鈉離子電池板塊拉升，鈉離子電池發(fā)展現(xiàn)狀與未來在哪？

• 2022年12月15日 來源：汽車知家 中研網(wǎng) 1352 89
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在新能源汽車的背后，其動力電池是卡脖子的關(guān)鍵技術(shù)，而鋰資源供給約束的長期存在，其自然存量、開采技術(shù)推動鋰價水漲船高，不得不讓各大電池廠商尋求突破展鈉離子電池技術(shù)。

2022 年，中國新能源汽車市場將維持自然高速增長，美國新能源補貼政策有望推動新能源汽車銷量爆發(fā)，全球新能源汽車有望在更多爆款車型的共同推動下維持銷量高速增長和滲透 率快速提升，我們預(yù)計 2022 年全球新能源車銷量將超過 1000 萬輛，增速超過 50%;同時 預(yù)計 2022 年全球鋰需求約 67.7 萬噸 LCE，同比增加 35%。預(yù)計 2025 年，全球新能源車銷量將接近 2500 萬輛，鋰需求達到 144 萬噸 LCE(其中動力電池 需求 118 萬噸，占比 82%)。

在新能源汽車的背后，其動力電池是卡脖子的關(guān)鍵技術(shù)，而鋰資源供給約束的長期存在，其自然存量、開采技術(shù)推動鋰價水漲船高，不得不讓各大電池廠商尋求突破鋰資源約束的B計劃，發(fā)展鈉離子電池技術(shù)就此被提上日程。

鈉離子電池，是一種二次電池，主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理相似，兩者都被稱為“搖椅式”電池。眾所周知，鈉作為在元素周期表中位于鋰之下的堿金屬元素，擁有著與鋰相似的化學(xué)特性，鋰離子電池的相關(guān)技術(shù)都可以為鈉離子電池所借鑒，而且鈉的儲量與開采難度卻比鋰親民得多太多了。

鈉離子電池的發(fā)展歷史

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預(yù)測報告》顯示：

鈉離子電池幾乎與鋰離子電池同時問世于70 年代，但80 年代末卻遇冷，原因有三：一、難以找到合適的負極材料(能在酯類溶劑中高效儲鋰的石墨卻難以儲鈉);二、研究條件有限(系統(tǒng)水氧含量較高，難以用金屬鈉作為基準電極開展材料評估實驗);三、鋰離子電池獨占鰲頭(大量的研究者把方向錨定在鋰離子電池上)。

直到 21 世紀，鈉離子電池迎來了轉(zhuǎn)機。2000 年，人們發(fā)現(xiàn)由葡萄糖熱解得到的硬碳材料具有高達300mAh/g 的儲鈉比容量，為鈉離子電池提供了一種至關(guān)重要的負極材料。2007 年，聚陰離子正極材料 Na2FePO4F 被發(fā)現(xiàn)，該材料的嵌脫體積形變率僅 3.7%，幾乎沒有應(yīng)變。在 2000 年至 2010 年間，鈉離子電池的研究速度較為平緩，主要集中在少數(shù)幾個實驗團隊。2010 年后，鈉離子電池研究進入了春天，新的材料體系不斷涌現(xiàn)，并逐步嘗試產(chǎn)業(yè)化。

鈉離子電池廣受政策支持

聚焦可再生能源利用儲能、動力電池方面，我國提出 2025 年新型儲能裝機規(guī)模達 3000 萬千瓦以上，開展鈉離子電池等關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備和集成優(yōu)化設(shè)計研究。2021 年，《關(guān)于印發(fā) 2030 年前碳達峰行動方案的通知》提出，聚焦可再生能源大規(guī)模利用儲能、動力電池等重點，深化應(yīng)用基礎(chǔ)研究;2021 年，《關(guān)于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》提出，鼓勵可再生能源發(fā)電 ，企業(yè)與儲能電站等簽訂新增消鈉能力的協(xié)議或合同，明確市場化調(diào)峰資源的建設(shè)、運營等責(zé)任義務(wù);

2021 年，《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到 2025 年，實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機規(guī)模達 3000 萬千瓦以上;2022 年，《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》指出，到 2025 年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段、具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件，開展鈉離子電池、新型鋰離子電池等關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備和集成優(yōu)化設(shè)計研究。

國際上，歐美明確提升鈉離子電池的戰(zhàn)略地位。2019 年，歐盟儲能計劃“電池 2030”項目將鈉離子電池列在非鋰離子電池體系的首位;同年，提出“Fitfor55”一攬子計劃，預(yù)計 2030 年可再生能源在總能源供應(yīng)中的占比目標，從原來的40%提高到 45%;2020 年，美國能源部明確將鈉離子電池作為儲能電池的發(fā)展體系，公布《基礎(chǔ)設(shè)施計劃》，指出 2035 年實現(xiàn) 100%無碳電力以及清潔能源發(fā)電。

