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钠电距离储能大规模运用还有多远?

日期:2022-10-12    来源:高工储能

国际储能网

2022
10/12
10:13
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关键词: 储能电池 钠离子电池 电池企业

产业界对钠离子电池充满期待。

9月30日,华阳集团与中科海钠联合打造的全球首批量产达1GWh钠离子电芯生产线投运。

钠离子被视为继锂离子电池以来,最被看好的电化学储能路线之一。尽管当前钠电池在储能的真实运用状况并没有特别明朗,但产业链企业布局加速、资本界大力追捧。

钠电受资本追捧 产业布局加速

包括宁德时代等在内的布局钠电的企业不断释放出其最新动态,产业界对此充满期待。

钠离子电池被看好主要有三方面的原因,一是锂矿作为贵金属矿产储量有限,再加上疫情、全球政治等因素影响导致的锂价猛涨。钠电作为锂电的“备胎”逐渐进入人们视野。

二是作为新能源体系中最重要的原材料,过于单一的供应会对市场及行业的发展带来隐患,从近年来多家国内锂离子电池厂商和汽车厂商在海外“抢锂”就可见一斑,因此不少企业开始提前布局。

三是高速膨胀的储能需求,而市场上锂离子电池供不应求的情况仍在加剧。行业人士就曾对高工储能表示,如果锂电池一直供不应求,储能行业只能另寻“出路”。

在这种背景下,钠离子电池自然而然迅速脱颖而出,不仅得到了产业链的关注,更得到资本的青睐。

据高工储能不完全统计,自2020年以来,包括宁德时代、中科海钠、鹏辉能源 、欣旺达、巨湾技研、精工电子等38家布局钠离子的企业获得了不同程度的融资。

目前国内布局钠离子电池总体可以分为两大类,一类是创业公司,以中科海钠、钠创新能源、众钠能源等为主,另一类则是长期从事锂离子电池及上游原料生产的老牌供应商,以宁德时代、鹏辉能源、欣旺达、容百科技等为代表。

在钠电池的市场动态上,不得不提宁德时代。其在去年7月发布了第一代钠离子电池,并在同年8月取得了包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液在内的钠离子电池专利。其160Wh/kg 的能量密度号称当前世界最高。

而创业公司中科海钠也备受瞩目。它是问世时间最早的一批钠离子电池创业项目,成立于2017年2月,经过多轮融资和入股,目前中科海钠的注册资本已经增加至3094.995万元人民币,相关消息显示,中科海钠目前的估值已经超过了50亿元。

中科海钠将自己定位为一个钠离子电池的全能供应商,在正极、负极、电解液、电池pack生产等方面都进行了布局,一旦产能释放,将会是钠电领域不容忽视的一股力量。

自2016年开始创业的众钠能源,围绕聚阴离子技术路线,进行钠电正负极材料和电化学体系研发,尤其是近两年来,团队采用了自主开发的钠电电极界面控制技术以及独特的电解液融合技术,已在实验室向能量密度≥160Wh/kg、循环性能≥13000圈的性能指标发起冲击。其已在镇江新区谋划落地首条硫酸铁钠万吨级正极材料量产基地,并计划于2023年年内建成与之配套的2GWh电芯产线。

而2018年成立的钠创新能源,主要业务则集中在钠离子电池的正极材料及电解液的研发生产方面,并计划在今年实现3000吨正极材料和5000吨电解液的投产,并在未来的3-5年内,分期建设8万吨正极材料和配套电解液生产线,这样“储备”也让其备受资本青睐。

钠电有望与锂电储能领域“共舞”

业内人士认为,钠电被储能业界看好的原因主要来自钠电本身和与当前储能政策及标准的适配性。

一方面源于钠电自身的优势。相较于锂电池,钠电池成本优势显著,尤其在锂价高位震荡时,有望加速渗透。此外,钠离子电池与锂离子电池工作原理相同,可与锂电池共用产线。尽管目前电池企业正忙于为动力和储能领域赶产能,并无多余产线给钠电来发展。但这也是一个让更多企业不愿在钠电研究或者储备方面掉队的“理由”。

另一方面则是由于电化学储能的市场政策为钠离子电池的发展送来了东风。

钠离子电池的理论成本更低,工作温度更宽,性能与储能环境更为匹配。其能在-20℃下容量保持率大于88%,这意味着相较于锂离子电池,钠离子电池能有效解决高寒地区储能电站效率低下的问题。

而钠离子电池性能与现行的储能系统标准的要求有更高的适配性。通常,大型储能系统对用于储能的电池能量密度要求不高,但对安全性及经济性要求更高,因此,储能系统或将成为钠电池落地应用的重要场景。

此外,由于钠离子电池本身具有的宽温区特性,使得以钠离子电池为基础构建的储能系统能够适应不同纬度地区的气候条件,有效提高分布式电源渗透率,提升配电网运行的稳定性和经济性。

不过,由于钠离子电池正极材料的不确定性,目前的试验生产成本非常高。加之钠离子电池处于发展初期,设备工艺不成熟、生产设备不完善、产业链不完善,成本目前预计0.8-0.9元/Wh以上,相比锂电池尚不具备性价比优势。

另外一个值得关注的点是,锂离子电池已经在通过CTP、CTC技术取消电池pack来降低电池成本了,这一技术同样可以应用在储能电站中,来降低储能系统的建设成本。再加上成熟的锂离子电池成熟的产品体系和性能,以及钠离子电池还没量产的市场状态,现阶段下游客户似乎没有主动选择钠离子电池的市场动力。

