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鈉電池行業(yè)分析報(bào)告:鈉電破曉,成長(zhǎng)可期1.鈉離子電池概述1.1鈉電概況:幾經(jīng)波折,一朝破曉1.1.1工作原理:鋰、鈉同族,原理相似鋰和鈉在元素周期表中同屬第一主族元素,具有相似的物理和化學(xué)性質(zhì)。鈉離子電池的結(jié)構(gòu)及工作原理與鋰離子電池基本相同,同屬于“搖椅式電池”。鈉離子電池的構(gòu)成主要包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液和集流體。充電時(shí),Na+從正極脫出,經(jīng)電解液穿過(guò)隔膜嵌入負(fù)極,使正極處于高電勢(shì)的貧鈉態(tài),負(fù)極處于低電勢(shì)的富鈉態(tài)。放電過(guò)程與之相反,Na+從負(fù)極脫出,經(jīng)由電解液穿過(guò)隔膜嵌入正極材料中,使正極恢復(fù)到富鈉態(tài)。和鋰離子電池類似,按照制造工藝,鈉離子電池主要分為圓柱、軟包、方形、刀片形電池幾大類。其主要差別主要體現(xiàn)在電池的內(nèi)部裝配結(jié)構(gòu)及封裝形式上。根據(jù)鈉離子電池的技術(shù)特點(diǎn),鈉離子電池將首先從各類低速電動(dòng)車應(yīng)用切入市場(chǎng),并隨著產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,逐步切入到各類儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景,如可再生能源的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)中心、5G通信基站、家庭和電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域。1.1.2發(fā)展歷程:一度停滯,重回?zé)岢痹缭?0世紀(jì)70年代末,鈉離子電池與鋰離子電池幾乎同時(shí)開展研究,但是受當(dāng)時(shí)研究廣泛的石墨負(fù)極材料儲(chǔ)鈉能力的限制,鈉離子電池的研究一度處于緩慢和停滯狀態(tài)。直到2000年加拿大的Dahn等發(fā)現(xiàn)高容量的硬碳可作為儲(chǔ)鈉負(fù)極材料,鈉離子電池重回研究者的視線,但當(dāng)時(shí)產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注重點(diǎn)集中于鋰離子電池。2010年以來(lái),由于鋰資源供給的稀缺態(tài)勢(shì)日益凸顯,鈉離子電池受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注,其相關(guān)研究更是迎來(lái)了爆發(fā)式增長(zhǎng)。目前,鈉離子電池已逐步開始了從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱没瘧?yīng)用的階段,國(guó)內(nèi)外已有多家企業(yè),包括英國(guó)FARADION公司,美國(guó)NatronEnergy公司,法國(guó)Tiamat,日本岸田化學(xué)、豐田、松下、三菱化學(xué),以及我國(guó)的中科海鈉、寧德時(shí)代、鈉創(chuàng)新能源等公司,正在進(jìn)行鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的相關(guān)布局,并取得了重要進(jìn)展。2018年6月,國(guó)內(nèi)首家鈉離子電池企業(yè)中科海鈉推出了全球首輛鈉離子電池(72V,80Ah)驅(qū)動(dòng)的低速電動(dòng)車,并于2019年3月發(fā)布了世界首座30kW/100kWh鈉離子電池儲(chǔ)能電站,2021年6月推出1MWh的鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng),并在山西太原投運(yùn)。國(guó)內(nèi)在鈉離子電池產(chǎn)品研發(fā)制造、標(biāo)準(zhǔn)制定以及市場(chǎng)推廣應(yīng)用等方面的工作正在全面展開,鈉離子電池即將進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段,相關(guān)工作已經(jīng)走在世界前列。1.2產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀:技術(shù)無(wú)虞,量產(chǎn)在即鈉離子電池主要生產(chǎn)制備技術(shù)已基本成熟,處于量產(chǎn)的前夜。