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鈉電距離儲能大規模運用還有多遠?

2022-10-12 09:35:37 高工儲能

產業界對鈉離子電池充滿期待。

9月30日,華陽集團與中科海鈉聯合打造的全球首批量產達1GWh鈉離子電芯生產線投運。

鈉離子被視為繼鋰離子電池以來,最被看好的電化學儲能路線之一。盡管當前鈉電池在儲能的真實運用狀況并沒有特別明朗,但產業鏈企業布局加速、資本界大力追捧。

鈉電受資本追捧 產業布局加速

包括寧德時代等在內的布局鈉電的企業不斷釋放出其最新動態,產業界對此充滿期待。

鈉離子電池被看好主要有三方面的原因,一是鋰礦作為貴金屬礦產儲量有限,再加上疫情、全球政治等因素影響導致的鋰價猛漲。鈉電作為鋰電的“備胎”逐漸進入人們視野。

二是作為新能源體系中最重要的原材料,過于單一的供應會對市場及行業的發展帶來隱患,從近年來多家國內鋰離子電池廠商和汽車廠商在海外“搶鋰”就可見一斑,因此不少企業開始提前布局。

三是高速膨脹的儲能需求,而市場上鋰離子電池供不應求的情況仍在加劇。行業人士就曾對高工儲能表示,如果鋰電池一直供不應求,儲能行業只能另尋“出路”。

在這種背景下,鈉離子電池自然而然迅速脫穎而出,不僅得到了產業鏈的關注,更得到資本的青睞。

據高工儲能不完全統計,自2020年以來,包括寧德時代、中科海鈉、鵬輝能源 、欣旺達、巨灣技研、精工電子等38家布局鈉離子的企業獲得了不同程度的融資。

目前國內布局鈉離子電池總體可以分為兩大類,一類是創業公司,以中科海鈉、鈉創新能源、眾鈉能源等為主,另一類則是長期從事鋰離子電池及上游原料生產的老牌供應商,以寧德時代、鵬輝能源、欣旺達、容百科技等為代表。

在鈉電池的市場動態上,不得不提寧德時代。其在去年7月發布了第一代鈉離子電池,并在同年8月取得了包括正極極片、負極極片、隔離膜及電解液在內的鈉離子電池專利。其160Wh/kg 的能量密度號稱當前世界最高。

而創業公司中科海鈉也備受矚目。它是問世時間最早的一批鈉離子電池創業項目,成立于2017年2月,經過多輪融資和入股,目前中科海鈉的注冊資本已經增加至3094.995萬元人民幣,相關消息顯示,中科海鈉目前的估值已經超過了50億元。

中科海鈉將自己定位為一個鈉離子電池的全能供應商,在正極、負極、電解液、電池pack生產等方面都進行了布局,一旦產能釋放,將會是鈉電領域不容忽視的一股力量。

自2016年開始創業的眾鈉能源,圍繞聚陰離子技術路線,進行鈉電正負極材料和電化學體系研發,尤其是近兩年來,團隊采用了自主開發的鈉電電極界面控制技術以及獨特的電解液融合技術,已在實驗室向能量密度≥160Wh/kg、循環性能≥13000圈的性能指標發起沖擊。其已在鎮江新區謀劃落地首條硫酸鐵鈉萬噸級正極材料量產基地,并計劃于2023年年內建成與之配套的2GWh電芯產線。

而2018年成立的鈉創新能源,主要業務則集中在鈉離子電池的正極材料及電解液的研發生產方面,并計劃在今年實現3000噸正極材料和5000噸電解液的投產,并在未來的3-5年內,分期建設8萬噸正極材料和配套電解液生產線,這樣“儲備”也讓其備受資本青睞。

鈉電有望與鋰電儲能領域“共舞”

