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钠离子电池,分庭抗“锂”靠什么?

作者:袁素 来源:《能源评论》杂志 发布时间:2024-02-27 浏览:

数字储能网讯:近来,随着钠离子电池“上车”的消息频出,钠离子电池产业化落地更加明朗。

2023年12月27日,全球首款搭载钠离子电池的电动汽车江淮钇正式下线,新车已于2024年1月5日开启批量交付。该车型定位于A00级微型电动车,目前售价5.99万起。据悉,江淮钇搭载的是中科海钠科技有限公司供应的独创的钠离子圆柱电芯,该电池具有蜂窝电池结构,具备“永不自燃”的安全特性。

2023年12月28日,江铃集团与孚能科技合作推出的首款钠离子电池纯电A00级车型江铃易至EV3(青春版)也正式下线。

在江淮和江铃之外,奇瑞、比亚迪等电动四轮车企和淮海等电动三轮车企都有清晰的钠离子电池上车计划,或者已经向中机车辆技术服务中心申报了相关车型;雅迪、台铃、新日等电动两轮车企则推出了搭载钠离子电池的车型。这些企业成为钠离子电池产业的助推者。

对此,第三方电池行业研究智库、真锂研究创始人墨柯表示,钠离子电池技术成熟后,势必会侵分部分铅酸电池及磷酸铁锂电池的市场。

不过,这将是一个漫长且曲折的过程。2021年,钠离子电池因锂价疯涨而迅速崛起,但随着锂价归位,钠离子电池的成本优势将不再突出。

钠资源何以成为风口?

钠离子电池最早引起关注始于2021年动力电池巨头宁德时代的突然入场。

2021年7月29日,宁德时代对外发布了其第一代钠离子电池,宣称其电芯单体能量密度达到160瓦时/千克,为目前全球最高水平。这种电池在常温下充电15分钟电量可达80%;在零下20摄氏度的低温环境下,仍然有90%以上的放电保持率;系统集成效率可达80%以上。

2021年9月16日,宁德时代董事长助理孟祥峰曾透露,2022年宁德时代将有一条钠离子电池生产线投产运行。由此,宁德时代彻底引爆了中国钠离子电池产业的创新热潮。此前,中国做钠离子电池创业的公司屈指可数,随着宁德时代的抛砖引玉,钠离子电池创业公司便如雨后春笋般涌现。

其实,钠离子电池在风口“起飞”,离不开两个关键因素,其一是钠资源量大且易得。从储量来看,钠资源在全球的陆地或海洋中均有广泛分布。资料显示,钠资源在地壳中的储量高达2.75%的丰度,是锂资源的420倍。我国的矿石、盐湖、海水中均有钠资源的分布,相较仅存在于盐湖卤水或矿石中的锂资源更易得。其二是锂资源价格“过山车”式的涨跌幅度让业内叫苦不迭。以电池级碳酸锂产品为例,从2020年年底到2022年11月,该品类的价格经历了从最初的几万元/吨上涨到最高接近60万元/吨。而在2023年,碳酸锂的价格全年跌幅超过80%,这让电池企业的成本压力陡增。

基于这两点,钠离子电池产业迅速升温。在短短两年多时间内,国内的钠离子电池创业公司已达100多家,以至于有业内人士称:“2021年下半年之后,几乎每周都有一家钠离子电池公司诞生。”

据高工锂电统计,2023年至2025年,钠离子电池企业有效产能将分别达到19吉瓦时、25吉瓦时和60吉瓦时。

能在短时间内做到从中试到量产上车,与钠离子电池的独特产品性能分不开。相较锂离子电池,钠离子电池具备五大优势。第一,钠离子电池具有优异的低温性能,能够弥补目前锂离子电池低温特性差导致冬天续航里程衰减的缺点。第二,虽然钠离子电池目前能量密度略低,是磷酸铁锂电池的80%左右,但其能量密度提升速度较快,未来2年可提升至160~180瓦时/千克,接近磷酸铁锂电池,未来5年更是有望达到200瓦时/千克,成本优势将进一步突出。第三,相较锂离子,钠离子的电导率更高,快充性能更强,可以大幅提高充电速度。第四,钠离子电池可以完全放电至0伏,可以0伏存储和运输,提高了运输的安全性。第五,钠离子电池在使用过程中的电压曲线更具可测性,能够更加精确地估算整车剩余里程。

