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文檔簡介

研發(fā)突破需求倒逼,構(gòu)建鈉電發(fā)展核心驅(qū)動(dòng)力鈉離子電池與鋰離子電池工作原理相同,即在充放電過程中,鋰離子在正、負(fù)極之往返嵌入脫嵌和插入脫插,也被稱為“搖椅電池。鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作,使用嵌入的鋰化合物作為正極材料。鈉離子電池的工作原理是:充電時(shí),Na+從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極;放電時(shí)則相反。圖:鈉離子電池充放電原理中海納網(wǎng),萬事俱備:研發(fā)突破底層創(chuàng)新20年滯后期,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化大勢(shì)所趨以鋰離子電池發(fā)展路徑為參考,復(fù)盤鈉離子電池發(fā)展之路,可以發(fā)現(xiàn)鈉離子的發(fā)展以分為五個(gè)時(shí)期:萌芽期(1970-980、停滯期(90-2000、復(fù)蘇期(000-2010、成長期(210-00、爆發(fā)期(220(一)萌芽期:鈉離子電池和鋰電池的研發(fā)均起源于上世紀(jì)70年代,幾乎是同步展研究,并同步提出適用于正極的材料。199年,法國rad提出搖椅電池”概念。起初鋰、鈉金屬作為電池負(fù)極、iS2作為正極,隨著技術(shù)的逐步發(fā)展,嵌入化合物替代金屬負(fù)極有效解決了鋰枝晶的生長問題,層狀金屬氧化物代替iS2有效提升了開路電壓和電化學(xué)可逆性,大幅改善電池容量和循環(huán)性能,至此鋰鈉處于同一起跑線。(二)停滯期:91年,石墨儲(chǔ)鋰機(jī)制被發(fā)現(xiàn),并以此為負(fù)極開發(fā)出搖椅式鋰離子電池,鋰離子電池實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)突破。然而鈉離子相較于鋰離子半徑更大,無法有效嵌入脫出石墨,負(fù)極材料儲(chǔ)鈉能力欠缺,對(duì)鈉離子電池的研究陷入停滯。這一時(shí)間點(diǎn)成為兩類電池發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn),隨著11年oy首次實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的商業(yè)化,兩者的發(fā)展差異進(jìn)一步擴(kuò)大。在20世紀(jì)0年代到1世紀(jì)初,鈉離子電池的研究投入大幅度降低,逐漸淡出們的視野。(三)復(fù)蘇期:0世紀(jì)初,適用于鈉離子電池的硬碳負(fù)極材料終于被開發(fā),打破鈉離子電池發(fā)展瓶頸,鈉離子電池進(jìn)入緩慢復(fù)蘇期。但隨著2006年T(Eeyecolog)的鋪開,電動(dòng)汽車需求高漲,具有適合電壓高、能量密度大等汽車用二次電池性能的鋰離子電池發(fā)展如火如荼,替代需求不足,鈉離子電池性能也深受詬病,關(guān)注度低。(四)成長期:01年,全球首家鈉離子電池公司英國radion建立,日本oaba等也首次報(bào)道NaNi0.5M0.5O2|硬碳全電池性能,鈉離子電池開始商業(yè)化之路。鋰離子電池研究和產(chǎn)業(yè)鏈趨于成熟,人們對(duì)鋰資源的擔(dān)憂日漸突出,鈉離子開始集中研發(fā)。在這十年的時(shí)間內(nèi),美國oodegh等提出普魯士白正極,中科院物理所胡勝勇等首次提出低成本煤基無定型碳負(fù)極材料,研發(fā)開始大跨步向?qū)嶋H應(yīng)用邁進(jìn)。到了07年,中科海乃襲中科院物理研究所成果,正式成立,相繼將鈉離子電池應(yīng)用于電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能電站領(lǐng)域,鈉離子電池應(yīng)用藍(lán)海逐步鋪開。(五)爆發(fā)期:鋰離子電池成本激增,鋰資源供需矛盾成為新的發(fā)展痛點(diǎn),尋求技補(bǔ)充或技術(shù)替代成為鋰電池發(fā)展的必經(jīng)之路。與此同時(shí),鈉離子電池新技術(shù)成熟度的提高以及應(yīng)用場(chǎng)景逐步完善,兼之龍頭電池企業(yè)的頭部帶動(dòng)效應(yīng),鈉離子電池進(jìn)入產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期。目前鋰電oow進(jìn)入瓶頸期,從整體性調(diào)整進(jìn)入系統(tǒng)性微調(diào)。伴隨著儲(chǔ)能項(xiàng)目的布局展開,鈉離子電池開始產(chǎn)業(yè)化之路,有望在5年內(nèi)迎來產(chǎn)能爆發(fā)。對(duì)比鋰離子電池發(fā)展之路,鈉離子電池發(fā)展呈現(xiàn)出明顯的“20年滯后期”規(guī)律。在負(fù)極材料這一關(guān)鍵技術(shù)突破方面,鋰電池出現(xiàn)于191年,鈉離子電池滯后20年,在201年首次研發(fā)成功;在商業(yè)化方面,191年鋰離子電池開啟商業(yè)化進(jìn)程,021年全球首家鈉子電池公司成立,相較于鋰離子電池滯后0年;在產(chǎn)業(yè)化爆發(fā)方面,206年鋰離子電池伴隨著T革命,乘電動(dòng)汽車東風(fēng)而起,如今隨著低碳時(shí)代的到來和儲(chǔ)能電池的行業(yè)產(chǎn)能釋放,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化大勢(shì)所趨。圖:從專利布局看鈉離子電池行業(yè)發(fā)展中專利息中,國科學(xué)物理究所uaa,鈉離子電池的生產(chǎn)工藝與鋰離子電池趨同,技術(shù)可復(fù)刻,設(shè)備可遷移,鈉離子產(chǎn)業(yè)化時(shí)間有望進(jìn)一步提前。鈉子電池生產(chǎn)工序主要包括極片制作(攪拌、涂布、輥壓、分切、電芯制作(卷繞疊片、焊接、封裝、注液)和電化學(xué)過程(預(yù)化、化成分容,整生產(chǎn)工藝與鋰離子電池類似,僅在負(fù)極集流體上換用鋁箔以及原材料調(diào)整。鋰離子電池經(jīng)過多年的技術(shù)積累,在生產(chǎn)方面積累了深厚的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于現(xiàn)有的鋰電企業(yè)來說,從電到鈉電的轉(zhuǎn)折不是整體公司生產(chǎn)線的調(diào)整,而是基于原料的變化所進(jìn)行的適應(yīng)性改變產(chǎn)線可迅速切換,技術(shù)遷移路徑短,鈉離子電池的生產(chǎn)壁壘近乎沒有。圖:鈉離子電池技術(shù)工藝(與鋰離子電池工藝、設(shè)備兼容)u