業內人士認為,鈉電被儲能業界看好的原因主要來自鈉電本身和與當前儲能政策及標準的適配性。

一方面源于鈉電自身的優勢。相較于鋰電池,鈉電池成本優勢顯著,尤其在鋰價高位震蕩時,有望加速滲透。此外,鈉離子電池與鋰離子電池工作原理相同,可與鋰電池共用產線。盡管目前電池企業正忙于為動力和儲能領域趕產能,并無多余產線給鈉電來發展。但這也是一個讓更多企業不愿在鈉電研究或者儲備方面掉隊的“理由”。

另一方面則是由于電化學儲能的市場政策為鈉離子電池的發展送來了東風。

鈉離子電池的理論成本更低,工作溫度更寬,性能與儲能環境更為匹配。其能在-20℃下容量保持率大于88%,這意味著相較于鋰離子電池,鈉離子電池能有效解決高寒地區儲能電站效率低下的問題。

而鈉離子電池性能與現行的儲能系統標準的要求有更高的適配性。通常,大型儲能系統對用于儲能的電池能量密度要求不高,但對安全性及經濟性要求更高,因此,儲能系統或將成為鈉電池落地應用的重要場景。

此外,由于鈉離子電池本身具有的寬溫區特性,使得以鈉離子電池為基礎構建的儲能系統能夠適應不同緯度地區的氣候條件,有效提高分布式電源滲透率,提升配電網運行的穩定性和經濟性。

不過,由于鈉離子電池正極材料的不確定性,目前的試驗生產成本非常高。加之鈉離子電池處于發展初期,設備工藝不成熟、生產設備不完善、產業鏈不完善,成本目前預計0.8-0.9元/Wh以上,相比鋰電池尚不具備性價比優勢。

另外一個值得關注的點是,鋰離子電池已經在通過CTP、CTC技術取消電池pack來降低電池成本了,這一技術同樣可以應用在儲能電站中,來降低儲能系統的建設成本。再加上成熟的鋰離子電池成熟的產品體系和性能,以及鈉離子電池還沒量產的市場狀態,現階段下游客戶似乎沒有主動選擇鈉離子電池的市場動力。

總的來說,鈉離子電池量產在即,但應用層面,尤其是在儲能行業的應用,仍是一個需要持續努力的目標。

行業預測,鈉電池在量產之后最可能首先被應用于兩輪車等領域替代鉛酸電池。但隨著產業鏈的完善,規模效應顯現,技術趨于成熟,鈉電進入發展期和成熟期后,有望與鋰電在儲能領域“共舞”。

鈉電池產業鏈企業梳理(部分)

寧德時代:

主推普魯士白正極,2023年將形成基本產業鏈;同時布局層狀氧化物,雙路線布局鞏固電池龍頭地位。

寧德時代第一代鈉離子電池實現電芯單體能量密度高達160Wh/kg(全球最高);常溫下充電15分鐘,電量可達80%以上;在-20°C低溫環境中,也擁有90%以上的放電保持率;系統集成效率可達80%以上;熱穩定性遠超國家強標的安全要求。第二代鈉離子電池預計單體能量密度超200Wh/kg。

在正極材料方面,寧德時代第一代鈉電池采用了克容量較高的錳鐵普魯士白材料(160mAh/g);在負極材料方面,公司開發了讓鈉離子快速通行,同時具有獨特孔隙結構的硬碳材料(350mAh/g)。在電解液方面,寧德時代同時開發適配正負極材料的新型獨特電解液。在系統創新方面,寧德時代開發了AB電池系統解決方案,彌補了鈉電現階段能量密度短板,同時發揮其高功率、低溫性能好的優勢。

寧德時代鈉離子電池定位高端產品,因此預計后續會加大布局層狀氧化物體系(鐵錳鎳銅鋅基體系),來主打動力型鈉電產品,其產業化進度更容易,體系比較成熟。公司目前普魯士白與容百科技合作,層狀氧化物與振華新材、容百科技、鈉創新能源等合作,雙路線布局穩固電池龍頭地位。

華陽股份:

