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钠离子电池已正式上车,对锂电市场冲击到底多大?

发布日期:2024-01-16     240 次

对于新能源车主来说,最不想看到的就是自燃事件发生。

然而在刚刚过去的2023年,根据应急管理部门的统计数据,仅第一季度就平均每天有8辆新能源汽车发生火灾(含自燃)事件。

一款“永不自燃”的动力电池就成为了广大消费者的刚需。近期,全球首款钠电池量产车型江淮钇为“花仙子”,在安徽安庆正式向用户交付,标志着钠离子电池产业化迈出最重要的一步,也很好地解决了这一问题。

因为钠离子电池通过了中汽中心的检测,针刺时不冒烟、不起火、不爆炸,且经受短路、过充、过放、挤压等实验,也不起火燃烧。

不仅如此,相比较紧缺的锂矿资源,全球钠资源储量更加丰富。这使得钠离子电池的成本降低约30%,钠离子电池“上车”或许有望降低新能源汽车的整体价格。

据新能源前瞻不完全统计,在宁德时代、比亚迪、中科海钠、立方新能源、鹏辉能源、多氟多等电池厂商的共同推进下,目前,钠离子电池已形成产业化,且不断跑出“加速度”。

中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示,2023年12月,钠离子电池实现量产装车,装车量为317KWh。

进入2024年,钠电版“花仙子”已经交付,更多搭载钠离子电池的纯电动车“在路上”。当汽车和能源两大行业的转型压力过于集中在锂资源时,“异军突起”的钠离子电池或许将成为新的可能。

钠离子电池蓄势待发

事实上,钠离子电池和锂离子电池的研发时间几乎同步,但钠离子电池因为能量密度低,“陪跑”了三十余年。

2021年起,钠离子电池命运的齿轮开始转动。一方面碳酸锂材料价格从5万元/吨直线上涨;一方面,宁德时代率先在7月发布了第一代钠离子电池,引燃了电池行业对钠离子电池的热情。

“花仙子”的量产交付自然成为行业的里程碑事件。

据悉,江淮钇为旗下的钠电版花仙子由钠电池制造商中科海钠与江淮钇为联合推出,新车搭载的是中科海钠提供的32140钠离子圆柱电芯,并采用了江淮钇为的蜂窝电池结构。

该款电芯单体容量为12Ah,能量密度不低于140Wh/kg,整个电池包容量为23.2kWh,CLTC续航里程达到230km,意味着百公里耗电仅为10度。

新能源前瞻了解到,不少消费者就是因为看到了“花仙子”,才开始了对钠离子电池的关注和研究。

就在“花仙子”量产交付的前后,电池领域的两大龙头企业都发布了钠离子电池方面的动态。

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1月6日,国家知识产权局发布公告,宁德时代新能源科技股份有限公司申请一项名为“钠离子电池正极材料及其制备方法、正极极片及电池和用电装置”。

1月4日,比亚迪徐州钠离子电池项目正式落地,项目总投资100亿元,该生产基地将主要生产钠离子电池电芯以及PACK等相关配套产品,计划年产能30GWh(吉瓦时)。

此外,2023年12月28日,江铃集团新能源搭载孚能科技钠离子电池的钠电车型也正式下线。江铃易至EV3(青春版)版本成为全球首款交付的钠电车型。

早在2023年2月,中科海钠与思皓新能源联合发布首台钠离子电池试验车;同年3月雅迪发布搭载钠电池的两轮车;4月,宁德时代宣布钠离子电池将首发落地奇瑞车型。

2023年11月,我国首个电池PACK(加工组装)项目在湖南汨罗高新技术产业开发区正式投产。

毫无疑问,钠电池行业已进入群雄逐鹿的新阶段。

对此,业内分析师对新能源前瞻表示:“钠离子电池技术成熟后,肯定会分食掉磷酸铁锂市场中的一部分蛋糕,例如微型电动车这部分将是钠电的天下。同时,随着电动汽车和储能市场的快速发展,钠离子电池有望复制锂离子电池的高速发展路径,成为未来10年内成长性最高的新兴产业之一。”


钠离子电池好在哪里?

有化学基础的消费者应该知道,钠离子电池并不是一种全新的技术路线,甚至可以追溯至上世纪80年代前后。当时由于找不到合适的负极材料,钠离子电池的发展一直较为缓慢。近年来,随着负极材料技术难题的突破,钠离子电池的发展开始加快。

钠与锂有着相似“出身”,属于同一主族元素,具备相似的物理化学性质。因此,锂离子电池和钠离子电池也具有相似的性能,它们的工作原理都是嵌脱式充放电。放电时,锂和钠离子都是从阴极到阳极;充电时,又从阳极到阴极,来回摇摆,表现出“摇椅式”的电化学充放电行为。