和鋰離子電池相似,制備鈉離子電池的原材料主要包括四大主材(正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜)和關(guān)鍵輔材(極耳、集流體、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、外殼組件等)。正極材料方面,目前投入研究比較多的包括層狀氧化物、聚陰離子型、普魯士藍(lán)(白)等,其中層狀氧化物正極材料的理論能量密度最高,有望率先商用;負(fù)極材料方面,現(xiàn)階段技術(shù)路線以硬碳為主,軟碳為輔;電解液方面,以六氟磷酸鈉電解質(zhì)為主;集流體方面,低成本鋁箔替代銅箔正在不斷推進(jìn)中;隔膜材料可沿用鋰電池隔膜體系。1.2.1關(guān)鍵材料:多路線并行,層狀氧化物體系有望率先商用鈉離子電池正極材料的技術(shù)路線主要有層狀氧化物、聚陰離子型、普魯士藍(lán)(白)類、隧道氧化物類等,其中層狀氧化物路線有望率先商用。層狀氧化物正極材料結(jié)構(gòu)類似于鋰電池的三元材料,成品電池理論能量密度高于聚陰離子型材料,但依然存在結(jié)構(gòu)相變復(fù)雜和循環(huán)壽命短等問(wèn)題,提升層狀正極材料的綜合性能仍是目前鈉離子電池的重要研究方向。聚陰離子類化合物結(jié)構(gòu)類似于磷酸鐵鋰,具有開放的骨架結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的倍率性能,但這類材料的電子電導(dǎo)較差,成品電池能量密度偏低,往往需要對(duì)其進(jìn)行碳包覆改性,且目前生產(chǎn)成本較高。普魯士藍(lán)類材料因?yàn)榫哂蟹€(wěn)定的三維骨架結(jié)構(gòu)而具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和倍率性能,生產(chǎn)成本也較低,然而依然存在結(jié)晶水難以去除、過(guò)渡金屬易溶解、循環(huán)壽命低等問(wèn)題。鈉離子電池正極材料可通過(guò)固相反應(yīng)法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、噴霧干燥法等多種方法來(lái)制備,其中以固相反應(yīng)法最為常用。固相反應(yīng)法也屬于多組分固相固相燒結(jié)法,即在多組分固相燒結(jié)過(guò)程中通過(guò)離子擴(kuò)散過(guò)程形成固溶體或者新的的化合物,具有工藝簡(jiǎn)單和成本低廉等優(yōu)勢(shì),適用性較強(qiáng)?,F(xiàn)階段鈉離子電池廠商在正極材料方面的布局以層狀氧化物體系為主,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯加快,包括中科海鈉、寧德時(shí)代、鈉創(chuàng)新能源、多氟多、蜂巢能源等。同時(shí)普魯士藍(lán)(白)和聚陰離子型兩種路線隨著各大廠商的持續(xù)推進(jìn),低能量密度等問(wèn)題也有望逐步改善,成為鈉離子電池正極材料的更多選擇。參考鋰離子電池的技術(shù)迭代歷程,不同的正極技術(shù)路線有望長(zhǎng)期存在,相互競(jìng)爭(zhēng),由于各自能量密度、成本的不同,各種技術(shù)路線有望在不同的使用場(chǎng)景得到充分的應(yīng)用。具有無(wú)定形碳負(fù)極材料(包括硬碳和軟碳)因資源豐富、結(jié)構(gòu)多樣、綜合性能優(yōu)異,被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的鈉離子電池負(fù)極材料。石墨負(fù)極的成功開發(fā)推動(dòng)了鋰離子電池的商業(yè)化進(jìn)程。然而,由于熱力學(xué)原因,鈉離子難以嵌入石墨間隙,不容易與碳形成穩(wěn)定的插層化合物,因此石墨負(fù)極在碳酸酯電解液中幾乎不具備儲(chǔ)鈉能力。目前已經(jīng)報(bào)道的鈉離子電池負(fù)極材料主要包括碳基、鈦基、有機(jī)類和合金類負(fù)極材料等,目前商業(yè)化進(jìn)展最快的為無(wú)定型碳基復(fù)合材料。軟硬碳結(jié)合開發(fā)低成本、高性能負(fù)極材料是重要發(fā)展方向。無(wú)定形碳包括硬碳與軟碳,軟碳通過(guò)高溫石墨化可以生成人造石墨,而硬碳難以石墨化。硬碳相比軟碳能量密度和首效性能表現(xiàn)更好,而軟碳在成本方面具有優(yōu)勢(shì),以往的無(wú)定形碳在所有負(fù)極材料中占比約為4%。