公司持有中科海鈉7.75%股份,為第二大股東, 選取銅錳鐵鈉層狀氧化物和軟碳負極,共建年產2000噸鈉離子電池正負極產線,1GWh電芯產線及1GWh Pack產線用于低速電動車動力電池及國家智能電網用儲能電池。Pack產線已通過可研評審,預計年底竣工,電芯產線預計九月份投入生產。同時共同建設全球首個1MWh鈉離子電池光伏儲能系統。

華陽股份同梧樹資本擬共建產業基金投資多氟多六氟磷酸鈉電解液公司,在上游原材料、電池、電解液方面達成強強聯合,共筑新能源產業鏈,同時表露意愿投資電解液成膜添加劑(VC/FEC)、成立研究院等合作項目。

鵬輝能源:

眾鈉能源采用自主研發的磷酸鹽類鈉正極與硬碳體系負極,目前圓柱電池樣品已做出,生產設備可以與生產圓柱電池的設備共用,6月進行中試,預計年底前批量生產。

2021年10月,公司投資1000萬元對成都佰思格增資入股,成都佰思格(國內硬碳僅次于貝特瑞)主營產品包括高容量鋰電硬炭、高功率型硬炭、高容量鈉離子硬炭以及低成本鈉離子硬炭等全系列產品,具有超快充、超長壽命、超高安全及優異的低溫特性,保障公司負極材料供應。

傳藝科技:

2022年7月,傳藝科技設立控股孫公司傳藝鈉電,開展鈉離子電池的研發、生產和 銷售。目前鈉離子電池產品在實驗室和小試層面實現正極質量比容量140mAh/g,負極質量比容量300mAh/g,單體145Wh/kg的能量密度,4000次的循環壽命,-20℃環境下大于88%的容量保持率等技術結果。

鈉離子電池項目將分為兩期分批投入建設,今年中試線投產,2023年一期2GWh預計投產,二期遠期計劃產能8GWh,累計達10GWh。

欣旺達:

欣旺達聯合南開院士工作站共研鈉電,具備獨家補鈉技術。

據悉,欣旺達與南開大學合作設立院士工作站共同研究新型鋰 硫、鈉離子、固態電池等關鍵材料及技術。公司擁有鈉離子電池補鈉、鈉離子電池及制備的多項專利,公司鈉離子電池專利工藝多為將金屬鈉或者鈉鹽以液態形式添加至負極極片,補鈉后的鈉電池在循環穩定性、倍率性能、和能量密度等方面有部分改善,目前公司暫未量產鈉離子電池。

振華新材:

振華新材憑借在單晶三元領域的深厚經驗,聯合湖南立方新能源共同開發高性能層狀氧化物正極材料,在國內產品中處于前列,預計相關鈉電產品能量密度135-140Wh/kg,可滿足以滿足兩輪車及A00級低速電動車需求。

公司目前鈉電正極產品已進入中試階段,已向國內主流鈉電企業進行噸級送樣,可具備千噸級層狀氧化物生產能力。相關鈉電產品主要產業化瓶頸在于負極成本高+量產難度大,預計202323年實現小批量生產。

容百科技:

公司鈉離子電池正極三種路線均有涉及,主流為錳鐵普魯士白及層狀氧化物兩種路線,其中普魯士白類路線可實現高壓實密度高倍率性能。目前公司正極前驅體已具備批量生產能力,公司規劃普魯士白類產能為6000噸/年,層狀氧化物產達3.6萬噸/年(2023年Q2前)。

公司高鎳產線可兼容生產鈉離子正極材料與超高鎳材料等,公司戰略布局重,未來鈉電占比為10%,走低成本路線切入儲能、二輪車和小動力等市場。

與寧德時代簽訂戰略合作協議,協同開發鈉電池配套產品,共推技術升級。2022年1月7日公司與寧德時代簽訂戰略合作暨長期供貨協議,方將在電池和材料領域的戰略、市場、供應鏈等開展全面深度合作,進行鈉離子電池配套材料等前沿領域的協同開發,將共同推進技術路線的升級,強化技術領先優勢。




責任編輯: 李穎

標簽:儲能電池,鈉離子電池