鋰離子電池到鈉離子電池的技術(shù)更迭有望實(shí)現(xiàn)互為補(bǔ)充的wiwin格局。從鋰電到鈉電,后發(fā)優(yōu)勢(shì)可一定程度規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),產(chǎn)業(yè)化可借鑒鋰電體系經(jīng)驗(yàn),一旦鈉電材料端實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的研發(fā)突破,有望迅速地進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)商業(yè)化路徑。路徑選擇:原材料端創(chuàng)新突破材料端技術(shù)突破,打破鈉離子電池技術(shù)壁壘。不管是哪一種電池體系,材料的進(jìn)步定電池的進(jìn)步。鈉離子的主要電池組成材料于鋰離子類似,均包括正極材料、負(fù)極材料、集流體、隔膜、添加劑、電解液等基本單元,具體來講,鈉離子電池和鋰離子電池的電解液、隔膜等變化不大,正負(fù)極材料形成核心壁壘,集流體變化帶來鋁箔的需求增長。表:鈉離子電池材料端的技術(shù)突破材材料 鈉離子電池 鋰離子電池物功率密度高負(fù)極材料物功率密度高負(fù)極材料主要分為硬碳和軟碳:軟碳成本較低性能不足,硬碳技術(shù)探索初見成效,生物質(zhì)前多采用石墨負(fù)極,硅基負(fù)極有望實(shí)現(xiàn)替代驅(qū)體位于研發(fā)初期集流體正負(fù)極集流體均可采用價(jià)格較低的鋁箔正極集流體采用銅箔,負(fù)極集流體采用鋁箔隔膜保持鋰電原有產(chǎn)品不變一般采用高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜電解液六氟磷酸鈉,量產(chǎn)難度低六氟磷酸鋰,量產(chǎn)難度低高鋰電,

三種主流路線:層狀氧化物技術(shù)成熟,魯士藍(lán)類化合物成本低,聚陰離子型化

兩種主流路線:三元NM性能更優(yōu),磷酸鋰成本低現(xiàn)在的鈉離子電池正極材料基本上是三種類型:金屬氧化物、普魯士藍(lán)類、聚陰離型化合物。目前這三種體系各有所長,層狀氧化物技術(shù)成熟,普魯士藍(lán)類化合物成本低,聚陰離子型化合物功率密度高,適用于高功率輸出設(shè)備需求。綜合來看,聚陰離子型材料的整體性能更具優(yōu)勢(shì)。其中,磷酸釩錳鈉正極材料技術(shù)在材料升級(jí)方面潛力大,未來發(fā)展前景大:可引入電負(fù)性大的F元素取代,提升工作電壓和能量密度;增大Mn含量或引入,e等進(jìn)一步降低釩含量,降低成本。相比層狀金屬氧化物和普魯士藍(lán)正極材料,磷釩錳鈉正極材料技術(shù)料倍率性能更高,循環(huán)壽命更長,電芯制備工藝更簡單。表:三種正極材料路線共存,以聚陰離子型化合物性能最優(yōu)技術(shù)參數(shù)層狀氧化物普魯士藍(lán)類材料聚陰離子型化合物可逆容量(h/)10012~40120工作電位()3.433.~38能量密度(h/)低中高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性中低高全壽命周期成本中低高產(chǎn)業(yè)化難度中高低循環(huán)性能100次60次200次倍率性能低中高相關(guān)企業(yè)單位中科海納、鈉創(chuàng)、Frdon寧德時(shí)代、遼寧星空中南大學(xué)、眾鈉、iads高鋰電,與鋰離子電池一樣,鈉離子電池的負(fù)極材料同樣是碳材料,主要分為硬碳和軟碳。軟碳成本比較低但是它的性能不足,現(xiàn)在軟碳技術(shù)尚在進(jìn)一步改進(jìn)提升,硬碳技術(shù)探索已經(jīng)初見成效??梢哉f,生物質(zhì)基硬碳最具優(yōu)勢(shì),但行業(yè)尚處于發(fā)展初期,個(gè)別企業(yè)具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)。添加劑配方是提升循環(huán)壽命的關(guān)鍵,鈉電高堿度+高電壓更加考驗(yàn)鈍化膜的穩(wěn)定性o-ow壁壘高于鋰電池。鈉離子電池的電解質(zhì)與鋰電池相似,包括水系、有機(jī)系和固態(tài)三類,一般情況下,液體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率高于固體電解質(zhì),因?yàn)樗鼈兙哂休^好的流動(dòng)性,有利于鈉離子的快速遷移。目前常見鈉鹽有:P6(六氟磷酸鈉)電化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于六氟磷酸鋰,在PC基(碳酸丙烯酯)電解液中導(dǎo)電率最高;O4則擁有離子遷移速度快、兼容性好、成本低等優(yōu)勢(shì),但其含水量高、易爆炸和高毒性等不足影響其實(shí)際應(yīng)用。目前電解質(zhì)F6是鈉離子電池電解液的核心,合成方法與鋰離子電池電解液相似,天賜材料和多氟多均掌握了鈉鹽的核心工藝。集流體方面,鈉在常溫下不與鋁發(fā)生合金反映,因此鈉離子電池的正負(fù)極均可采用箔作為集流體,可以進(jìn)一步降低鈉離子電池的成本。東風(fēng)已至:價(jià)增量減需求倒逼企業(yè)端承壓:短期內(nèi)碳酸鋰供需矛盾難改全球鋰資源處于供需緊平衡的狀態(tài),電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格已高達(dá)6.5萬元噸(截止22年2月7日,自201年下半年到222年上半年增速達(dá)到33。相比之下,碳酸鈉提鈉簡單,供給充足,價(jià)格穩(wěn)定低廉,價(jià)格僅為260元噸(輕質(zhì)純堿,截止2年2月7日,是碳酸鋰價(jià)格的0.。圖:202年上半年碳酸鋰價(jià)格同比增長43倍0

價(jià)格:碳酸鋰.%電國產(chǎn)左軸) 市場(chǎng)價(jià)(中間價(jià)):輕純堿全國右軸)0-1 -1 -1 -1 -1 -1n,備注:池級(jí)酸鋰要用制鈷酸鋰錳酸、三材料及酸鐵鋰鋰離電池極材。鋰資源緊平衡預(yù)計(jì)長期維持,電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的鋰需求激增或?qū)?dǎo)致鋰供應(yīng)焦長期存在。根據(jù)odaezie的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),受益于電動(dòng)車行業(yè)的高速發(fā)展,全球鋰需將在030年增至20萬噸E(碳酸鋰當(dāng)量)以上,至035年增至00萬噸E。受益于價(jià)格上行,鋰的供應(yīng)量同樣呈現(xiàn)快速增長的趨勢(shì),但若基于全球已投產(chǎn)和已見規(guī)劃的鋰項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)測(cè),長期來看鋰行業(yè)會(huì)面臨嚴(yán)重的供給短缺。在汽車電動(dòng)化的浪中,鋰原料的供應(yīng)將成為產(chǎn)業(yè)鏈面臨的挑戰(zhàn)之一,在電動(dòng)車電池發(fā)展路徑不發(fā)生變化的形下,鋰資源焦慮可能長期存在。圖:根據(jù)BnhrkMinrls預(yù)測(cè),鋰行業(yè)面臨嚴(yán)重供給短缺(單位:萬噸)Bchakna,鋰價(jià)上漲增加動(dòng)力電池企業(yè)成本,電池企業(yè)承壓。比2211與2221磷酸鐵鋰電池電芯成本價(jià)格,正極材料磷酸鐵鋰價(jià)格從01元Wh上漲到.31元W,同比上漲195,帶動(dòng)電芯材料總成本從0.5元Wh上漲到0.5元W,同比上漲0。0221磷酸鐵鋰價(jià)格占比達(dá)到6,較221年1同比上漲2pt。同時(shí)從電池價(jià)值鏈的利用率來看,205年,負(fù)極材料和集流體利用率將持續(xù)收緊,材料端的壓力不減,從材料端來進(jìn)技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新,將成為鋰電池降本的核心路徑。圖:鋰價(jià)上漲增加動(dòng)力電池企業(yè)成本 圖:銅鋁等集流體材料將面臨持續(xù)性收緊萬n,公資整理,

dakni,Each,dmanchsbalntmntRach,政府端承壓:鋰電進(jìn)口依賴危及能源安全全球鋰資源分布不均,中國對(duì)于鋰電原材料對(duì)外依賴程度超60,存在卡脖子風(fēng)險(xiǎn)。鋰精礦產(chǎn)能集中于智利和西澳,由于礦業(yè)體系成熟、資源稟賦優(yōu)越、至中國運(yùn)輸便利,目前仍為全球鋰輝石礦供應(yīng)主力。根據(jù)US統(tǒng)計(jì),目前全球已探明鋰資源890萬噸,我國已探明鋰資源量50萬噸,僅占比.7,全球鋰資源儲(chǔ)量220萬噸,中國只有50萬噸,僅占比6.8。我國鋰資源品質(zhì)和外部開發(fā)條件較差,導(dǎo)致開發(fā)難度大、成本高,供能力較弱。從進(jìn)口情況來看,截止到222上半年,中國鋰資源(氫氧化鋰)進(jìn)口依賴超60。圖:中國鋰資源儲(chǔ)量僅占全球6.8% 圖:中國鋰資源(氫氧化鋰)進(jìn)口依賴度達(dá)64%俄羅斯聯(lián)邦,.%中國,.%美國,.%智利,.%日本,, 海統(tǒng)計(jì)據(jù),

