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近日,国家发展改革委消息称,《“十四五”可再生能源发展规划》正式公布。《规划》提出,加强前瞻性研究,加快可再生能源前沿性、颠覆性开发利用技术攻关。研发储备钠离子电池、液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等高能量密度储能技术。加快大容量、高密度、高安全、低成本新型储能装置研制。


在储能产业中,当前最有希望成为下一代主流电池技术的就是钠离子电池。其产业化进程和技术研发速度是当前新型电池技术中发展最快的,并且已有几家企业的钠离子电池量产项目正有序推进中。

那么,钠离子电池有哪些?钠离子电池有啥优势?哪些钠离子量产项目已经落地?哪些企业“围攻”钠电池产业?


01


钠离子电池有哪些?


当前市场上,钠离子电池分为几大类,包括钠硫电池、钠盐电池、钠空气电池、水系钠离子电池等。


钠硫电池


钠硫电池是一种基于固体电解质的高温二次电池,它以钠作为阳极,以渗入碳毡中的硫作为阴极,传导钠离子的 β"- 氧化铝陶瓷在中间同时起隔膜和电解质的双重作用。


钠硫电池具有成本低、环境友好、充放电效率高、能量密度高等特点,其理论能量密度最高可达760Wh/kg,但目前市面上的钠硫电池能量密度只能做到150-240Wh/kg。


而日前,国家能源局发布了《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》,明确了中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池。


虽然发展前景很好,但新的要求发布后,为了尽力解决储能电站安全隐患问题,钠硫电池也被拒绝在了储能市场门外。


钠盐电池


钠盐电池具有产品性质稳定,在所有蓄电池体系里,钠盐电池是安全性最高的电池,使用寿命长,应用范围广泛,原材料易获得并且无毒,废品回收工艺简单且无污染。主要应用在电网储能、通讯基站及动力电源领域。


钠盐电池依据其特性可以有效调节可再生能源发电系统中用电与发电的时差矛盾,提高发电设备的利用率。


据统计,钠盐电池技术已经应用在全球25个国家,建成了太阳能、风电组合、峰值管理、通讯基站等储能项目。


国内布局钠盐电池的企业也不在少数,包括浙江安力能源、贲安能源、绿聚能源等。


钠空气电池


钠空气电池属于金属-空气电池体系,通过在空气电极上使碱金属离子和氧气发生反应来产生碱金属氧化物来驱动整个电池工作。


水系钠离子电池


水系钠离子电池具有更快的离子迁移速率、成本低廉、安全环保、电池更容易制造以及可以使用更厚的电极等优点,并且是目前最有效的降低钠离子电池成本的方法之一。


02


钠离子电池的优势


目前占据市场主流的动力电池是三元锂电池和磷酸铁锂电池,两种电池都是靠锂离子在正负极之间移动来实现充放电。


经过这几年的技术进步,主流的锂电池都已经能满足用户实际需求,安全性能也达到了比较高的水平,那为什么宁德时代要另开一条“钠离子电池”的赛道呢?


这是由于钠离子电池有着很多锂离子电池无法比拟的优势。根据宁德时代官方消息,其研发的钠离子电池电芯单体能量密度达到了160Wh,常温下充电15分钟,电量可达80%以上。


即使在零下20度的低温环境中,也能拥有90%以上的放电保持率,如果真的能够顺利实现产业化,那么对现有的锂电池将是一个很好的补充。


从能量密度来看,宁德时代的钠离子电池已经超出了目前主流的磷酸铁锂电池;15分钟充满80%,这个充电速度比目前主流电动汽车要快得多。


低温状态下也能具备良好的工作状态,更是解决了目前电动汽车普遍存在的低温下续航缩水等问题。


也就是说,这种电池未必能够取代锂电池,但却能够解决锂电池很多无法解决的问题。

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此外,钠离子电池还有很多其它方面的优势。首先,钠离子电池的电极材料主要是钠盐,储量大,成本低,不容易被国外所控制,这对产业安全至关重要。


