上世紀(jì)70年代末,鈉離子電池研究幾乎同鋰離子電池同步開展。然而,由于當(dāng)時鈉離子電池面臨的能量密度和循環(huán)性能限制,鋰離子電池更受到人們的關(guān)注。近年來,隨著鋰資源稀缺、分布不均、開發(fā)利用困難等問題逐漸暴露,資源分布廣的鈉離子電池重新回到人們的視野,尋找低成本的替代成為人們關(guān)注的焦點。
鈉離子電池引發(fā)廣泛關(guān)注是在去年7月,當(dāng)時動力電池巨頭寧德時代發(fā)布了第一代鈉離子電池。但實際上在更早之前的2021年3月,鈉離子電池制造商中科海鈉完成億元級A輪融資。
2021年8月,工信部表示將適時開展鈉離子電池標(biāo)準(zhǔn)制定,推動鈉離子電池全面商業(yè)化。
與此同時,對能量密度要求較低的儲能市場的開拓更為鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化吃了一顆定心丸。近10年來,關(guān)于鈉離子電池的研究迎來井噴式增長,全球鈉離子電池公司陸續(xù)成立,標(biāo)志著鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化時代的到來。
實際上早在一年前,隨著新能源車的大批量應(yīng)用,鋰電池上游材料碳酸鋰價格已經(jīng)逐漸走高,從而引發(fā)行業(yè)對電池供應(yīng)緊張的擔(dān)憂。因此,許多業(yè)內(nèi)人士也更早地開始關(guān)注鈉離子電池這個儲能行業(yè)優(yōu)質(zhì)的低成本補充產(chǎn)品。
中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,2021年,我國動力電池累計產(chǎn)量為219.7GWh,同比增長163.4%;銷量為186.0GWh,同比增長182.3%;裝車量為154.5GWh,同比增長142.8%。
動力電池裝車量暴漲,帶動碳酸鋰價格一路走高。
碳酸鋰主要用于生產(chǎn)磷酸鐵鋰和三元材料中的正極材料。ifind數(shù)據(jù)顯示,截至2022年3月17日,1噸電池級碳酸鋰價格為47.6萬元,使鋰電池成本水漲船高;而作為鈉離子電池正極材料,1噸碳酸鈉的價格只有2000元-3000元。
業(yè)內(nèi)人士通過對全產(chǎn)業(yè)鏈的行業(yè)研究,發(fā)現(xiàn)在儲能、低速電動車等對成本比較敏感的應(yīng)用市場中,鈉離子電池有突出優(yōu)勢。
鈉離子電池原理結(jié)構(gòu)同鋰電類似,與鋰電相比,鈉離子電池資源廣、成本低且波動小,而鋰資源價格持續(xù)攀升,鈉離子電池具備低價、價穩(wěn)條件。在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型背景下,日益增長的電動汽車市場和儲能市場拉動鋰電需求,疊加疫情因素,鋰原材料價格持續(xù)上漲。截至2022年2月,主要原材料電池級碳酸鋰鹽價格突破45萬元/噸,創(chuàng)歷史新高。
鈉離子電池成本比磷酸鐵鋰低30%
鈉離子電池或?qū)⒄碱I(lǐng)新能源的首席位
國金證券研究所數(shù)據(jù)顯示,截至2020年,全球?qū)⒔?0%的鋰資源儲量分布在南美洲和大洋洲,盡管中國鋰資源儲量位居全球第6,但難以滿足國內(nèi)市場的巨額需求。鋰元素的豐度很低,地殼豐度僅為0.006%,且大多數(shù)集中在南美洲,引發(fā)各大電池廠商供應(yīng)焦慮。
與之相比,鈉資源的地殼豐度高達(dá) 2.5%,不僅是地殼中第六豐富的元素,且在全球分布較為均勻,鈉離子電池資源廣,價格低廉穩(wěn)定。據(jù)中科海鈉團(tuán)隊研究,銅基鈉離子電池原材料成本為0.29元/Wh,磷酸鐵鋰電池材料成本為0.43元/Wh,鉛酸電池成本為0.40元/Wh,鈉離子電池材料具備顯著成本優(yōu)勢,比磷酸鐵鋰電池低約1/3。
鈉離子電池低成本原因主要為:
1、鈉是地殼中含量較高的幾種元素之一,比鋰豐度高2-3個數(shù)量級。原材料碳酸鈉資源豐富、價格低廉穩(wěn)定,10年價格保持在1000-4000元/噸;
2、鈉離子電池中正極材料多選用鐵、錳、銅等元素,幾乎擺脫對于豐度較低、價格昂貴的鎳、鈷元素的依賴,且選擇范圍更廣;
3、負(fù)極所用硬碳工藝要求更低,具備低成本潛力;
4、鈉離子負(fù)極集流體可使用更為廉價的鋁箔替代傳統(tǒng)鋰離子電池中的銅箔集流體,從而進(jìn)一步降低電池成本。
在鈉離子電池大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用中,儲能也擁有廣闊的市場空間。
業(yè)內(nèi)人士表示,目前,儲能市場比電動汽車市場更大,成本要求比電動汽車要求更低,但鈉離子電池能量密度較低,體積比鋰電池要大20%-30%,所以手機(jī),筆記本電腦等高端應(yīng)用場景不是鈉離子電池的主戰(zhàn)場。
而新能源接入市場對體積要求不敏感,將成為鈉離子電池的主戰(zhàn)場。大規(guī)模儲能系統(tǒng)(ESS)、5G基站、戶用儲能、特斯拉的powerwall、光伏、風(fēng)能都將是鈉離子電池的主戰(zhàn)場。
2030年全球儲能規(guī)模達(dá)突破10億美元,2020-2030年CAGR達(dá)142%。隨著全球能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫,各國政府相繼出臺碳中和方案,對新能源儲能的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。至2030年,以發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)新增儲能滲透率達(dá)到60%以上計,全球儲能新增市場需求將達(dá)1361Gwh,十年CAGR突破150%。中國市場儲能也將突破660Gwh,產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到33.1億元。
中國儲能爆發(fā)式增長
鈉離子電池或?qū)⒄碱I(lǐng)新能源的首席位
儲能電站不受能量密度限制,成本低廉的鈉離子電池能夠滿足儲能各項要求,且鈉離子電池的低溫安全等特性更拓寬了配套儲能的應(yīng)用場景。
快速擴(kuò)容的儲能市場,有望帶動鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。新增儲能中電化學(xué)儲能占比躍升,鋰離子電池占比90%的首選優(yōu)勢為相似性能而成本更優(yōu)的鈉離子電池發(fā)展打下“強(qiáng)心劑”。
儲能市場未來空間十分廣闊,鈉離子電池同樣面臨著多種儲能方式(氫燃料電池、釩電池、飛輪儲能等)的激烈競爭。除了控制成本外,鈉離子電池需要在一致性、安全性上精準(zhǔn)控制,并積極拓寬自己在低溫區(qū)、高功率儲能等領(lǐng)域的應(yīng)用,挖掘其不可替代性。
目前,全球近三十家企業(yè)開始布局鈉離子電池,儲能、電動車應(yīng)用多點開花。除了Faradion、Tiamat和中科海鈉世界三大鈉離子電池生產(chǎn)廠商外,美國NatronEnergy、中國鈉創(chuàng)新能源等二十余家企業(yè)紛紛布局商業(yè)化鈉離子電池,并逐步拓展產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,包括儲能電站、5G基站、車用電池等。
原標(biāo)題:鈉離子電池或?qū)⒄碱I(lǐng)新能源的首席位