英國,.%

.%相比而言,鈉儲(chǔ)量豐富,原料價(jià)格低,地殼豐度高,供應(yīng)鏈更加安全,這也是離子電池可以廣泛使用的最大優(yōu)勢(shì)。鈉與鋰處于同一主族,具有相似物理化學(xué)性質(zhì)。地殼中含有2.7%的鈉,使其成為地球上第七大最豐富的元素和第五大最豐富的金屬,僅次于鋁、鐵、鈣和鎂,領(lǐng)先于鉀。鈉分布于全球各地,完全不受資源和地域的限制,所以鈉離子電池相比鋰離子電池有非常大的資源優(yōu)勢(shì)。圖:鈉在地殼中元素豐度位列第六(p)0 0 8 0i a K Ti V r Mn Fe o i u Zn中海納網(wǎng),鈉離子電池相關(guān)政策陸續(xù)出臺(tái),行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定在即,進(jìn)一步促進(jìn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化。受益于全球范圍內(nèi)汽車電動(dòng)化浪潮,鋰作為關(guān)鍵原料,戰(zhàn)略價(jià)值不斷凸顯“十四五”規(guī)劃明確提出,研發(fā)儲(chǔ)備鈉離子電池高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)。發(fā)改委進(jìn)一步明確相關(guān)目標(biāo):到05年,實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變,裝機(jī)規(guī)模達(dá)300萬瓦以上,加快飛輪儲(chǔ)能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?;囼?yàn)示范。政府逐步開始重視鈉離子技術(shù),并將其作為儲(chǔ)能領(lǐng)域的重要研究示范,將推動(dòng)鈉離子電池全面商業(yè)化。02年7月,我首批鈉離子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定在即,工信部聯(lián)合寧德時(shí)代等,將進(jìn)一步推動(dòng)鈉離子產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化。表:政策端迅速推動(dòng),鈉離子儲(chǔ)能技術(shù)試點(diǎn)示范啟動(dòng)時(shí)時(shí)間 政策文件 政策內(nèi)容201年7月《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見201年8月《關(guān)于政協(xié)第十三屆全國委員會(huì)第四次會(huì)

發(fā)改委提出到225年,實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變,裝機(jī)規(guī)模達(dá)300萬千瓦以上;加快飛輪儲(chǔ)能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)模化試驗(yàn)示范,以需求為導(dǎo),探索開展儲(chǔ)氫、儲(chǔ)熱及其他創(chuàng)新儲(chǔ)能技的研究和示范應(yīng)用。科技部將在“十四五”期間實(shí)施“儲(chǔ)能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng),并鈉離子電池技術(shù)列為子任務(wù),以進(jìn)一步推動(dòng)鈉離子電池的規(guī)?;?、低成第415號(hào)(工交郵電23號(hào))提案答復(fù)函》化,提升綜合性能。促進(jìn)性能優(yōu)異、符合條件的鈉離子電池在新能源電站、交通工具、通信基站等領(lǐng)域加快應(yīng)用,推動(dòng)鈉離子電池全面商業(yè)化儲(chǔ)能技術(shù)方面,就能量型容量型儲(chǔ)能技術(shù)裝備及系統(tǒng)集成技術(shù),研發(fā)鈉201年1月《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》

離子電池、液態(tài)金屬電池、鈉硫電池、固態(tài)鋰離子電池、儲(chǔ)能型鋰硫池、水系電池等新一代高性能儲(chǔ)能技術(shù)202年3月《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》 鈉離子電池列為“十四五”新型儲(chǔ)能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向,研究開展鈉離子電池、固態(tài)鋰離子電池等新一代高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)試點(diǎn)示范。202年6月《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》 研發(fā)儲(chǔ)備鈉離子電池、液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池、二批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂和外文版項(xiàng)目計(jì)劃》 二批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂和外文版項(xiàng)目計(jì)劃》 科學(xué)院物理研究所,寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司,深圳市比亞迪電池有限公司《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)222年第號(hào)和命名》計(jì)劃正式下達(dá)。與公司:中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院,中國202年7月我國首批鈉離子電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鈉離子電池術(shù)語和詞匯》《鈉離子電池符政府官網(wǎng)優(yōu)勢(shì)突出場(chǎng)景布局,夯實(shí)鈉電發(fā)展底層競爭力多重優(yōu)勢(shì):安全性突出+降本優(yōu)勢(shì)鈉離子電池的電極材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和更優(yōu)的低溫性能,對(duì)于極端氣候擁有好的適應(yīng)性,安全性高于鋰電池。根據(jù)最新研究,已經(jīng)制備的鈉離子電池具有寬工作溫度范圍:7010℃,在7℃的情況下該電池仍可提供7.19的室溫容量,在10℃的情況下仍能正常工作。鋰離子電池在寒冷的環(huán)境下容易活性降低,比容量大幅度下降。鈉離子電池中的所有關(guān)鍵部件,包括電解質(zhì)、陰極和陽極,都設(shè)計(jì)成適應(yīng)寬溫度窗口,即處理高固有離子擴(kuò)散系數(shù)以補(bǔ)償損失低溫,并具有出色的熱穩(wěn)定性以防止高溫下的放熱反應(yīng)。圖:電池對(duì)于高低溫環(huán)境敏感 圖:鈉離子電池運(yùn)行溫度范圍:--1℃hemgncefoduminbati:ttin,pcn,adaucubiit