硬碳材料普遍展現(xiàn)出良好的儲(chǔ)鈉性能,但其前驅(qū)體一般為生物質(zhì)或者人工合成樹脂,成本較高,且產(chǎn)碳率較低,難以在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中凸顯優(yōu)勢(shì)。中間相瀝青(來(lái)自石油工業(yè)的廢渣)可作為軟碳前軀體,其成本較低,制備出的軟碳具有更有序的結(jié)構(gòu),更少的缺陷和更短的層間距,但其比容量往往低于硬碳。鑒于硬碳和軟碳各自的優(yōu)勢(shì),將二者結(jié)合可為開發(fā)低成本和高性能的碳基負(fù)極材料提供良好的策略。現(xiàn)階段鈉電負(fù)極廠商技術(shù)路線以硬碳為主、軟碳為輔。采用硬碳路線的主要負(fù)極廠商較多,包括日本可樂(lè)麗、佰思格、貝特瑞、多氟多、圣泉集團(tuán)、元力股份等,采用軟碳路線的相對(duì)較少,主要有華鈉芯能、漢行科技等。產(chǎn)能規(guī)模方面,部分廠商已建成千噸級(jí)產(chǎn)線,萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)線還在建設(shè)中。與鋰電池不同,鈉離子電池可選用成本更低的鋁箔代替銅箔作為集流體。在常見的集流體材料中,金銀銅鋁的單位體積相對(duì)電導(dǎo)率最高,但金和銀屬于貴金屬,使用成本明顯偏高;在鋰電池中,由于鋰離子Li+可以和鋁箔反應(yīng)從而腐蝕電池負(fù)極,而鈉離子電池則不受此問(wèn)題影響,且達(dá)到相同電導(dǎo)率時(shí)鋁箔的成本約為銅箔的一半。參與布局鈉離子電池用鋁箔材料的廠商有鼎盛新材、東陽(yáng)光、萬(wàn)順新材、南山鋁業(yè)等。在電解液材料方面,鈉離子電池和鋰離子電池的電解液成分基本相似。類似于鋰電池的電解質(zhì)材料主要為六氟磷酸鋰,鈉離子電池電解液的溶質(zhì)主要為六氟磷酸鈉。溶劑為鏈狀碳酸酯和環(huán)狀碳酸酯共用,一般采用EC、DMC、EMC、DEC和PC等溶劑組成二元或多元混合溶劑體系,此外再加上特定的功能性添加劑。由于Na+相比于Li+具有較小的Stokes半徑和去溶劑化能,因此理論上采用低鹽濃度的電解液也可以得到足夠的動(dòng)力學(xué)性能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)算,相同濃度的電解液溶質(zhì),鈉電池中導(dǎo)電率比鋰電池高出20%?,F(xiàn)階段布局鈉離子電池電解液的廠商有多氟多、天賜材料、新宙邦、永太科技等。鈉離子電池隔膜材料可沿用鋰離子電池隔膜體系。在鋰電池中所選用的隔膜體系通常是聚烯烴類的聚合物材料,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和PP-PE-PP復(fù)合膜;另外玻璃纖維隔膜(主要成分為二氧化硅和氧化鋁等無(wú)機(jī)氧化物)也是實(shí)驗(yàn)室里使用較多的隔膜。玻璃纖維隔膜一般采用拉絲法制備,而聚烯烴材料一般采用相分離法或者延伸法制備。二者的共性是機(jī)械強(qiáng)度、電絕緣性好且具備豐富的孔道。鋰離子電池所用的隔膜材料基本都可移植至鈉離子電池體系。1.2.2電池制造:兼容現(xiàn)有鋰電設(shè)備,有望快速推廣鈉離子電池的生產(chǎn)工藝可參照鋰離子電池,其生產(chǎn)線和鋰離子電池生產(chǎn)線基本類似,不同的地方在于鈉離子電池可采用鋁箔作為負(fù)極集流體,因此正負(fù)極可采用相同的鋁極耳,相關(guān)工序(如極耳焊接工序)可以更加簡(jiǎn)化。鈉離子電池的制造工序可基本分為三個(gè)部分,第一部分是前端電極制造工序,包括電極漿料制備、電極涂布、輥壓、極片分切等;第二部分是中端電芯裝配工序,包括電芯的疊片或卷繞、電芯裝配、注液封口等,涉及設(shè)備為卷繞機(jī)、疊片機(jī)和注液機(jī);第三部分是電池組裝配工序,包括化成分容、模組裝配、電池組裝配及測(cè)試等。1.3競(jìng)爭(zhēng)格局:鋰電池龍頭優(yōu)勢(shì)延續(xù),創(chuàng)新型中小企業(yè)有望突圍現(xiàn)階段布局鈉離子電池生產(chǎn)和制造的企業(yè)有兩類,一類是傳統(tǒng)的鋰電池廠商切入鈉離子電池,如寧德時(shí)代、鵬輝能源等,另一類是從“0”到“1”參與鈉離子電池產(chǎn)業(yè)布局的創(chuàng)新型企業(yè),如中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源、傳藝科技等。