从目前上车的电动汽车车型来看,不管是已经量产的车型,还是在规划中即将量产的车型,基本以微型车为主。

依据汽车的轴距、排量、重量等参数可以将汽车划分为A、B、C、D、E、F级车,字母顺序越靠后,该级别车的轴距越长、排量和重量越大,豪华程度也不断提高。其中A级车又可以分为A00级、A0级和A级三类,前两类车都属于紧凑型的近距离代步车,对车的续航里程没有太高要求,所以很适合采用能量密度相对较低的钠离子电池。例如,近期江淮下线的钠离子电池花仙子车型续航里程为252千米,江铃下线的江铃易至EV3(青春版)车型续航里程为251千米;再如搭载宁德时代钠离子电池的奇瑞QQ“冰淇淋”车型,其续航里程预计为120千米或170千米。

此外,钠离子电池的高安全性和低温性能,在丰富多样的储能市场有望占有一席之地,成为与磷酸铁锂齐头并进的主流技术路线,但目前钠离子电池的循环寿命限制了其在储能行业的推广。

分庭抗“锂”靠什么?

尽管钠离子电池上车已崭露头角,但这并不意味着钠离子电池短期内可以跟磷酸铁锂“硬钢”。

从发展阶段来看,钠离子电池行业还处于起步阶段。中国工程院院士陈立泉公开表示,钠离子电池的成本有望比磷酸铁锂电池低20%以上,但这需要完善产业链、提高技术成熟度以及实现规模效应。

伊维经济研究院研究部总经理吴辉认为,钠离子电池产业化要满足三个条件:首先,技术参数指标如能量密度、循环寿命、安全性、低温性能和倍率性能必须达到要求,并且可控制致命缺陷;其次,需要从中试线转向量产线,并进行规模化建设,同时展示下游示范应用;最后,通过培养产业链上下游来降低物料成本,并利用规模效应和设备自动化来降低制造成本。

根据吴辉的调研,目前钠离子电池产业主要为中试线,并未实现真正意义上的大规模量产,0.7元/瓦时的成本依然较高,相较磷酸铁锂电池仍不具备优势。

此外,因价格而略胜一筹的钠离子电池也在2023年迎来锂价暴跌这记“重拳”。

2021年,钠离子电池的骤然火爆源于锂资源的紧缺且价格暴涨,当年电池级碳酸锂价格从几万元/吨上涨到了最高接近60万/吨;如今电池级碳酸锂的价格已相对稳定,维持在10万元/吨左右。

据生意社商品行情分析系统数据,截至2023年12月31日,工业级碳酸锂国内混合均价为9.4万元/吨,与2023年1月1日均价50.4万元/吨相比下降了81.35%;而2023年12月31日国内电池级碳酸锂混合均价为10.3万元/吨,与2023年1月1日的52.5万元/吨均价相比下降了80.38%。

上海钢联分析师郑晓强认为, 2024年碳酸锂市场会围绕下游企业消化库存,预计碳酸锂价格会在8万元/吨~12万元/吨进行宽幅震荡。这意味着钠离子电池降本的速度远赶不上锂离子电池降本的速度,钠离子电池的成本优势就会降低甚至消失。

在2023年4月召开的高工钠电峰会上,浙江青钠董事长王子煊算了这样一笔账:碳酸锂价格为20万元/吨时,钠离子电池的边际成本领先约24%;碳酸锂价格为10万元/吨时,钠离子电池的边际成本领先约12%;若碳酸锂价格回归到5万元/吨,钠离子电池边际成本仅领先约5%。

与此同时,产业界对钠离子电池的高预期并没有实现。2022年,宁德时代研究院副院长黄起森公开表示,在乘用车应用方面,钠离子电池普遍可以满足续航400千米以下的车型需求,通过AB电池系统集成技术,有望使钠离子电池应用扩展到500千米续航车型,这一续航车型会面向65%的市场,应用前景非常广阔。同时,宁德时代正在推进钠离子电池在2023年实现产业化。

但这显然是一个过于乐观的预期。无论是宁德时代未来适配的奇瑞车型,还是头部创业公司中科海钠等已经适配的车型,车的续航里程都没超过260千米。这也说明钠离子电池能量密度的提升,并未如预期那样迅速。

2023年,宁德时代并没有实现钠离子电池的产业化,但钠离子电池长寿命、宽温区、高倍率、高安全、低成本、可与锂离子电池共线等优点仍被业界看好。在2023高工钠电产业峰会上,易事特董事长何佳认为,钠离子电池和锂离子电池会长期共存,只是在不同阶段和应用中分工会有所不同。在某些领域中,锂电池是必须使用的,而在其他领域则可以采用钠离子电池。凭借其多项优势,钠离子电池有望成为铅酸电池的替代品,以及锂离子电池的重要补充。

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