資料來《dum-nBttyithaidepainmpatueRem?70to00》鈉離子電池穩(wěn)定性更高,更不易出現(xiàn)熱失控等情況。鈉離子電池在過充、過放、短路、針刺等測(cè)試中不起火、不爆炸。鈉離子電池?zé)崾Э販囟雀?,在高溫環(huán)境下容易因?yàn)殁g化、氧化而不自燃。鈉鹽電解質(zhì)的電化學(xué)窗口較大,電解質(zhì)在參與反應(yīng)的過程中分解的可能性更低,電池系統(tǒng)穩(wěn)定性更高。鈉離子電池化學(xué)允許在陽極使用金屬l作為集流體能有效避免石墨基鋰離子電池的過放電問題。且鈉離子電池的內(nèi)阻比鋰電池高,所以其在短路的情況下瞬時(shí)發(fā)熱量少,溫升較低,熱失控溫度高于鋰電池,具備更高的安全性。圖:鈉離子電池可放電到,具備更高的安全性《Riingheaepingfitiunanddum-nC:AMatiasChmitypcti,備注:圖a所示,硬碳極離子電可放至0,而不現(xiàn)l溶解等任何題,放至0,對(duì)于全電池陽極位為.7(.a/a考慮碳酸溶劑化學(xué)穩(wěn)性,是一非常全值;在循環(huán)穩(wěn)定方面圖b和c顯示離子電在3和0V之間的穩(wěn)定循,即深度電至0鈉離子池的循環(huán)定性也未到明損,并具優(yōu)異溫度性。根據(jù)中科海納估計(jì),C-FMn基鈉離子電池原材料成本相對(duì)磷酸鐵鋰石墨體系將降低30%-0。在當(dāng)前高鋰電背景下,隨著產(chǎn)業(yè)化的展開,電解液、硬碳、普魯士藍(lán)等原材料供應(yīng)一致性和穩(wěn)定性有望獲得提高,成本效應(yīng)將逐步凸顯。圖:中科海納公布數(shù)據(jù):0-40降本空間中海納網(wǎng),從成本組成來看,鈉離子電池的降本效應(yīng)主要體現(xiàn)在正極材料和負(fù)極集流體方面,對(duì)目前高漲的鋰價(jià)和銅價(jià)“對(duì)癥下藥。(一)在正極材料方面:以磷酸鐵鋰和Na-eMnO層狀正極為例,截至02年底,磷酸鐵鋰約1.4萬元/噸,而層狀小批量拿貨售價(jià)112萬噸,大批量79萬噸,上規(guī)模后有望到56萬噸。同時(shí)普魯士藍(lán)路線理論性能天花版較高,美聯(lián)七彩、百合花送樣驗(yàn)證過程仍在持續(xù)進(jìn)行中,對(duì)標(biāo)顏料級(jí)25萬噸售價(jià),降本潛力大。鈉離子正極材料不需要用鈷、鎳等元素,進(jìn)一步擴(kuò)大了成本方面的優(yōu)勢(shì)。(二)在負(fù)極集流體方面:鋰電池采用銅箔作為集流體,鈉離子電池可使用價(jià)格更的鋁箔作為負(fù)極集流體。長周期看,近五年銅價(jià)和鋁價(jià)二者價(jià)差基本穩(wěn)定在0004000元/噸以上。圖:鋁價(jià)維穩(wěn),與銅價(jià)價(jià)差保持在300~00元噸上下期貨結(jié)算價(jià)活躍合約:陰銅 期貨收盤價(jià)活躍合約:鋁0-1-8-4-1-7-3-0-6-1-9-5n,根據(jù)現(xiàn)有的公開數(shù)據(jù)對(duì)鈉離子電池成本進(jìn)行測(cè)算,對(duì)標(biāo)202年底磷酸鐵鋰電池成本,發(fā)現(xiàn)初步量產(chǎn)之后有望實(shí)現(xiàn)降本060,規(guī)?;?yīng)下有望達(dá)到近30的降本效應(yīng)。由于正極、負(fù)極等原材料尚未形成市場(chǎng)規(guī)模,多數(shù)企業(yè)選擇自供,供應(yīng)鏈還不成熟,價(jià)格短暫處于高位。結(jié)合222年1月29日召開的鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展論壇公布數(shù)據(jù),通過我們測(cè)算,鈉電當(dāng)前小試、中試成本在.81元Wh范圍內(nèi)波動(dòng),預(yù)計(jì)產(chǎn)業(yè)鏈配套初步形成后,成本有望下降到050.6元W,中長期進(jìn)一步下探040.5元W。市場(chǎng)價(jià): 單價(jià): 成本百分比萬元/噸 元/Wh 市場(chǎng)價(jià): 單價(jià): 成本百分比萬元/噸 元/Wh ()總用量單位規(guī)格品名磷酸鐵鋰 t 200 172 0.4 59330.116590tSuerP炭黑(正極)10.11.6400t0.2m50m鋁箔水系黏結(jié)劑(正極) LA10.11.6400t0.2m50m鋁箔石墨 - t 100 5.3 0.5 9110.116540tSuerP炭黑(負(fù)極)70.46.7600t0.lm50m銅箔水系黏結(jié)劑(負(fù)極) LA70.46.7600t0.lm50m銅箔隔膜 - 萬m2 140 2.5 0.4 613130.85.5140t六氟磷酸鋰電解液合計(jì) 0. 100公資料理,備注:場(chǎng)價(jià)據(jù)更至最數(shù)(0//)表:測(cè)算不同時(shí)期的鈉離子電池電芯成本:規(guī)?;?yīng)下有望達(dá)到近30的降本效應(yīng)鈉離子電池原材料BM成本產(chǎn)業(yè)化初期初步量產(chǎn)規(guī)模化效應(yīng)品名NaC-eM-O層狀正極導(dǎo)電劑(正極油系黏結(jié)劑(正極)鋁箔無定形導(dǎo)電劑(負(fù)極水系黏結(jié)劑(負(fù)極)鋁箔(負(fù)極隔膜電解液單位(/GWh)tttttttt萬t用量2781191193001225353300117139市場(chǎng)價(jià):單價(jià):成本百分市場(chǎng)價(jià):單價(jià):成本百分市場(chǎng)價(jià):單價(jià):成本百分萬元/噸元/Wh比()萬元/噸元/Wh比()萬元/噸元/Wh比()120.23580.2435.50.538170.22170.24170.25500.67500.612500.61520.0120.0120.01200.42780.91840.512170.11170.12170.1230.0030.0030.0020.0120.0120.0130.3330.3630.37160.2245.50.8155.50.819總成本0.910.520.41資料來:場(chǎng)景布局:鉛酸電池替代+0電動(dòng)汽車+儲(chǔ)能鈉離子的主要劣勢(shì)體現(xiàn)在能量密度方面,相較于磷酸鐵鋰電池00~30Wh/g的能量密度,鈉離子電池能量密度偏低。目前,寧德時(shí)代公布的鈉離子電池,下一代鈉離子電池能量密度將突破20W/,已接近磷酸鐵鋰電池,隨著儲(chǔ)鈉技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,差距望減少。對(duì)照鈉離子的使用性能與當(dāng)前各行業(yè)的要求,可以發(fā)現(xiàn)在儲(chǔ)能和鉛酸電池領(lǐng)域適配對(duì)比來看,汽車和個(gè)人電子產(chǎn)品對(duì)于能量密度的要求較高,同時(shí)個(gè)人電子產(chǎn)品迭代偏快,相對(duì)而言對(duì)于電池的循環(huán)壽命要求沒有那么嚴(yán)格。在儲(chǔ)能和鉛酸電池替代領(lǐng)域,對(duì)于能量密度的要求偏低,成本敏感性較強(qiáng),與鈉離子電池的特性相對(duì)適配。表:當(dāng)前主要行業(yè)使用要求及驅(qū)動(dòng)因素汽車個(gè)人電子產(chǎn)品儲(chǔ)能鉛酸電池2025年能量密度(/)~50~50~30~0充放電倍率 ~2/2~05/.5C~05/2-循環(huán)壽命 >-0年>-2年10年5年主要特性 高能量密度功率高能量密度低成本,長壽命功率,成本《heemgncefoduminbati:ttin,pcn,ndmuatuaiit根據(jù)不同場(chǎng)景對(duì)于性價(jià)比的敏感程度,鈉離子電池預(yù)計(jì)未來首先取代鉛酸電池,率先實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車、低速電動(dòng)車、備用電源和起動(dòng)電池的無鉛化;標(biāo)準(zhǔn)化程度提高之后,有望實(shí)現(xiàn)00級(jí)電動(dòng)汽車的有效應(yīng)用;規(guī)?;?yīng)展開之后,各級(jí)市場(chǎng)成熟,降本效應(yīng)更突出,在儲(chǔ)能市場(chǎng)有望進(jìn)一步提高滲透率。鉛酸電池:有望成為鈉離子電池的先導(dǎo)主戰(zhàn)場(chǎng)鉛酸電池替代環(huán)節(jié)有望成為鈉離子電池規(guī)?;a(chǎn)的孵化場(chǎng),最先實(shí)現(xiàn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)賦能。鉛酸電池由于其安全穩(wěn)定、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)在電池領(lǐng)域占據(jù)較高的市場(chǎng)份額。按應(yīng)用領(lǐng)域劃分,我國的鉛酸蓄電池主要可分為備用電源電池、儲(chǔ)能電池、起動(dòng)電池和動(dòng)力電池四大類。備用電源電池是主要用于通訊備用電源、不間斷電源(P、應(yīng)急照明電源及他備用電源的蓄電池,占比8。儲(chǔ)能電池指適用于供太陽能發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及其他可再生能源的儲(chǔ)能用蓄電池,占比6。起動(dòng)電池是主要應(yīng)用于汽車、摩托車、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、點(diǎn)火和照明的蓄電池,占比最高,達(dá)到4。動(dòng)力電池主要應(yīng)用于電動(dòng)自行車、電動(dòng)特種車電動(dòng)游覽車、高爾夫車、巡警車、叉車等)、低速電動(dòng)乘用車、混合電動(dòng)車等電動(dòng)車輛作為動(dòng)力,占比28。圖:鉛酸蓄電池應(yīng)用場(chǎng)景占比中有色屬工協(xié),然而,從鉛酸蓄電池企業(yè)數(shù)量和進(jìn)出口情況來看,鉛酸蓄電池已經(jīng)釋放出替代信號(hào)。隨著近幾年對(duì)鉛酸蓄電池環(huán)保核查的逐步加大,加上其市場(chǎng)空間逐步被鋰離子電池等新型電池技術(shù)取代,鉛酸蓄電池企業(yè)數(shù)量保持逐年下降的趨勢(shì),中國鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)由210年的100家左右下降到201年的0家左右,且大量企業(yè)處于停產(chǎn)或整頓狀態(tài)。同時(shí),鉛酸蓄電池的進(jìn)出口量總體呈下降趨勢(shì),根據(jù)中國海關(guān)數(shù)據(jù)顯示,近年來,我國鉛酸蓄電池進(jìn)口量整體呈下降趨勢(shì),018年中國鉛酸蓄電池進(jìn)口數(shù)量為04萬個(gè),為近年來最大值,201相較于08年鉛酸電池進(jìn)口數(shù)量下降近50。圖:200221年鉛酸電池企業(yè)數(shù)量下降9267% 圖:鉛酸電池進(jìn)出口量呈下降趨勢(shì)0