总的来说,钠离子电池量产在即,但应用层面,尤其是在储能行业的应用,仍是一个需要持续努力的目标。

行业预测,钠电池在量产之后最可能首先被应用于两轮车等领域替代铅酸电池。但随着产业链的完善,规模效应显现,技术趋于成熟,钠电进入发展期和成熟期后,有望与锂电在储能领域“共舞”。

钠电池产业链企业梳理(部分)

宁德时代:

主推普鲁士白正极,2023年将形成基本产业链;同时布局层状氧化物,双路线布局巩固电池龙头地位。

宁德时代第一代钠离子电池实现电芯单体能量密度高达160Wh/kg(全球最高);常温下充电15分钟,电量可达80%以上;在-20°C低温环境中,也拥有90%以上的放电保持率;系统集成效率可达80%以上;热稳定性远超国家强标的安全要求。第二代钠离子电池预计单体能量密度超200Wh/kg。

在正极材料方面,宁德时代第一代钠电池采用了克容量较高的锰铁普鲁士白材料(160mAh/g);在负极材料方面,公司开发了让钠离子快速通行,同时具有独特孔隙结构的硬碳材料(350mAh/g)。在电解液方面,宁德时代同时开发适配正负极材料的新型独特电解液。在系统创新方面,宁德时代开发了AB电池系统解决方案,弥补了钠电现阶段能量密度短板,同时发挥其高功率、低温性能好的优势。

宁德时代钠离子电池定位高端产品,因此预计后续会加大布局层状氧化物体系(铁锰镍铜锌基体系),来主打动力型钠电产品,其产业化进度更容易,体系比较成熟。公司目前普鲁士白与容百科技合作,层状氧化物与振华新材、容百科技、钠创新能源等合作,双路线布局稳固电池龙头地位。

华阳股份:

公司持有中科海钠7.75%股份,为第二大股东, 选取铜锰铁钠层状氧化物和软碳负极,共建年产2000吨钠离子电池正负极产线,1GWh电芯产线及1GWh Pack产线用于低速电动车动力电池及国家智能电网用储能电池。Pack产线已通过可研评审,预计年底竣工,电芯产线预计九月份投入生产。同时共同建设全球首个1MWh钠离子电池光伏储能系统。

华阳股份同梧树资本拟共建产业基金投资多氟多六氟磷酸钠电解液公司,在上游原材料、电池、电解液方面达成强强联合,共筑新能源产业链,同时表露意愿投资电解液成膜添加剂(VC/FEC)、成立研究院等合作项目。

鹏辉能源:

众钠能源采用自主研发的磷酸盐类钠正极与硬碳体系负极,目前圆柱电池样品已做出,生产设备可以与生产圆柱电池的设备共用,6月进行中试,预计年底前批量生产。

2021年10月,公司投资1000万元对成都佰思格增资入股,成都佰思格(国内硬碳仅次于贝特瑞)主营产品包括高容量锂电硬炭、高功率型硬炭、高容量钠离子硬炭以及低成本钠离子硬炭等全系列产品,具有超快充、超长寿命、超高安全及优异的低温特性,保障公司负极材料供应。

传艺科技:

2022年7月,传艺科技设立控股孙公司传艺钠电,开展钠离子电池的研发、生产和 销售。目前钠离子电池产品在实验室和小试层面实现正极质量比容量140mAh/g,负极质量比容量300mAh/g,单体145Wh/kg的能量密度,4000次的循环寿命,-20℃环境下大于88%的容量保持率等技术结果。

钠离子电池项目将分为两期分批投入建设,今年中试线投产,2023年一期2GWh预计投产,二期远期计划产能8GWh,累计达10GWh。

欣旺达:

欣旺达联合南开院士工作站共研钠电,具备独家补钠技术。

据悉,欣旺达与南开大学合作设立院士工作站共同研究新型锂 硫、钠离子、固态电池等关键材料及技术。公司拥有钠离子电池补钠、钠离子电池及制备的多项专利,公司钠离子电池专利工艺多为将金属钠或者钠盐以液态形式添加至负极极片,补钠后的钠电池在循环稳定性、倍率性能、和能量密度等方面有部分改善,目前公司暂未量产钠离子电池。

振华新材:

振华新材凭借在单晶三元领域的深厚经验,联合湖南立方新能源共同开发高性能层状氧化物正极材料,在国内产品中处于前列,预计相关钠电产品能量密度135-140Wh/kg,可满足以满足两轮车及A00级低速电动车需求。

公司目前钠电正极产品已进入中试阶段,已向国内主流钠电企业进行吨级送样,可具备千吨级层状氧化物生产能力。相关钠电产品主要产业化瓶颈在于负极成本高+量产难度大,预计202323年实现小批量生产。

容百科技:

公司钠离子电池正极三种路线均有涉及,主流为锰铁普鲁士白及层状氧化物两种路线,其中普鲁士白类路线可实现高压实密度高倍率性能。目前公司正极前驱体已具备批量生产能力,公司规划普鲁士白类产能为6000吨/年,层状氧化物产达3.6万吨/年(2023年Q2前)。

公司高镍产线可兼容生产钠离子正极材料与超高镍材料等,公司战略布局重,未来钠电占比为10%,走低成本路线切入储能、二轮车和小动力等市场。

与宁德时代签订战略合作协议,协同开发钠电池配套产品,共推技术升级。2022年1月7日公司与宁德时代签订战略合作暨长期供货协议,方将在电池和材料领域的战略、市场、供应链等开展全面深度合作,进行钠离子电池配套材料等前沿领域的协同开发,将共同推进技术路线的升级,强化技术领先优势。


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