鋰價瘋狂之後,鈉離子電池走上台前

來源: 36氪 2022-12-22 22:20:50 [] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (12967 bytes)

又一家千億鋰電巨頭,殺入鈉離子電池賽道。

12 月 15 日,億緯鋰能(300014.SZ)發布第一代大圓柱鈉離子電池產品,能量密度為 135 Wh/kg,循環壽命達到 2500 次,產品目前正準備進入中試環節。

繼寧德時代、鵬輝能源、傳藝科技、欣旺達等鋰電企業之後,億緯鋰能正式進軍鈉離子電池領域。

2022 年的新能源行業,苦天下 " 鋰價 " 久矣。

水漲則船高,以鋰電最主要的原材料碳酸鋰為例,目前價格逼近每噸 60 萬元,不到 2 年時間漲價 10 倍。鋰價高位難降,背後牽動龐大的新能源汽車和儲能行業,逼迫車企和電池企業直奔上遊,加速鋰資源布局。

鋰資源儲量已成一大難題,總量少且分布不均,全球近六成的鋰資源位於南美洲的玻利維亞、智利、阿根廷三國,因此也被稱為 " 鋰三角 ",而我國高達 85% 的鋰資源都依賴進口。

供需關係失衡、能源安全問題環繞 … 各方矛頭湧現,這間接推動了另一大電池技術的興起——鈉離子電池。

相比於緊缺的鋰礦資源,鈉資源儲量豐富。就總量來講,地殼中鈉儲量達 2.74%,大約是鋰儲量的 420 倍,同時還可以通過海水製備鈉鹽。我國的鈉資源儲量占據全球儲量的 22%,能在一定程度上緩解鋰資源的供需不平衡。全球鈉資源的價格更是遠遠低於鋰資源,僅為後者價格的 1.33%,故更容易實現市場化。

目前的動力電池領域,鋰電池依舊占據主流地位。由於電池結構和工作原理的相似性,鈉離子電池迅速成為的第二選擇,並依托其資源和成本優勢帶來額外競爭力,傳統鋰電池企業接連押注鈉電領域,行業裏也不乏中科海鈉、眾鈉能源等專注於鈉電的新型選手。

12 月 22 日,中信建設的研報指出:鈉離子電池已迎來以性能較好、成本控製潛力較大為核心競爭力的曆史機遇。

曆經數年研究發展的鈉離子電池,已經到了走上台前的時刻。有人說,2023 年或將成為鈉離子電池的產業化元年。當然," 不過是鋰電的備胎 "、" 曇花一現 " 等質疑聲也不絕於耳。

鈉離子電池," 真火 " 還是 " 虛火 "?產業化前夜,難以定論。

鈉離子電池爆發前夜:巨頭入局、多點開花

鈉離子電池的概念,最早源自一部經典科幻小說。

1870 年,法國科幻作家凡爾納在《海底兩萬裏》中寫到的「鸚鵡螺號」,就是通過海水中的電解質鈉,製成鈉電池作為能源,驅動這艘近百米長的潛艇前進。

一百多年後,鋰離子和鈉離子電池同步開始研究,到上世紀 80 年代後期,鋰離子電池得到了快速地發展和應用。而受到原材料條件限製,鈉離子電池的研究進程一直相對較緩,直到本世紀初才顯露雛形。

與鋰離子電池類似,鈉電池也屬於 " 搖椅式電池 ",以鈉離子為電荷載體,通過鈉離子在正負極間插入和分離來實現電池的充放電。鈉離子與鋰元素屬同一主族元素,化學性質相近,故而鈉離子電池也可以兼容鋰電池的現有生產設備,被市場視為當下鋰電池的備選方案之一。

原材料方麵,鈉離子電池主要也是由正極、負極、隔膜、電解液和組成。其中,正極材料有層狀過渡金屬氧化物、普魯士藍(白)類化合物、聚陰離子化合物三種主流路線;負極材料以硬碳和軟碳為主。