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鉛酸蓄電池進(jìn)口數(shù)量:個(gè) 鉛酸蓄電池出口數(shù)量:個(gè)05678901Van, ii,備注:2年數(shù)據(jù)止到0月1日從三種電池的性能對(duì)比來看,鈉離子電池相較于磷酸鐵鋰和三元鋰電池各有優(yōu)劣,對(duì)于鉛酸電池來說,實(shí)現(xiàn)全方位性能優(yōu)化。主要性能方面,鈉離子電池相對(duì)于鉛酸電池實(shí)現(xiàn)3倍能量密度提升,鉛酸電池的循環(huán)壽命遠(yuǎn)不及鈉離子電池,鉛酸電池的低溫性能、安全性、環(huán)保性、快充性能偏差,且二者原料成本相當(dāng),具有性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。從消費(fèi)端來說,消費(fèi)者對(duì)于循壞壽命和性價(jià)比優(yōu)勢(shì)敏感。按照三天充一次電來看,500100次對(duì)應(yīng)的循環(huán)壽命在45年,200次的循環(huán)壽命可以達(dá)到15年左右,同時(shí)使用壽命的延長也會(huì)減少電池更換成本。而且相較于鉛酸電池而言,鈉離子電池常溫充15i,電量0以上,有望在低速電動(dòng)汽車和電動(dòng)自行車等方面迅速得到認(rèn)可。從生產(chǎn)端來看,鉛酸蓄電池含大量的重金屬鉛以及酸性物質(zhì)。在生產(chǎn)或回收環(huán)滲入環(huán)境的鉛及其化合物,一旦進(jìn)入人體后,可能對(duì)神經(jīng)、造血、消化、腎臟、心血管和內(nèi)分泌等多個(gè)系統(tǒng)造成危害,甚至引起嚴(yán)重的鉛中毒。在電池的生產(chǎn)過程中,廢煙、廢塵、廢水等污染形式貫穿于生產(chǎn)流程始終,特別是鉛粉制造-板柵鑄造-極板制造-極化成環(huán)節(jié),受制于現(xiàn)有工藝,必然產(chǎn)生大量酸性含鉛污水、鉛塵、鉛渣、鉛煙、酸霧,板化成還是耗電量最大的工序,分片與刷片廢品率高,工序重復(fù)率高,造成的污染大。著低碳時(shí)代的到來,鈉離子電池將成為鉛酸電池的最佳替代品。鈉離子電池(銅基氧化物/煤基碳體系)三元鋰電池磷酸鐵鋰電池鈉離子電池(銅基氧化物/煤基碳體系)三元鋰電池磷酸鐵鋰電池鉛酸電池質(zhì)量能密度 3050hkg 15~20h/g 20~00h/g 10~50h/g體積能體積能密度6080h/L20~50h/L50~00h/L18~80h/L循環(huán)壽命50~00次30060次15030次200次以上單位能原料本 0.~05元/Wh 0.~07循環(huán)壽命50~00次30060次15030次200次以上平均工電壓 2.0V 3.2V 3.2V 3.2V-20℃-20℃容保持率70%小于70%70%88以上安全性高中高低高耐過放電 差 差 差 可放電至安全性高中高低高環(huán)保特性 差 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu)快充性能 差 差 差 常溫充電1m,電量0以上記憶性 有 無 無 無wk,鉛酸蓄電池的替代趨勢(shì)相對(duì)明確,實(shí)際上,在鈉離子電池提出之前,磷酸鋰電池已對(duì)鉛酸電池進(jìn)行了一定程度的替代,初期市場(chǎng)將主要由磷酸鐵鋰電池和鈉離子電池瓜分隨著鈉電的成本效應(yīng)進(jìn)一步鋪開,鈉離子電池有望成為鉛酸電池的主要替代品。A00車場(chǎng)景:高價(jià)格敏感度帶來鈉電需求在201年,中國0級(jí)電動(dòng)車的銷量為9.2萬輛,在新能源車的滲透率為27.04,202年1-1月的00級(jí)電動(dòng)車銷量為25萬輛,滲透率下降至2.77。00級(jí)車型的用戶是成本敏感性,鋰電池成本的上漲影響了銷量,動(dòng)力電池方面,用00級(jí)別車型跑量,是過去多年中國新能源汽車發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。由于電池及各種零部件成本大漲(原材料包含金屬和石油衍生工業(yè)品價(jià)格上漲,擠壓了00級(jí)電動(dòng)車型的生存空間。在供給端意愿受影響的情況下,調(diào)整的手段主要是通過對(duì)整車售價(jià)進(jìn)行大幅調(diào)整,這將直導(dǎo)致需求減弱。從成本端進(jìn)行調(diào)控成為車企的主要需求。圖:00汽車市場(chǎng)份額下滑000000000000