在鈉離子電池商業(yè)化的進(jìn)程中,由于鈉離子電池和鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝相似,現(xiàn)有的鋰電龍頭企業(yè)有望保持長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì);另外一些和科研院所合作,擁有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的創(chuàng)新型企業(yè)有望在鈉離子電池的市場(chǎng)化浪潮中脫穎而出,占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。2.多因素驅(qū)動(dòng)下,鈉離子電池前景廣闊2.1政策:鈉離子電池是重點(diǎn)發(fā)展的新型電池技術(shù)之一鈉離子電池是國(guó)家政策重點(diǎn)支持發(fā)展的新型電池技術(shù)之一。2021年4月,國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中,首次將鈉離子電池列入其中。2022年3月,國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局在《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展方案》中明確提出要推動(dòng)多元化技術(shù)開發(fā),要開展鈉離子電池、新型鋰離子電池等關(guān)鍵技術(shù)裝備和集成優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,集中攻關(guān)。2022年7月,在工信部發(fā)布的《工業(yè)和信息化部關(guān)于印發(fā)2022年第二批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂和外文版項(xiàng)目計(jì)劃的通知》中,我國(guó)首批鈉離子電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鈉離子電池術(shù)語(yǔ)和詞匯》(2022-1103T-SJ)和《鈉離子電池符號(hào)和命名》(2022-1102T-SJ)計(jì)劃正式下達(dá)。2.2趨勢(shì):有望替代鉛酸電池,成為鋰電池體系的重要補(bǔ)充2.2.1資源:鈉元素儲(chǔ)量遠(yuǎn)超鋰元素,不受資源限制當(dāng)前鋰離子電池在消費(fèi)類電子、新能源汽車、電網(wǎng)儲(chǔ)能等領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁,但僅靠鋰離子電池并不能全面改變傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu),受鋰資源儲(chǔ)量(僅為17ppm)和分布不均(70%位于南美洲)的限制(特別是我國(guó)80%的鋰資源依賴進(jìn)口),鋰離子電池難以同時(shí)支撐電動(dòng)汽車和電網(wǎng)儲(chǔ)能兩大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。鈉元素在地殼中儲(chǔ)量約為23000ppm,為鋰元素的一千多倍,且分布較為均勻,不受資源的限制。除了鋰資源的問(wèn)題,鋰離子電池中的常用的其他元素,如鈷、鎳在地殼中的儲(chǔ)量也比較低,相比之下,鈉離子電池中常用的元素,如鐵、錳、鋁(正負(fù)極集流體)在地殼中的儲(chǔ)量相對(duì)較高。這些特點(diǎn)有助于降低鈉離子電池的材料成本,同時(shí)其規(guī)?;a(chǎn)不受地理因素的限制,有利于鈉離子電池的大規(guī)模推廣應(yīng)用。2.2.2成本:后期可下降至鉛酸電池水平電池組由多個(gè)電芯經(jīng)過(guò)串并聯(lián)組成,其在組裝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生設(shè)備、軟件等使用成本,一般較為固定,而電芯成本屬于變動(dòng)成本。和鋰離子電池一樣,鈉離子電池也是由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜四大主材與集流體、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、極耳和外殼組件等多種關(guān)鍵輔材組成的。從電池成本上來(lái)看,鈉離子電池和鋰離子電池的成本差距最大的組件為正極材料、和集流體。由于不使用價(jià)格較高的金屬鋰和使用低成本的鋁箔作為集流體材料,鈉離子電池物料成本有望大幅降低。正極材料方面,鈉離子電池正極材料前驅(qū)體主要為碳酸鈉,成本明顯低于碳酸鋰(截止2023年6月16日,碳酸鈉的價(jià)格為2241.67元/噸,而碳酸鋰的價(jià)格為30萬(wàn)元/噸)。