鈉離子電池的性能及優(yōu)勢

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預(yù)測報告》顯示：

寧德時代表示，公司于2021年發(fā)布鈉離子電池，其電芯單體能量密度高達 160Wh/kg，常溫下充電15 分鐘，電量可達 80%以上，在-20%℃低溫環(huán)境中，也擁有 90%以上的放電保持率，系統(tǒng)集成效率可達 80%以上。公司正致力于推進鈉離子電池在 2023 年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

鈉離子電池在-40℃低溫下可以放出 70%以上容量，高溫 80℃可以循環(huán)充放使用，這將在儲能系統(tǒng)層面降低空調(diào)系統(tǒng)的功率配額，也可以降低溫度控制系統(tǒng)的在線時間，進而降低儲能系統(tǒng)的一次投入成本和運行成本。

安全性方面，由于鈉離子電池內(nèi)阻相對較高，發(fā)生短路時的瞬間發(fā)熱量相對鋰電池小，溫升相對較低，具備更高安全性;同時，鈉電中正負極都采用鋁箔，電池的結(jié)構(gòu)和組分更簡單，也更易于回收再利用，使鈉電池具備綠色環(huán)保性質(zhì)。

2022年 7 月 29 日，碳酸鋰價格為 47.0 萬元/噸;碳酸鈉市場均價為 2782 元/噸，雖然鈉電池核心的能量密度及循環(huán)壽命指標均弱于鋰電池，但其成本優(yōu)勢仍使其在儲能等下游應(yīng)用場景具有較高經(jīng)濟性。

當前問題及技術(shù)展望

當前鈉離子電池主要有以下問題：

材料研究有待深入，鈉離子電池的硬碳機理未完全闡明，其性能也有待提升，而在安全性上，若失控則有可能放出劇毒氣體。

成本優(yōu)勢有待實現(xiàn)，技術(shù)研發(fā)和規(guī)模效應(yīng)缺一不可，除了原材料有價格優(yōu)勢，其他制造步驟的成本就高于磷酸鐵鋰電池，而生產(chǎn)設(shè)備的價格較高且折舊損耗較大，約占制造成本的 20~30%，規(guī)模效應(yīng)攤薄成本方面也有待發(fā)展

技術(shù)標準有待制定，各家企業(yè)需聯(lián)合規(guī)范市場秩序，促進健康發(fā)展。

當前鈉離子的技術(shù)發(fā)展方向應(yīng)該是增強安全性，提高比能量。

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預(yù)測報告》顯示：

水系鈉離子電池是本征安全的鈉離子電池，以水溶液電解質(zhì)替換有機電解質(zhì)，能從根本上提高鈉離子電池的安全性。當前的鈉離子電池延續(xù)了鋰離子電池的有機電解液體系，因此無法從根本上規(guī)避爆燃風(fēng)險，若將其替換為水溶液，不僅能大大提高安全性，還能簡化生產(chǎn)工藝，同時降低生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染。目前人們已經(jīng)報道了大量的水系鈉離子電池體系方案，其中普魯士藍體系的循環(huán)性能最佳，已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化嘗試，代表性企業(yè)有 Natron Energy、賁安能源等。長期來看，水系鈉離子電池是一個非常有前景的方向，尤其適用于儲能領(lǐng)域。

近十年，鈉離子電池基礎(chǔ)研究數(shù)量快速增長，實驗室鈉離子電池性能實現(xiàn)跨越式提升，能量密度超過200wh/kg，已超越磷酸鐵鋰電池理論能量密度。長期來看，商業(yè)化鈉離子電池能量密度有望超越磷酸鐵鋰電池。但需要注意的是，從技術(shù)端向產(chǎn)業(yè)端的傳導(dǎo)仍需要較長時間的磨合。從目前產(chǎn)業(yè)端公布的數(shù)據(jù)來看，鈉離子電池能量密度比磷酸鐵鋰電池低約 20%，相較于大部分磷酸鐵鋰電池 6000 次以上的循環(huán)性能，鈉離子電池循環(huán)性能約在 4500 次以上。真正實現(xiàn)量產(chǎn)化還需2-3年，鈉離子電池未來的前景值得關(guān)注!

《2022-2027年中國水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預(yù)測報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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  2022-2027年中國水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預(yù)測報告

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