.%.%.%.%.421.89%.%%.%.%.%.%0

.%批發(fā)銷量:新能源乘用:電動(dòng)A累計(jì)值 批發(fā)銷量:新能源乘用:計(jì)值 滲透率n,在能量密度和續(xù)航里程方面,鈉電池已經(jīng)能夠滿足目前00級(jí)電動(dòng)車用戶。從產(chǎn)車型電池系統(tǒng)能量密度來看,00級(jí)新能源乘用車在產(chǎn)車型電池系統(tǒng)能量密度主要集中在14(含)16W/k,12(含)14W/g占比41.%,16W/g及以上占比為01%。從生產(chǎn)車型續(xù)航里程來看,00級(jí)新能源乘用車在產(chǎn)車型續(xù)航里程主要集中在20m以下,250400km區(qū)間占比4,400m以上占比為零。目前的鈉離子電池已經(jīng)能完全滿足00級(jí)電動(dòng)車的搭載要求。圖:00級(jí)在產(chǎn)車型電池系統(tǒng)能量密度低于10h/g 圖:00級(jí)車在產(chǎn)車型續(xù)航里程集中在20-400m區(qū)間A00乘用車產(chǎn)量電池系統(tǒng)能量密度分布

A00級(jí)乘用車產(chǎn)量續(xù)航里程分布W/gW/g及以上,(含)-W/g,(含)-W/,,

≥,以下,高鋰電, 高鋰電,A00電動(dòng)車的生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于成本的敏感性較高,鈉電池的應(yīng)用具備一定優(yōu)勢(shì)。對(duì)格比較敏感的商品,價(jià)格下降所帶來的波動(dòng)對(duì)于銷量會(huì)形成較大的彈性,而鈉離子電池遠(yuǎn)期來看成本相對(duì)于鋰電池一定更為便宜,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展順利的話在225年就會(huì)形成20~30的價(jià)格優(yōu)勢(shì),對(duì)于下游客戶來說會(huì)形成非常大的吸引力。更遠(yuǎn)一些來說,對(duì)于分裝載鈉離子電池的0級(jí)汽車車型,會(huì)形成一定的降本空間,縮小與原搭載鋰電池的00級(jí)汽車的價(jià)差,對(duì)于搭載鋰電池的0級(jí)汽車會(huì)形成替代效應(yīng)。儲(chǔ)能場(chǎng)景:鋰離子鈉離子方案有望成為最優(yōu)解儲(chǔ)能市場(chǎng)前景廣闊,發(fā)展迅速。儲(chǔ)能技術(shù)正在成為許多國家實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。221年,全球新增運(yùn)營電力儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)容量總計(jì)183W,同比增長15,其中新增儲(chǔ)能占比最大,為1.2W,首次超過0,是220年的22倍,同比增長17。2022年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)延續(xù)021年的高速增長態(tài)勢(shì),歐美、中國等主要市場(chǎng)多點(diǎn)花,鈉離子電池目前占儲(chǔ)能項(xiàng)目的.24。根據(jù)EA全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計(jì)。截至2021年底,全球運(yùn)營電力儲(chǔ)能項(xiàng)目總計(jì)20.4W,同比增長9。抽水蓄能占比首次低于90,同比下降41個(gè)百分點(diǎn)。其次是新能源存儲(chǔ),為25.4W,同比增長6.7%,其中鋰離子電池在新能源存儲(chǔ)中占比最大,市場(chǎng)份額超過90;鈉離子電池目前處于較小份額僅占比.0,可拓展空間大。圖:鈉離子電池目前僅占儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模的0.4%CES,高低溫性能、長循環(huán)、高安全和低成本是下一代產(chǎn)品儲(chǔ)能產(chǎn)品重要方向。222年儲(chǔ)能鋰電池的下游應(yīng)用痛點(diǎn)集中在以下幾點(diǎn)(1)電池和系統(tǒng)成本仍舊偏高,項(xiàng)目財(cái)務(wù)收益性受打壓()循環(huán)次數(shù)虛標(biāo),相當(dāng)部分大儲(chǔ)電池在實(shí)際循環(huán)600次后即無法正常使用,標(biāo)榜的00次甚至100次差距明顯,導(dǎo)致全生命周期度電成本是抽水蓄能的23倍;起火爆炸事件難杜絕,無法實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。在此背景下,高低溫性能、長循環(huán)、高安全和低成本已成為下一代產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的重要方向,從不同的儲(chǔ)能場(chǎng)景來看,鈉離子池滿足電力儲(chǔ)能、通信儲(chǔ)能、戶用家儲(chǔ)的場(chǎng)景和新要求。表:不同儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于儲(chǔ)能產(chǎn)品性能要求(電力、通信、戶用場(chǎng)景更為適用)應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域 工況應(yīng)用要求 技術(shù)類型 核心要求電力儲(chǔ)能