簡單理解,鋰離子電池和鈉離子電池,就是將電池的鋰元素換成鈉離子,二者在內部結構和充放電運行模式上,實則保持一致。

特別是在鋰電池供需失衡的當下,鈉離子電池這一後浪走上前台,也就不足為奇了。

鈉離子電池工作原理。圖片來源:中科海鈉

就功能特點而言,鈉離子電池的突出優勢在於其安全穩定的性能。特別是在高低溫性能方麵,鈉離子電池的工作溫度範圍更廣,可以在 -40 ℃到 80 ℃的溫度區間正常工作,在 -20 ℃的環境下容量保持率接近 90%,優於鋰電池。此外,鈉離子電池的內阻比鋰離子電池高,在短路的情況下瞬時發熱量少,溫升較低,熱失控溫度高於鋰電池,更不易產生起火、爆炸等安全隱患。

在應用場景方麵,近年來我國鈉離子電池已在兩輪電動車、低速新能源 A 級汽車、儲能領域等展露頭角。

將鈉離子電池進一步推向輿論關注高點的,更源於鋰業巨頭的紛紛入局。可以說,鈉離子電池如今已成為鋰電龍頭的不二之選。

2021 年 7 月,寧德時代正式發布了第一代鈉離子電池。電芯單體能量密度已達 160Wh/kg,為當時的全球最高水平。近期公司還透露,寧德時代鈉離子電池產業化進展順利,明年將會正式量產。作為動力電池領域巨頭,寧德時代的任何動作一向是行業的風向標。

2021 年 7 月 29 日,寧德時代發布第一代鈉離子電池。圖片來源:寧德時代

今年 11 月 29 日,寧德時代公開表示,在乘用車應用方麵,鈉離子電池續航能力已經可以達到 400 公裏,未來經過技術提升,將向 500 公裏發起挑戰。

這一消息的出台瞬間引爆市場,鈉離子電池相關企業股價集體上漲。在鋰電池獨占鼇頭的當下,行業亟需更豐富的想象空間。

近年來,億緯鋰能、贛鋒鋰業、欣旺達等企業也緊隨 " 寧王 ",加緊布局鈉離子電池。

當然在這一賽道上,還有專注於鈉電的新銳力量。中科海鈉就是一家站在風口之上的創業公司。成立於 2017 年的中科海鈉,是國內首家專注於鈉離子電池開發與製造的企業,擁有多項鈉離子電池核心專利,團隊主要成員來自於研發實力雄厚的中科院。目前,公司已完成 A+ 輪融資,累計融資額處於行業前列。

中科海鈉執行董事長唐堃向 36 碳表示,已經示範運行的兆瓦時級鈉離子電池儲能係統實測達到 86.8% 的能量轉化效率,與鋰離子電池儲能係統相當。結合其成本優勢,儲能領域將成為未來鈉離子電池的最大使用場景,想象空間將比動力電池還要廣泛。

根據中科海鈉團隊之前的測算,實現產業化之後的鈉離子電池體係材料成本,相對於磷酸鐵鋰電池可降低 30% 以上。鈉離子電池的快速落地能夠在一定程度上緩解對於鋰離子電池的成本焦慮。

與此同時,行業政策標準也在加緊提速。

2022 年 7 月,我國發布了首批鈉離子電池行業標準《鈉離子電池術語和詞匯》 ( 2022-1103T-SJ ) 和《鈉離子電池符號和命名》 ( 2022-1102T-SJ ) 計劃正式下達。目前,這兩項標準都處於征求意見過程中,預計將在明年完成報批工作。

賽道參與者多點開花。傳統鋰業巨頭布局鈉電,多采取自下而上的路線,成熟的製造能力為鈉電產業化進程鋪路。初創公司更多采取自上而下的路線,從單點的技術突破展開至全體係探索。整體來看,鈉離子電池距離量產的臨門一腳,近在眼前。

鋰鈉相爭,還是共舞?

