以包揽整个市场,动力电池的多元化探索仍在进行。