集流體材料方面,根據(jù)同花順iFIND的數(shù)據(jù),近兩年銅價(jià)維持在鋁價(jià)格的3-4倍,鈉離子電池采用鋁箔作為集流體材料后,達(dá)到同樣的導(dǎo)電效果所需成本有望達(dá)到銅箔的1/3。對(duì)于不同體系的鈉離子電池,其生產(chǎn)工藝基本一致,同樣規(guī)格或者容量的電芯成本差異主要來(lái)自電池原材料體系以及原輔材料用量的不同。根據(jù)中科院物理所胡勇勝團(tuán)隊(duì)在《鈉離子電池科學(xué)與技術(shù)》中的測(cè)算,現(xiàn)階段正極材料的預(yù)計(jì)成本可達(dá)到26.4~42.4元/kg;國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大多數(shù)無(wú)定型碳負(fù)極材料的成本為8~20萬(wàn)元/噸,煤基無(wú)定型碳材料可到達(dá)1.5萬(wàn)元/噸以下;由于原材料成本更低,規(guī)模化生產(chǎn)后的鈉離子電池電解液可顯著低于鋰離子電池(目前國(guó)產(chǎn)鋰電池電解液的主流成本為3~5萬(wàn)元/噸);隔膜材料沿用鋰電池隔膜體系,主流濕法隔膜成本為1.8~2.1元/m2,干法雙拉隔膜成本為0.8~1.2元/m2。根據(jù)BatPaC電池性能和成本模型,現(xiàn)有規(guī)模和技術(shù)水平下,三種體系(正極材料分別為銅鐵錳層狀氧化物、普魯士白類、鎳鐵錳層狀氧化物)的鈉離子電池理論BOM成本分別為0.26元/Wh、0.26元/Wh、0.31元/Wh。鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化處于起步階段,后續(xù)成本有望降至鉛酸電池水平。參照鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程,鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化過(guò)程可分為三個(gè)階段:產(chǎn)業(yè)化初期、發(fā)展期和爆發(fā)期。產(chǎn)業(yè)化初期,鈉離子電池在低速電動(dòng)車和儲(chǔ)能領(lǐng)域取得部分示范應(yīng)用,通過(guò)材料和電池技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝,并隨著產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善,鈉離子電池的總成本逐步下降至0.5-0.7元/Wh。在發(fā)展期,隨著低速電動(dòng)車行業(yè)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化,鈉離子電池規(guī)?;?yīng)逐漸顯現(xiàn),產(chǎn)品技術(shù)趨于成熟,總成本降至0.3~0.5元/Wh。通過(guò)新技術(shù)的使用和應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬,鈉離子電池的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)更加凸顯,相關(guān)產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式增長(zhǎng),總成本有望降至0.3元/Wh以下。目前主流的12V10Ah鉛酸電池成本約為0.4元/Wh,由于鉛酸電池經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展,成本下降空間極其有限。經(jīng)綜合折算,鈉離子電池單位比能量下的成本未來(lái)將接近鉛酸電池的水平,甚至?xí)汀?.2.3綜合性能:略低于鋰電池,但明顯高于鉛酸電池鈉離子電池綜合性能優(yōu)于鉛酸電池,未來(lái)將首先取代鉛酸電池并逐步實(shí)現(xiàn)各類低速電動(dòng)車和儲(chǔ)能領(lǐng)域的無(wú)鉛化。鉛酸電池作為一種成熟的電池技術(shù),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展其能量密度、使用壽命等各方面提升空間已非常有限,而且由于鉛酸電池中含有重金屬鉛,近年來(lái)面臨著嚴(yán)格的環(huán)保壓力。相比于鉛酸電池,同等容量的鈉離子電池體積更小,循環(huán)壽命更長(zhǎng),能量密度是鉛酸電池的三倍以上,而且隨著技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步完善,總成本有望降至鉛酸電池水平,鈉離子電池對(duì)鉛酸電池的替代已成重要發(fā)展趨勢(shì)。