鈉離子電池具有明顯的優(yōu)勢

 

■成本低、資源豐富的優(yōu)勢

近年來，由于鋰資源的短缺，鋰離子電池的成本上升，限制了其在大規(guī)模儲能設(shè)備中的應(yīng)用。因此，原材料豐富、成本低的鈉再次引起了科學(xué)家的興趣。在資源方面，鈉離子電池比鋰離子電池具有更大的優(yōu)勢。

鈉離子電池的結(jié)構(gòu)和原理與鋰電池相似。鈉離子電池主要由兩種不同的鈉嵌入材料（正極材料和負極材料）、電解液、隔膜和其他關(guān)鍵部件組成。在充電過程中，鈉離子從正極材料中取出，通過電解液、隔膜，最后嵌入負極材料中；同時，電子通過外部電路從負極流向正極。放電過程與充電過程相反?？梢?，鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池基本相似。

 

■鈉離子電池獲得政策支持

鈉離子電池近年來得到了強有力的政策支持。鈉離子電池是鋰電池的有效補充，近年來技術(shù)逐步成熟，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)逐步小批量出貨。中國也開始推動鈉離子電池的商業(yè)化，逐步完善細節(jié)，將鈉離子電池技術(shù)作為一項任務(wù)，進一步推動鈉離子電池的規(guī)?；偷统杀净?，提高綜合性能。

 

 

■鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈完整

正極：層狀氧化物具有良好的綜合性能，正成為主流

鈉離子電池的主要正極材料是過渡金屬氧化物等。正極材料是影響電池能量密度、循環(huán)壽命等的重要因素，而優(yōu)秀的鈉離子正極材料應(yīng)具備：

(1）原材料成本低，制備工藝簡單，能更好地發(fā)揮鈉離子電池成本低的優(yōu)勢。

(2）具有氧化還原電，有利于提高鈉離子電池的能量密度。

負極：硬碳最合適，但成本較高

目前，鈉離子電池使用較多的負極是硬碳、軟碳。作為鈉離子電池的核心部件之一，負極材料影響著電池的第一庫侖效率、倍率性能和循環(huán)耐力特性。目前研究最多的鈉離子電池的負極材料是碳基材料。目前，可用作鈉離子電池的負極有：硬碳、軟碳、石墨烯等。

電解液和鋁箔：電解液多采用NaPF6+酯類溶劑，鋁箔成本有優(yōu)勢

目前鈉離子電池最常用的電解質(zhì)溶劑是酯類電解質(zhì)。作為電池的重要組成部分，電解液是連接鈉離子電池內(nèi)部正負極的橋梁，是影響電池安全性的主要因素，也對電池的能量密度、循環(huán)壽命和倍率性能起著重要作用。酯類電解液的主要成分是： PC、EC、DEC等。其結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，耐氧化，安全性高。鈉離子電池需求量預(yù)計為292GW

■ 鈉離子電池獲得關(guān)注

能源革命推動了可再生能源的擴張，儲能迎來發(fā)展機遇。儲能是能源革命的關(guān)鍵支撐技術(shù)，迫切需要解決大規(guī)模獲取可再生能源的問題，并提高電力系統(tǒng)和區(qū)域能源系統(tǒng)的效率、安全性和經(jīng)濟性。

隨著鋰離子價格的高漲，鈉離子電池已成為一個強有力的替代品。隨著電動汽車的普及和大規(guī)模儲能應(yīng)用，鋰電池產(chǎn)業(yè)可能面臨鋰資源稀缺的問題。鈉離子電池因其資源豐富、成本低廉、能量轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長、維護成本低，已成為儲能技術(shù)的研究熱點。

 

 

■ 鈉離子電池可能取代鋰離子電池

電化學(xué)儲能發(fā)展迅速，到2030年累計裝機量將達到297GW，年復(fù)合增長率為58%。此外，有報告預(yù)計，到2025年，電化學(xué)儲能累計裝機量可能達到40GW，到2030年，實現(xiàn)碳峰目標，新能源發(fā)電年裝機量將保持年均100GW的增長，電化學(xué)儲能年裝機量將保持在12GW至15GW，預(yù)計到2030年，電化學(xué)儲能裝機量將達到110GW左右。預(yù)計2025年電化學(xué)儲能裝機容量將達到52GW，2030年將達到297GW，年復(fù)合增長率為58%。

此外，鈉離子電池可廣泛應(yīng)用于電動兩輪車，取代鉛酸電池。目前電動兩輪車受鋰電池高價影響，生產(chǎn)速度放緩。鈉離子電池具有成本優(yōu)勢，一方面可以替代鋰電池，另一方面可以通過低成本幫助電動兩輪車的銷售。

鈉離子電池有望取代鉛酸電池。由于價格便宜、穩(wěn)定性高，鉛酸電池一直是我國兩輪電動車使用的主要電池類型，鉛酸電池的普及率達到90%。與鋰電池相比，鉛酸電池具有成本低、續(xù)航能力強、可回收等優(yōu)點，但重量大也是鉛酸電池的缺點。然而，隨著鈉離子電池的普及，它有望取代鉛酸電池。

 

■ 中國企業(yè)紛紛布局鈉離子電池，產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成

CATL：2023年實現(xiàn)鈉離子電池負極的產(chǎn)業(yè)化

CATL于2021年發(fā)布第一代鈉離子電池：首先，在單體電池的能量密度方面，CATL的鈉離子電池的能量密度已經(jīng)達到160Wh/kg，是所有鈉離子電池中的最高水平；預(yù)計經(jīng)過不斷創(chuàng)新，第二代鈉離子電池的能量密度將超過200Wh/kg；其次，由于鈉離子電池的內(nèi)阻小，在室溫下充電15分鐘，鈉離子電池的電量就能達到80%。其次，由于鈉離子電池的內(nèi)阻小，在室溫下充電15分鐘后，鈉離子電池的功率可以達到80%；我們致力于在2023年推動鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化。

 

■華陽：打造全產(chǎn)業(yè)鏈模式

華陽從2021年開始布局鈉離子電池，目前已形成全產(chǎn)業(yè)鏈。在鈉離子電池領(lǐng)域，公司已經(jīng)布局了正負極、電芯、電池組、電解液等環(huán)節(jié)的生產(chǎn)線，基本形成了全產(chǎn)業(yè)鏈。

2021年，鈉離子電池將繼續(xù)穩(wěn)步發(fā)展： 華揚公司與中科海鈉已開始試生產(chǎn)第一條鈉離子電池生產(chǎn)線，為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)，預(yù)計2023年將共同擴建2000噸鈉離子電池正負極生產(chǎn)線。

 

 

■振華新材：在正極技術(shù)上優(yōu)勢明顯

振華新材專注于正極材料的研發(fā)，在繼承高安全性和循環(huán)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，積極布局鈉離子電池的正極材料，提高比容量，降低內(nèi)阻。振華新材在同行業(yè)中比中國的競爭對手有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。

振華新材已經(jīng)出貨的鈉離子電池正極，擴大了10萬噸正極材料的產(chǎn)能。截至2022年7月底，該公司出貨4噸+的鈉正極，并向客戶發(fā)送樣品共計0.6475噸。