其次钠离子电池在电解液浓度相同的情况下,电导率比锂电池搞了20%,进一步降低了生产成本。从理论上来说,这是一种比三元锂电池和磷酸铁锂电池更有发展前景的电池。


平安证券指出,钠离子电池跟锂离子电池相比具有较大的成本优势,但由于钠离子电池本身能量密度较低且提升空间有限,因此在行业内更多地扮演新能源细分领域替代者的角色,有望率先在对能量密度要求不高、成本敏感性较强的储能、低速交通工具以及部分低续航乘用车领域实现替代和应用,对中高端乘用车市场影响十分有限。目前龙头企业开始布局,相关支持政策有望出台,钠离子电池的产业化进程有望加速。


03


多个钠离子量产项目落地


6月9日,绍兴市越城区、滨海新区举行了二季度重大项目竣工投产暨集中签约仪式。钠创新能源8万吨钠离子电池正极材料项目由滨海新区管委会立项批报,也在当天签约。


据悉,钠创新能源今年拟将完成3000吨正极材料和5000吨电解液的投产。预计未来3-5年内,公司还将分期建设年产8万吨正极材料和配套电解液生产线,进一步推动钠离子电池产业化进程。


5月8日,由上海奥能瑞拉与深圳柏纳投资共同投资的奥能瑞拉钠盐新型储能全产业链项目正式开工,该项目总投资20亿元,建设周期约18个月,将建成年产2GWh钠盐电池智慧工厂,全部达产后预计年产值可达40-50亿元。

3月初,山西新阳清洁能源有限公司项目一期成功送电,该项目第一条钠离子电池生产线进入设备调试的最后阶段,并于3月底试生产。


该项目由华阳集团与中科海钠、开源资产合作建设,拟投资2.8亿元,建设年产圆柱钢壳钠离子电芯4000万只、方形铝壳钠离子电芯400万只的两条生产线,产品使用的电极材料主要是钠盐,产品主要用于低速电动、规模化储能领域,计划今年建成投产。


03


各路企业“围攻”钠电池产业


储能市场已进入爆发“前夜”,企业也从大量布局逐步走入降本增效环节。但随着锂资源紧缺,锂材料价格不断上涨,且建设储能电站用电池需要大量的原材料,材料替代成为降低成本的重要手段之一。经过一系列的研究,钠离子电池这一储能领域的替代品逐步走入市场视线中。


近几年来,在察觉到市场风向改变后,不少企业对钠离子电池进行了大量的布局。


宁德时代


其中,2021年7月,宁德时代正式发布第一代钠离子电池,其能量密度可达160Wh/kg,为目前全球最高水平。


近日,宁德时代表示,正致力于推进钠离子电池在2023年实现产业化。


鹏辉能源


6月1日,鹏辉能源与三峡电能就钠电池联合研发和储能示范项目达成初步合作意向。


并且,鹏辉能源已完成小批量的钠电池试产,并送样给下游客户试用。产品为圆柱形态,生产设备可以与生产圆柱电池的设备共用。


中科海钠


2022年12月18日,中科海钠与三峡能源、三峡资本及安徽省阜阳市人民政府达成合作,将共同建设全球首条钠离子电池规模化量产线。该产线规划产能5GWh,分两期建设,一期1GWh将于2022年正式投产。


目前,中科海钠研发的钠离子电池能量密度达到145Wh/kg,循环寿命为4500次。


除了上述几家已有产品研发出世的企业外,还有欣旺达、中国长城、新宙邦、蜂巢能源、塔菲尔等企业也布局了钠离子电池技术。海外方面如松下、三菱、岸田化学、英国Faradion公司、美国Natron Energy公司等均布局了钠离子电池。但是从专利数量和项目落地进展方面来看,国内钠离子电池产业化进程仍然走在前端。


总 结


虽然目前钠离子电池在能量密度、循环寿命等方面的表现不比锂离子电池优秀,但未来随着产业化进程加快,各大钠电池项目落地投产,技术的更新迭代速度加快。未来钠离子电池在储能市场的发展前景依旧可观。


来源:起点锂电大数据,汽车经纬,财经狄仁杰




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