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钠电池将何去何从?宁德时代释放重磅信号
责编:李晓燕 发布时间:2021-06-01 19:23:40 浏览次数:次

   既生锂,何生钠?

 

   随着去碳化的进展,新能源的岔路口越来越多,锂电一直风靡全球,如今钠离子电池有登历史舞台的迹象。
 
   那么,什么是钠离子电池?
 
   钠基电池是一种使用钠离子(Na+)作为电荷载体的可充电电池,在充电过程中,Na+离子从正极迁移至负极,同时电子通过外部电路传输;在放电过程中,发生相反的过程,Na+从负极迁移至正极。
 
   01.宁德时代发布钠电池的用意
 
   5月21日,宁德时代董事长曾毓群在公司股东大会上透露,将于2021年下半年发布钠电池。钠电池技术已到瓜熟蒂落的节骨眼,宁德时代抢先一步,曾毓群自信满满:“我们的技术也在发展,我们的钠离子电池已经成熟了。”是锂电的最佳替补,还是有意扶持新的产品条线,宁德时代在打什么算盘?
 
   众所周知,锂电池的发展与成本受制于上游金属锂的供应,尤其高镍锂电池还受到镍金属的供给影响,上游一旦吃紧,下游就陷入被动,最终波及汽车行业。
 
   全球目前锂资源储量约6200万吨,其中南美三国阿根廷(23.87%)、玻利维亚(14.52%)、智利(13.71%)占比超过一半。
 
   尴尬的是,中国虽地大物博,锂资源储量丰富,但85%以上分布在西部高海拔山区和盐湖地区,主要以矿石型和卤水型两种形式储存,存在锂资源品位低、分离难度大、开采成本高等问题。锂的开采与分离成本势必会传递到电池成本,最终还得是由车企买单,不经济。因此,锂资源的获取还得以海外渠道为主。
 
   为此,宁德时代、天齐锂业、赣锋锂业等企业长期斡旋海外,以确保供应链稳定,在南美洲、大洋洲积极参股控股锂矿,但受限于当地不稳定的营商环境,加之下游需求激增,锂材料的海外供应依然是个难题。
 
   在电池家族中,锂离子电池一家独大,长期受宠,主要是可替代性弱,在潜在替代元素中,基于钠、镁、铝、钾等设计的电池在性能上无法与锂离子电池相媲美。
 
   随着全球新能源汽车产销量不断提高,产能诉求加强,但是作为锂电池上游的核心原材料——锂矿的供给却无法相应同步提升,锂电池的供需矛盾逐渐加深,各类非锂电池的研究又不得不重新回到桌面。
 
   曾毓群的博士生导师——陈立泉院士,就曾提到:“全世界的电能都用锂离子电池储存,根本不够,因为锂离子电池现在全世界都在做,如果说全世界的车都用锂离子电池来开,全世界的电能都用锂离子电池储存,根本不够,所以我们一定要考虑新的电池,钠离子电池是首选。锂的含量是相当少的,只有0.0065%,钠的含量2.75%,应该说钠的含量相当多。”
 
   供需失衡最容易引发的后果便是供给端价格上涨,然后层层传递,最终还是消费者用户买单。最近有消息传出,称宁德时代锂电池价格将上涨10%,虽然随后被否认,但锂离子电池原材料大幅价格上涨是不争的事实。
 
   由于钠离子电池使用的电极材料主要是钠盐,相较于锂盐而言储量更丰富,价格更低廉。“我们的钠电池已经成熟了,氯化钠炒不起来,(因为)盐很多。”曾毓群表示。
 
   02.钠电池与锂电池的性能与成本比较
 
   钠离子电池主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作,与锂电池工作原理相似。正极材料:目前钠电池的正极材料主要包括钠过渡金属氧化物、钠过渡金属磷酸盐、钠过渡金属硫酸盐、钠过渡金属普鲁士蓝类化合物等几大类。正极材料的差异,是钠电池有别于锂离子电池最大的地方。负极材料:钠电池负极材料包括软碳、硬碳、过渡金属氧化物等,受成本、稳定性、循环性能等各方面的综合影响,最易实现产业化和商业化的,是碳材料。锂电池负极材料主要以人工石墨、天然石墨等碳材料为主;还包括锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物等负极材料。电解质:钠盐+溶剂,除钠盐之外,溶剂方面钠电池与锂电池差别不大。隔膜:钠电池与锂电池基本相同。外形封装:圆柱、软包、方形,钠离子电池与锂离子电池基本相同。制备工艺:钠离子电池与锂离子电池基本相同。钠电池的平均能量密度在90-150Wh/Kg,相比锂电池的250Wh/Kg,能量密度要低。众所周知,新能源汽车要想取代燃油车,电池续航能力是关键因素。能量密度低意味着续航能力较差,这也是钠电池之前不被重视的原因。
 