鈉離子電池在安全性和成本方面占優(yōu),有望成為鋰電池體系的重要補(bǔ)充。性能方面,近年來(lái)部分廠商發(fā)布的鈉離子電池最高能量密度已接近鋰電池水平,以寧德時(shí)代為例,2021年發(fā)布的第一代鈉離子電池的能量密度達(dá)到160Wh。安全性方面,鈉離子電池內(nèi)阻高,短路時(shí)發(fā)熱量小于鋰電池,也不會(huì)出現(xiàn)鋰支晶等問(wèn)題,安全性方面顯著高于鋰離子電池。與鋰離子電池相比,鈉離子電池的能量密度和循環(huán)壽命低于鋰離子電池,但是低溫性能和耐過(guò)放電方面要優(yōu)于鋰離子電池。與鉛酸電池相比,鈉離子電池的能量密度、工作電壓、循環(huán)壽命、安全性和環(huán)境友好性各方面要顯著高于鉛酸電池?;谝陨咸攸c(diǎn),隨著產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,將鈉離子電池率先替代鉛酸電池的市場(chǎng)份額,實(shí)現(xiàn)低速電動(dòng)車和儲(chǔ)能領(lǐng)域的無(wú)鉛化,并有望在戶用儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能等對(duì)成本敏感、對(duì)安全性要求高的場(chǎng)合成為鋰電池體系的重要補(bǔ)充。2.3市場(chǎng):預(yù)計(jì)2030年出貨量達(dá)347GWh據(jù)研究機(jī)構(gòu)EVTank預(yù)測(cè),2023年年底,全行業(yè)將形成13.5GWh的鈉離子電池專用量產(chǎn)線產(chǎn)能;到2030年,鈉離子電池的實(shí)際出貨量或?qū)⑦_(dá)347GWh。照此推算,2024年至2030年期間,鈉電池出貨量復(fù)合增長(zhǎng)將達(dá)到58.1%。2.3.1動(dòng)力電池:有望在兩輪電動(dòng)車、A00級(jí)電動(dòng)車等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用鈉離子電池在低速電動(dòng)車領(lǐng)域前景廣闊。低速電動(dòng)車一般是指速度低于70km/h的純電動(dòng)車,主要涵蓋電動(dòng)自行車、電動(dòng)三輪車、四輪低速電動(dòng)車等。2023年2月,中科海鈉與江淮新能源集團(tuán)合作,在A00級(jí)短途車“思皓EX10花仙子”上首次實(shí)現(xiàn)了鈉離子電池在樣車上的裝車,續(xù)航里程252km,電池容量為25kWh,電芯能量密度140Wh/kg,系統(tǒng)能量密度120Wh/kg,支持3C到4C的快充。寧德時(shí)代宣布公司鈉離子電池產(chǎn)品將首裝奇瑞新能源品牌iCAR的首款汽車,預(yù)計(jì)2023年第四季度上市,將采用鈉離子和鋰離子電池混裝方案,電池品牌名為“ENER-Q”,但真正上車時(shí)間和具體搭載車型尚未公布。根據(jù)GGII的數(shù)據(jù),現(xiàn)階段兩輪電動(dòng)車使用的電池技術(shù)中,鉛酸電池仍然占據(jù)主導(dǎo)地位,占據(jù)了約70%的市場(chǎng)份額。在新國(guó)標(biāo)政策、綠色環(huán)保等因素推動(dòng)下,兩輪車中鋰電的份額有望上升,但在鋰電成本、安全技術(shù)門檻高于鉛酸電池的背景下,兩輪電動(dòng)車的鋰電化進(jìn)程較為緩慢。相比于其他高端電動(dòng)車車型,兩輪電動(dòng)車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)電池性能的要求相對(duì)較低、但對(duì)成本較為敏感。而鈉離子電池各方面性能超過(guò)鉛酸電池,規(guī)?;a(chǎn)后成本將接近鉛酸電池的水平,在兩輪電動(dòng)車領(lǐng)域擁有較大的市場(chǎng)潛力。基于近5年的兩輪電動(dòng)車銷量數(shù)據(jù),假設(shè)到2025年國(guó)內(nèi)兩輪電動(dòng)車銷量達(dá)到5000萬(wàn)輛,每輛兩輪電動(dòng)車帶電量為1.3kWh,鈉離子電池在兩輪電動(dòng)車的滲透率為20%,則兩輪電動(dòng)車領(lǐng)域?qū)︹c離子電池的需求量有望達(dá)到13GWh。A0級(jí)和A00級(jí)電動(dòng)汽車是鈉離子電池有望應(yīng)用的另一重要領(lǐng)域。