削峰填谷,再生能源并網(wǎng)等 容量型 超長循環(huán)、超高安全、高低溫性能調(diào)頻調(diào)壓:短時(shí)間大功率充放電 功率型 高倍率、循環(huán)壽命通信儲(chǔ)能 成本敏感、性價(jià)比要求高;模塊化、容量型 循環(huán)壽命、高低溫、低調(diào)頻調(diào)壓:短時(shí)間大功率充放電 功率型 高倍率、循環(huán)壽命戶用家儲(chǔ) 絕對(duì)安全穩(wěn)定;免維護(hù)、一體化、智容量型 高安全、高低溫性能、長循環(huán)壽能化;質(zhì)保期8-0年便攜式儲(chǔ)能 輕便小巧、便攜型好;續(xù)航時(shí)間長,容量型 高能量密度、長循環(huán)壽命、低成帶電量高;價(jià)格便宜,質(zhì)保期長高工鋰電從成本端來看,對(duì)比幾種新能源電池的儲(chǔ)能效應(yīng),可以發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池與鈉離子電池的成本效益最高,邊際效應(yīng)不高。具體來看:鉛蓄電池儲(chǔ)能容量過小,雖然具有一定投資成本優(yōu)勢(shì),但是相較而言后期維護(hù)成本偏高,循環(huán)次數(shù)低,度電成本在0.91.3元之間磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池在前期投資成本較高,磷酸鐵鋰相對(duì)三元鋰電池成本較低,是目前儲(chǔ)能電池的主流選擇。磷酸鐵鋰度電成本約在07.0.9元之間;鈉離子電池初始容量投資成本相較磷酸鐵鋰電池更低,價(jià)差在00~00元Wh之間,其他成本參數(shù)比較接近,整體度電成本相較于磷酸鐵鋰電池約減少.2元。表:電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)參數(shù)鉛蓄電池磷酸鐵鋰三元鋰電池鈉離子電池標(biāo)稱儲(chǔ)能容量E/Wh1000100001000010000初始容量投資成本C/元/W)500~001000130012001600700~00初始功率投資成本C/元/W)300~00320~20400~00400~00單位容量維護(hù)成本OM/4.63.753.7循環(huán)次數(shù)次37004200400060002500300040005000折現(xiàn)率r/8888儲(chǔ)能循環(huán)效率75~8086~9088~9084~90放電深度7090100100年循環(huán)平均衰退率/a3.61.53.61.5年運(yùn)行次數(shù)nt次365365365365充電電價(jià)P/元/W)0.2610.2610.2610.261計(jì)及電力損耗時(shí)的度電成本元0.9501.340.7390.731.0701.900.5120.90鈉離電池能技及經(jīng)濟(jì)分,高低溫性能方面,從全球儲(chǔ)能項(xiàng)目的布局來看,目前已有儲(chǔ)能項(xiàng)目對(duì)于溫度范圍的要求范圍是67℃5.℃,鈉離子電池的出現(xiàn)有望低溫環(huán)境剛需。以鈉離子電池和磷酸鐵鋰電池性能進(jìn)行對(duì)照可以發(fā)現(xiàn),磷酸鐵鋰電池可覆蓋正常工作溫度為2℃~6℃,當(dāng)電池在低于-C的溫度下工作時(shí),其容量將損失大部分,而且在低溫下幾乎不可能實(shí)現(xiàn)充放電循環(huán),但是鈉離子電池的正常工作溫度范圍為7℃~10℃,在零下2℃的情況下仍能擁有90以上放電保持率的低溫效能,低溫性能顯著。從儲(chǔ)能格局分布來看,根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截止到201年,全球電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)約20W,多數(shù)已有儲(chǔ)能布局的國家最低溫度會(huì)達(dá)到5℃,在這種條件下,單純以鋰電池作為儲(chǔ)能電池不再適用,在溫差較大的國家如美國、加拿大、俄羅斯等,鈉離子電池的出現(xiàn)成為儲(chǔ)能市場(chǎng)的福音。圖:截至221年底,全球電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)約20,溫度分布范圍為(-7℃54℃)EbalEngytaeatba,ikpd,總體來說,鋰離子電池鈉離子電池的電池集成方案有望成為儲(chǔ)能最優(yōu)解。一方面,可以進(jìn)行區(qū)域適配,基于剛性需求,在工作溫度范圍較寬的國家和地區(qū)可以采用鈉離子電池作為首選。另一方面,在電池系統(tǒng)集成方面,可以通過B電池解決方案,與鋰離子電池的集成混合共用,可以將鈉離子電池與鋰離子電池同時(shí)集成到同一個(gè)電池系統(tǒng)里,將兩種電池按一定的比例和排列進(jìn)行混搭,串聯(lián),并聯(lián),集成,根據(jù)寧德時(shí)代數(shù)據(jù),可以實(shí)現(xiàn)8以上的系統(tǒng)集成效率方面。目前,華陽集團(tuán)和中科海共同打造的全球首套1h的鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在山西太原正式投入運(yùn)營。鈉離子電池總體市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)根據(jù)鉛酸電池替代,00級(jí)車以及新能源儲(chǔ)能市場(chǎng)進(jìn)行鈉離子電池總體市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè),預(yù)計(jì)225年鈉離子電池需求總量可以達(dá)到8G,2030年鈉離子電池需求可以達(dá)378GW。表:預(yù)計(jì)225年鈉離子電池需求總量可以達(dá)到8G,00年鈉離子電池需求可以達(dá)到38Wh2021A2022E2023E2024E2025E2030E核心假設(shè)鉛酸電池替代(Gh)0.492.766.301.0017.5177.51電動(dòng)自行車銷量(萬輛)47395212573463076938173 增速10電動(dòng)自行車鉛酸電池市場(chǎng)規(guī)模(W)343841455080 單車帶電量07Kh(81A)滲透率1%5%10%15%20%40%電動(dòng)自行車鈉離子電池需求量(W)0.341.884.136.819.9932.18備用電源鉛酸電池市場(chǎng)規(guī)模(W)1.181.7412131417增速5滲透率1%5%10%15%20%40%備用電源鈉離子電池需求量(W)0.10.591.231.942.726.94新能源汽車銷量(萬輛)352563901144223089230 增速60起動(dòng)電池鉛酸電池市場(chǎng)規(guī)模(W)4691596 單車帶電量1.4W(38A)滲透率1%5%10%15%20%40%起動(dòng)電池備用電源鈉離子電池需求量(W)0.040.290.942.254.8038.40A00級(jí)車(Gh)0.211.013.791.2527.6910.76A0車銷量(萬輛)1061692704336922769占新能源汽車的30A0車電池市場(chǎng)規(guī)模(W)21345487138554單車帶電量為2Kh鈉離子電池滲透率1%3%7%13%20%20%新能源儲(chǔ)能市場(chǎng)(GW)0.511.735.8617.4542.38190.3全球電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量(W)25.3743.173.29126.421.89950.3增速為70鈉離子電池滲透率2%4%8%14%20%20%鈉離子電池總需求量(Gh)1.215.5015.9539.7087.58378.資料來源:產(chǎn)業(yè)鏈全面導(dǎo)入,擘畫鈉離子電池發(fā)展藍(lán)圖現(xiàn)階段鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈還處于導(dǎo)入階段,電池材料和電解液工藝處于發(fā)展初期,離子電池產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化落地還需要一定的時(shí)間。從目前的發(fā)展情況來看,在電池制作方面,無論是傳統(tǒng)鋰電池廠商還是新興鋰電池廠商都在加大布局,新型電池廠商發(fā)展勁頭迅猛,產(chǎn)能鋪開迅速。整理各個(gè)企業(yè)的布局可以發(fā)現(xiàn):國軒高科、蜂巢能源、億緯鋰能、欣旺達(dá)等企業(yè)處于研發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備階段。蜂巢能源公司基于高容量層狀物正極、長壽命聚陰離子正極和硬碳負(fù)極,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了10W/g以上能量密度,600次以上循環(huán)壽命的鈉離子電池技術(shù),目前已經(jīng)完成A樣電芯樣品開發(fā)。2022年12月5日,億緯鋰能公布第一代大圓柱鈉離子電池,電芯內(nèi)徑為40,高度135,正極采用了層狀氧化物材料,負(fù)極采用硬碳,能量密度為135W/k,循環(huán)次數(shù)達(dá)到500次。派能科技、立方新能源、百川股份等公司處于小試階段。派能科技已于1年開發(fā)出了第一代鈉離子電池產(chǎn)品并完成小試。立方新能源2年4月發(fā)布新一代鈉離子電池,預(yù)計(jì)3年大規(guī)模量產(chǎn)。鵬輝能源、同興環(huán)保、傳藝科技、眾鈉能源、為方能源等進(jìn)入中試階段。鵬輝能源221年已做出鈉離子電池樣品(采用磷酸鹽類鈉正極和硬碳體系極,6月份進(jìn)入中試階段。傳藝科技鈉離子電池中試線設(shè)備安裝調(diào)試完成并投產(chǎn),生產(chǎn)的鈉離子電池產(chǎn)品關(guān)技術(shù)參數(shù)為:單體能量密度10W/g160W/k,循環(huán)次數(shù)不低于00次。鈉離子電池項(xiàng)目一期產(chǎn)能擬于222年年底前完成廠房及中試線的建設(shè)施工和產(chǎn)品中試,產(chǎn)能從2W提升到45W,并于023年初完成產(chǎn)能投產(chǎn);二期初定設(shè)8。2022年10月,眾鈉能源研制的首款硫酸鐵鈉()高比能、超長壽命軟包鈉離子電池通過了對(duì)目前市售鋰離子電池極具挑戰(zhàn)的針刺實(shí)驗(yàn),目前百噸級(jí)硫酸鐵納中試產(chǎn)線全貫通,20Wh電池工廠建設(shè)立項(xiàng)。為方能源電芯中試線已經(jīng)搭建完畢,初期擬建2Wh鈉電池產(chǎn)線。寧德時(shí)代、海四達(dá)、悅納新能源、維科技術(shù)、孚能科技處于量產(chǎn)布局初期,有明確的產(chǎn)能規(guī)劃。2021年7月29日,寧德時(shí)代率先正式發(fā)布了第一代鈉離子電池,常溫下充電分鐘,電量可達(dá)80以上,電芯單體能量密度達(dá)到1W/k,為當(dāng)時(shí)全球最高水平,略低于磷酸鐵鋰電池,而其下一代鈉離子電池能量密度將突破200W/,預(yù)計(jì)203年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。202年12月9日,寧德時(shí)代與深圳科達(dá)利公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將加強(qiáng)鈉離子電池等技術(shù)在全球范圍內(nèi)的戰(zhàn)略作。2022年12月4日,普利特公告顯示,控股子公司江蘇海四達(dá)電源有限公司(海四達(dá)”)將使用自籌資金及銀行貸款投資建設(shè)年產(chǎn)Wh鈉離子及鋰離子電池?cái)?shù)字化工廠項(xiàng)目,項(xiàng)目總投資額8億元,項(xiàng)目建設(shè)期為7個(gè)月。2年2月7日,七彩化學(xué)公布投資悅鈉新能源公告,表明悅納新能源掌握鈉電池原材料加工和電芯制造技術(shù),具有鈉離子電池正極材料層狀氧化物路線布局,3年上半年鈉離子電芯首期Gh生產(chǎn)線將快速投產(chǎn)。2年0月8日,維科技術(shù)發(fā)布公告,將建設(shè)鈉電產(chǎn)業(yè)化基地,初期擬建Wh鈉電池產(chǎn)線,4年底建成。2年2月5日,孚能科技表示,公司鈉離子電池產(chǎn)品已滿足0級(jí)車需求,計(jì)劃3年全面進(jìn)入鈉電池產(chǎn)業(yè)化階段,并已與多家知名兩輪車企和乘車企開展深入合作,目標(biāo)4年滿足A級(jí)車的需求。中科海納、華陽股份以及多氟多等初創(chuàng)企業(yè)鈉離子電池進(jìn)展最快,目前已實(shí)產(chǎn)品下線。領(lǐng)跑者中科海納的全球首條1Wh鈉離子電池生產(chǎn)線產(chǎn)品已下線,阜陽的產(chǎn)線劃在明年擴(kuò)產(chǎn)至3~5W。1月中科海納表示,計(jì)劃將鈉離子電池的能量密度一步提升至180—00W/kg,同時(shí)將鈉離子電池的壽命提高到000100次。 多氟多已實(shí)現(xiàn)了大圓柱鈉離子電池成品下線評(píng)測(cè),目前正在準(zhǔn)備擴(kuò)大批次產(chǎn)量,鈉離子電池現(xiàn)有產(chǎn)能W,廣西生產(chǎn)基地規(guī)劃于225年建成5Wh產(chǎn)能。綜上,鈉離子電池已規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)到8W,疊加寧德時(shí)代、孚能科技等公司2023年明確的全面產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃,鈉離子電池有望在023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能爆發(fā)。鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和集流體,目前產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展還不夠成熟,正極材料和負(fù)極材料的供貨尚不夠穩(wěn)定,隨著各大企業(yè)紛紛涌入,產(chǎn)業(yè)鏈有望拉通。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),鈉離子正極材料累計(jì)規(guī)劃年產(chǎn)能2.7萬噸,負(fù)極材料計(jì)規(guī)劃年產(chǎn)能5.4萬噸,負(fù)極材料產(chǎn)能尚未放量。圖:鈉離子電池產(chǎn)業(yè)綜述公公告投資平,新能和儲(chǔ)公眾,中情,正極材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度表:正極材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)