   较低的能量密度决定了钠电池的应用场景更多是低速车、低端乘用车、基站或储能领域等领域。在中高端乘用车领域能否施展拳脚,依然是个不小的疑问。钠电池的循环寿命可以做到3000~6000次,与磷酸铁锂相当,优于锰酸锂和三元锂,热稳定性和安全性与磷酸铁锂基本相当。虽然能量密度低,但钠电池的优势却是可圈可点,除了钠资源储量丰富的优势之外,还具有高低温性能优异、倍率性能好、安全性高、可用低盐浓度电解液等优点,一些技术指标甚至优于锂离子电池,展现出巨大的开发潜力。
 
   同锂离子电池相比,钠离子电池有三个突出的优势:
 
   1)相对于锂元素,钠元素的标准电极电位高0.3V,作为储能材料而言有更好的安全性能;
 
   2)钠元素在地球上的储量丰富,地壳种金属钠的含量达到了2.4%,并且钠元素海水中就有丰富储量,开发方便;
 
   3)钠价格便宜。钠基电池包括基于正极(含钠)、负极(不一定含钠)和钠盐电解液。
 
   钠金属的储存量比锂丰富,因此从原材料的供给角度看,钠的成本要比锂低很多,但这不意味着钠电池的成本要低于锂电池,短期内甚至还要高于锂电池。
 
   三年前,曾毓群曾提出钠离子电池路线,但因为没有产业链,所以不如锂离子电池价格便宜。如今相关的产业链已经逐渐成熟,商业化进程已箭在弦上。对于钠离子电池的成本问题,曾毓群表示:
 
 “于是新兴的电池技术,钠离子电池不是刚推出来就很便宜,因为目前的供应链规模还很。还怀墒,钠离子电池可能比锂离子电池贵一些。”曾毓群也透露,原材料价格上涨对于成本影响较大,提醒上游的供应商:“如果谁在我们这儿拼命乱涨价,我们会把他们排除在外。”宁德时代在上下游的话语权,可见一斑。
 
   03.钠电池行业现状、概念股
 
   目前国内外有近几十家企业对钠离子电池进行产品布局,国内的有宁德时代、圣阳股份、华阳股份等上市公司,还有中科海钠、钠创新能源、星空钠电等非上市公司。国外的包括英国FARADION公司、美国Natron Energy公司、美国Aquion Energy公司、法国NAIADES计划团体、日本岸田化学、松下、三菱。
 
   目前钠电池行业竞争程度不如锂电激烈,尚且没有出现一家独大的局面。宁德市代发布会将钠电池的商业化提到议程,受此消息,不少概念股也陆续浮出水面。
 
   宁德时代(头部):电池行业的领头羊效应,钠电池从实验阶段过渡到商业阶段,一直都在积累,2021年下半年时机成熟。受此消息,5月24日股价涨3%,总市值迈入9000亿元大门。
 
   中盐化工:2020年公司金属钠产能6.5万吨,占全球产能的40.5%;位居全球第一,而且是国内电耗最。杀咀畹,质量最好的生产企业,金属钠产品国内市场占有率高达42% 。受此消息,5月24日股价开盘涨停。
 
   圣阳股份:公司主要产品为锂离子电池等动力电池。钠离子电池技术是公司持续关注的技术储备研究方向之一,与院士工作站等单位联合开发的高环保、高循环性钠离子电池已经通过实验阶段,进入样品测试,目前测试结果符合预期目标,效果良好。受此消息,5月24日股价开盘涨停。
 
   华阳股份:公司拟通过子公司新阳能源分别投资建设钠离子电池正极材料千吨级生产项目和钠离子电池负极材料千吨级生产项目。受此消息,5月24日股价开盘涨停。
 
   南风化工:南风化工开发的运城盐湖是世界第三大硫酸钠型内陆湖泊,其硫酸钠储量达8000多万吨,产销量世界最大,溶融硫酸钠可提炼金属钠,还与清华大学合作发明碳纳米管手机电池。受此消息,5月24日股价开盘涨停。
 
   山东章鼓:公司投资的新疆喀什安德新材料公司,目前喀什安德技术基于PPS体系的锂离子,钠离子,锌离子固态功能膜片的材料合成以及干法自支撑膜片制造技术。
 
   欣旺达:拥有储备钠离子电池补钠的方法及钠离子电池发明专利技术。
 
   天能股份:公司官方发布,将持续关注包括钠离子电池在内的新型电池技术的研究进展和产业化可能。
 
   中国长城:下属公司从事钠电池的研发生产,拥有钠离子电池材料预处理技术。
                                                                                                                                                             (来源:中国储能网)
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