A00級(jí)和A0級(jí)小微車型對(duì)價(jià)格更敏感,對(duì)電池性能要求不高,具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的鈉離子電池有望在此類車型中部分取代鋰離子電池的市場(chǎng)份額。在部分高端電動(dòng)車降價(jià)的背景下,A00級(jí)電動(dòng)車增幅變緩,但市場(chǎng)仍不容小覷,A00級(jí)電動(dòng)車所承載的功能和場(chǎng)景是主流電動(dòng)汽車所不具備的,特有的便捷的代步功能是該車型發(fā)展的最大優(yōu)勢(shì)。假設(shè)到2025年A00級(jí)和A0級(jí)電動(dòng)汽車的年銷量達(dá)到300萬(wàn)輛,平均單車帶電量為25kWh,鈉離子電池的市場(chǎng)滲透率達(dá)到5%,則A0級(jí)和A00級(jí)電動(dòng)汽車對(duì)鈉離子電池的需求量有望達(dá)到3.75GWh。2.3.2儲(chǔ)能電池:在戶用儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊當(dāng)前新能源發(fā)電行業(yè)棄風(fēng)、棄光問(wèn)題嚴(yán)重。近年來(lái),利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能和潮汐能等可再生能源轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)取得了快速發(fā)展,但由于其產(chǎn)生的電能會(huì)受到自然條件的限制,具有隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性等特點(diǎn)。根據(jù)全國(guó)新能源消納監(jiān)測(cè)預(yù)警中心的數(shù)據(jù),2023年4月份風(fēng)電利用率為96.1%,光伏發(fā)電利用率為97.9%。棄風(fēng)最嚴(yán)重的地區(qū)是蒙東,其4月份風(fēng)電利用率僅為85.9%,棄光最嚴(yán)重的地區(qū)是西藏,其1-4月份光伏發(fā)電利用率僅為75.0%。需求疊加政策驅(qū)動(dòng),新型儲(chǔ)能市場(chǎng)廣闊。儲(chǔ)能是新型電力系統(tǒng)的重要組成部分,對(duì)于新能源消納和保障電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行有著不可替代的作用。近年來(lái),政府部門相繼出臺(tái)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》、《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》等文件,鼓勵(lì)支持鈉離子電池、液流電池在內(nèi)的新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟CNESA統(tǒng)計(jì),2022年國(guó)內(nèi)新型儲(chǔ)能新增規(guī)模達(dá)到6.9GW,同比增長(zhǎng)187.5%;新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到12.7GW,同比增長(zhǎng)121.7%。在所有電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中,鈉離子電池與鋰離子電池的結(jié)構(gòu)最為相似,但成本較低,有望成為鋰電池體系的重要補(bǔ)充。根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù),從2022年新增裝機(jī)技術(shù)占比來(lái)看,鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)占比達(dá)94.2%,仍處于主導(dǎo)地位。目前進(jìn)入儲(chǔ)能應(yīng)用的二次電池技術(shù)主要有鉛酸電池、高溫鈉電池、全釩液流電池和鋰離子電池等,然而上述電池技術(shù)都有各自的局限性,鉛酸電池能量密度偏低(30~50Wh/kg),而且存在環(huán)保壓力;高溫鈉電池需要在高溫下運(yùn)行(300~350℃),存在一定安全隱患;全釩液流電池初始投資成本偏高,且儲(chǔ)能模塊占用體積較大;鋰離子電池受鋰資源的限制難以同時(shí)支撐電動(dòng)汽車和規(guī)模儲(chǔ)能的發(fā)展。與鋰離子電池具有相似工作原理和相似電池構(gòu)件的鈉離
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