资料显示,相比于高端锂电池,钠离子电池能量密度偏低,但其价格便宜、低温性能好、安全性高、资源可得性高。除了中低速车电动车,钠离子电池在储能、电动二轮车的潜在市场空间也十分广阔。

从资源总量来看,锂元素地壳丰度仅为0.0065%,而钠元素为2.75%,相比锂资源,钠资源储量丰富得多。全球锂资源绝大部分集中在南美以及澳大利亚,中国本土的锂资源量仅占全球7%,近七成的碳酸锂依赖进口。相比于紧缺的锂矿资源,全球钠资源储量更加丰富。我国钠资源储量也明显占优势,约为占据全球储量的22%。

从原料成本来看,钠离子电池成本较锂离子电池成本整体可降低30%-40%。钠离子电池材料成本构成中,正极材料及电解液占比最大,均达26%,隔膜占比18%,负极材料占比16%,集流体占比达4%。

从电池性能本身分析,钠离子电池的安全稳定性表现更佳。低温环境下的使用一直是锂电池的核心痛点之一,钠电池在高低温适应性上则具备优势。相比磷酸铁锂电池,钠离子电池能够适应零下20℃低温环境,有着超92%的容量保持率。资料显示,钠离子电池的工作温度范围更广,可以在-40℃到80℃的温度区间正常工作,在-20℃的环境下容量保持率接近90%,优于锂电池。

但钠电池的缺点在于技术成熟度还不如磷酸铁锂电池,在充电速度、能量密度、耐用度和安全性等多方面的实力还有待提高。另外钠电池在新能源车的应用方面还有更大的潜力可以开发。

当前,钠离子电池能量密度远低于三元锂电池,但与磷酸铁锂电池差距不大。主流三元锂电池能量密度在200-300Wh/kg,主流磷酸铁锂电池能量密度在150-200Wh/kg,而钠离子电池的能量密度能够达到150Wh/kg左右。因此,钠电车型目前更适用于对续航里程不太敏感的A00级车。

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为扩大钠离子电池的应用场景,宁德时代曾表示,计划通过AB电池(两种电池混搭)的方式,将钠离子电池与锂离子电池同时搭载于一辆汽车上,发挥两方各自的性能优势,拓展钠电池的应用范围。


助力电池行业更健康发展

在市场应用前景上,钠离子电池在能量密度方面和磷酸铁锂有一定重叠,有望取代部分锂离子电池的市场份额。而在二轮车、三轮车领域,钠离子电池在锂离子电池和铅酸电池之间实现了性能和成本的平衡,有望取代铅酸电池。

同时,在户用储能、工商业储能等对成本敏感、安全性要求高的应用场景,钠电池也有望成为锂电池体系的重要补充。

据研究机构EVTank预测,到2030年,钠离子电池的实际出货量或将达347GWh,2024年至2030年的复合增长率达58.1%。

与磷酸铁锂电池、三元锂电池等目前电动车搭载的主流材料动力电池相比,钠离子电池从一开始就是作为一个“备选项”而存在。行业研发钠离子电池的重要的背景是,2021年至2023年上半年,碳酸锂等动力电池原材料因供求失衡导致价格居高不下,而钠原料则不存在类似的问题。

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因此,此前锂价上涨引发的成本焦虑是钠离子电池近年来能够异军突起的主要原因。各方加码下,钠离子电池产业化布局明显加快。

2023年,锂价下跌70%让整个锂电产业链感到一阵寒意,进而造成锂电池电芯成本急剧下滑。这一波动幅度放在整个大宗商品市场中都尚属罕见。

如果说钠离子电池的兴起,是乘了“锂价疯涨”的东风,那么如今锂价暴跌,也必然会削减钠离子电池的势头。

“锂价下降对于钠离子电池产业发展来说是把双刃剑。一方面,锂价下跌会对钠离子电池产业发展造成压力,逼着钠电池成本跟随下降;另一方面,也能让行业暂时冷静下来。”投资人迟先生对新能源前瞻说道。

除此之外,钠离子电池产品作为尚在发展中的产业,仍有许多方面待完善。首先,钠离子电池还处在产业化初阶段,生产规模尚未铺开,综合成本优势没有发挥出来,深入进行钠电池研究和产业化建设仍然是任重道远。

其次,钠离子电池仍面临着技术难题需要攻克。钠离子电池能量密度普遍在90-160Wh/kg之间,钠离子电池正极材料能量密度大概为130mAh/g,负极大概在320mAh/g;目前钠离子产业化发展的方向是希望钠离子电池的能量密度能够接近磷酸铁锂电池,进一步体现成本价格优势。

在新能源前瞻接触的多位业内专家看来,如果无法突破能量密度的技术瓶颈,钠离子电池只能搭载在低速、续航里程200公里左右的低端车型以及一些两轮车上,难以涉足中高端车型市场。

中科院院士欧阳明高则认为,钠离子电池技术一定要发展,即便做不到主流,也是对锂电池的一个有益补充


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