從某種程度上來講,鈉電行業的火熱還是由市場驅動的。鈉離子電池的成本優勢是在對比中產生的,持續高漲的鋰價為鈉電的火熱創造空間。

有人認為,鈉離子電池不過是高價鋰電池的 " 備胎 " 而已。況且近期國內鋰價也處於持續下跌狀態,那麽當鋰電市場回歸常態後,鈉離子電池是否還能受到追捧?質疑聲不斷。

鈉離子電池的一大開發難點在於能量密度,這與它的本征屬性密切相關。鈉離子的半徑比鋰離子大,相同質量下的鈉離子所蘊含能量相對較低。因此,鈉離子電池能量密度上與鋰離子電池相比有先天劣勢。根據公開資料,目前主流鈉離子電池能量密度一般在 100-150Wh/kg,而磷酸鐵鋰電池可以達到 150-200Wh/kg,三元鋰電池更是能達到 200-250Wh/kg。

這也成為動力電池的能量密度決定論之下,鈉離子電池為人所詬病的一大原因。

但落實到具體的應用場景上,能量密度相對較低的鈉離子電池並不是沒有用武之地,反倒與鋰電池形成差異化優勢。成本造價敏感度高、能連密度敏感度低的領域就是現階段鈉離子電池的最佳發力領域。

在一眾關注硬科技的投資機構中,中科創星是最早一批關注鈉離子電池的布局者,並在 2019 年完成對中科海鈉的 Pre-A 輪投資。中科創星創始合夥人米磊在接受 36 碳采訪時表示,當時業內的主流機構對鈉離子電池關注寥寥,但從鈉離子電池的戰略價值來看,這一細分領域的崛起是必然的。

由於儲能領域對於成本更加敏感,鈉離子電池更適合大規模電化學儲能場景,此外在低速電動車市場也具備競爭優勢,有望與鋰離子電池形成互補。

鈉離子電池並非是要替代鋰電,更多是發揮一種補充作用,從一定程度上緩解對鋰電池的過度依賴,豐富電池應用的多元場景,從而達到動態平衡的局麵。

中科海鈉鈉離子電池儲能係統。圖片來源:中科海鈉

另一大瓶頸在於供應鏈。有行業人士表示,鈉離子電池技術路線已相對成熟,能否順利完成量產前的臨門一腳,才是現階段最重要的問題。

雖然鈉電的產業鏈布局能從一定程度上承襲鋰電,從而縮短產業化進程。但是鈉離子電池的正極、負極,包括電解質等材料都需要進行切換,目前我國鈉離子電池企業的產業鏈布局正在進一步完善中。同時,實現量產的部分工藝還處於摸索階段,多方麵因素疊加之下,實現產業化尚需時日,並且需要大量產業資本的投入。

現如今,儲能賽道是個大風口。在鋰電池相對成熟的當下,投機者開始把目光投向鈉電。" 鈉離子電池太火熱了,甚至有些過火,對此一方麵能更快推進產業發展,加速商業化落地,另一方麵也應清醒認識到鈉離子電池距離供給端到需求端形成產業閉環,還有不短的距離。預計半年之後,行業將會出現比較大的洗牌,一些具備較深技術儲備、能夠快速實現商業化閉環驗證的公司將會脫穎而出。" 眾鈉能源常務副總助理孫正佳向 36 碳表示。

中科海鈉執行董事長唐堃也談到,目前的鈉離子電池處於一個市場導入期,很多公司轉型切入這條賽道,但對自身鈉離子電池產品競爭力的理解並不相同。在當前階段,鈉離子電池企業的競爭力不隻是單點的技術突破,而是全體係的創新,同時快速規模化降成本對鈉離子電池企業至關重要。

眼下儲能賽道火爆,有一部分入局者是懷著炒作的心態,凡是涉及到鈉電及材料研發製造的,或是意圖合作開發的企業,都想來分一杯羹。事實上,投資鈉離子電池整裝廠的隻有少數幾家公司,如果電池廠未能建起,何以實現電池量產?過於火熱的鈉電市場,打嘴炮、蹭熱度的不在少數。

相比於成熟的鋰電池產業鏈與市場格局,鈉離子電池還處於摸索前進的深水期局麵。當各家實現量產的規模效應,潮水退去後的裸泳投機者們也自會顯露出來。

萬事俱備,隻欠東風。鈉離子電池實現產業化,終究是時間問題。同時,也並不存在鈉電替代鋰電的情況,不同技術路線的多元互補,才是實現性能與成本動態平衡的最優解。

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