鈉離子電池主流路線分為三種:層狀氧化物、聚陰離子化合物以及普魯士類化合物。目前層狀氧化物產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較快,因?yàn)槠淠芰棵芏雀?,技術(shù)轉(zhuǎn)化率和成本低,更受市場(chǎng)青睞,主要公司有中科海納、立方新能源、鈉創(chuàng)新能源等。普魯士藍(lán)(白)化合物能量密度高,合成溫度低,由寧德時(shí)代主推。聚陰離子化合物長期循環(huán)穩(wěn)定性高但能量密度低,主要公司有鵬輝能源、眾鈉能源等??傮w來說,三條路線各有優(yōu)劣,多數(shù)電池廠商如當(dāng)升科技、容百科技以及眾鈉能源等正大力布局層狀氧化物路線且均在223年進(jìn)入投產(chǎn)階段。前,華陽股份和鈉創(chuàng)新能源走在量產(chǎn)前列,投產(chǎn)項(xiàng)目累計(jì)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能.2萬噸,各公司保守估計(jì)規(guī)劃項(xiàng)目累計(jì)年產(chǎn)能827萬噸。企企業(yè) 層狀氧化物 普魯士藍(lán)白聚陰離子化合物 進(jìn)度容百科技 √ √

從215年啟動(dòng)鈉離子電池正極材料普魯士白的研發(fā)工作,01年到噸級(jí)送樣并啟動(dòng)層狀氧化物正極的研發(fā),02年實(shí)現(xiàn)層狀氧化物噸級(jí)送樣,規(guī)劃223年月出貨達(dá)千噸級(jí)振華新材 √ 已實(shí)現(xiàn)噸級(jí)產(chǎn)出七彩化學(xué) √ 普魯士藍(lán)正極材料50噸中試生產(chǎn)線已投產(chǎn),相關(guān)產(chǎn)品已通過部分電當(dāng)升科技已完成工藝定型并送樣,訂單排產(chǎn)到當(dāng)升科技已完成工藝定型并送樣,訂單排產(chǎn)到223年0月立方新能源 √ 小批量生產(chǎn)普魯士藍(lán),準(zhǔn)備試產(chǎn)層狀氧化物同興環(huán)保同興環(huán)保鈉離子電池正極材料處于中試階段美聯(lián)新材 √ 和七彩化學(xué)共同投建年產(chǎn)18萬噸電池級(jí)普魯士藍(lán)(白)項(xiàng)目鈉創(chuàng)新能源 √ √ 規(guī)劃多條技術(shù)路線,實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn),0月5日年產(chǎn)4萬噸鈉子正極材料項(xiàng)目一期)投產(chǎn),規(guī)劃223年實(shí)現(xiàn)h級(jí)生產(chǎn)格林美√√層狀氧化物、普魯士白與下游客戶認(rèn)證中傳藝科技 √ √ 具有年產(chǎn)20M格林美√√層狀氧化物、普魯士白與下游客戶認(rèn)證中多氟多 √ √ √ 500噸年正極材料產(chǎn)線03年投產(chǎn)中鈉能源中鈉能源√萬噸級(jí)正極硫酸鐵納材料線建設(shè)啟動(dòng)道氏技術(shù) √ 鈉離子前驅(qū)體的金屬元素是鎳鐵錳,目前已有幾十噸出貨華陽股份√與中科海納共建200噸年鈉電池正極材料項(xiàng)目投料試生產(chǎn)湘潭電化√已小批量供貨鈉電企業(yè)主要生產(chǎn)設(shè)備已陸續(xù)進(jìn)場(chǎng)和安裝,訂單業(yè)務(wù)已開始洽談,電子級(jí)氟化主要生產(chǎn)設(shè)備已陸續(xù)進(jìn)場(chǎng)和安裝,訂單業(yè)務(wù)已開始洽談,電子級(jí)氟化鈉產(chǎn)品為二期項(xiàng)目,將在一期投產(chǎn)之后開始建設(shè)。√立中集團(tuán)新源和,司告,投者平,負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度硬碳比容量高,但亟需解決前驅(qū)體供應(yīng)穩(wěn)定性、成本問題。當(dāng)前國產(chǎn)78萬噸,進(jìn)口20萬噸,碳材料成本在14萬元噸,通過秸稈、竹屑、稻殼等生物質(zhì)材料替代,下限有望到1萬噸以內(nèi)。摻雜或交聯(lián)瀝青等軟碳前驅(qū)體,降本之外更加提升原料供應(yīng)穩(wěn)定性和致性。負(fù)極材料是鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的核心難點(diǎn),目前量產(chǎn)進(jìn)度較慢,

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