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孝感钠电池产业化元年!三大技术路线并行!

时间:2023-07-03 14:28:47 点击:5798次

2023年,钠电产业化将迎来关键节点。

自从《“十四五”新型储能发展实施方案》、《“十四五”可再生能源发展规划》等相关政策陆续出台,将钠离子电池列入重点发展方向后,钠电产业化进入加速阶段。

近日,孚能科技携手江铃集团,迈出钠电量产由实验室到市场应用的关键一步,预计2023年度第二季度实现量产装车。

上海派能科技获得全球首张T[gf]dc[/gf]V莱茵钠离子电池认证证书,标志着派能科技钠离子电池技术已经成熟,将更好地促进钠电在储能领域大规模应用,为钠电产业化打好坚实基础。

中科海钠与江淮集团合作,实现钠离子在样车上的装车,展现了值得期待的钠离子电池在电动车中的应用前景。

虽然钠电池相比锂电池,拥有价格低廉、性能稳定、更耐低温、更安全的优点,已被不少电池厂商相中,并进行了深入研发,但其能量密度低于锂电池,目前仍处于痛点攻坚期。

钠电未来产业供应链的塑造,技术方向的终极选择等都将是行业关注的焦点。

在此背景下,中国电子节能技术协会联合中国电池工业协会将于2023年5月29日-30日举办“钠电池技术与材料高峰论坛”。邀请300+行业大咖参与本次大会,10+著名行业专家莅临现场分享,敬请期待!

一、钠电的技术难点和独特优势

如今锂电池是电动车动力电池的主力,但是由于锂矿资源依赖进口,而且成本较高,因此钠离子电池这两年也成为电池企业的发展重点,除了宁德时代、中科海钠之外,今年还有一家公司传艺科技也会量产钠离子电池。

目前钠离子电池技术实用化的痛点在于:

1.钠离子质量比锂离子重,电负性不及锂,因而能量密度不及锂。

2.钠离子体积更大,难以脱嵌,循环性能较差。钠离子嵌入脱出的动力学很慢,并且容易引起电极材料的结构产生不可逆的相变,从而降低了电池的循环性能。

据介绍,钠离子电池应用的关键问题逐渐被攻克,部分性能指标与锂电媲美,钠离子电芯单体能量密度可达140-160Wh/kg,接近LFP(磷酸铁锂电池)水平。

从快充和低温性能来看,头部厂商钠离子电池产品在充电15分钟的情况下就能达到80%的容量,在零下20的低温环境下,仍能保持90%以上的放电保持率。

若钠离子电池产品标准化程度提高后,在两轮车、A00级车和储能领域将大放异彩。

因为A00级电动车售价低电池成本占比高,对电池成本更为敏感,钠离子凭借成本优势有望大展身手。

随着海外户储高爆发+国内储能大发展,目前储能电池的状况是供不应求,而钠离子电池可以凭借成本低、原材料丰富的优势,随循环性能的进一步提升后,可实现对磷酸铁锂电池的部分替代。

中国科学院院士陈立泉曾表示:“当前钠离子电池尚处于推广期,随着产业链的完善,技术成熟度的提高和规模效应,钠离子电池的成本有望低于磷酸铁锂电池20%以上,为大规模推广钠离子电池创造了有利的条件。”

二、钠电的未来发展方向

基于正极材料差异化,钠电的主流技术路线基本明晰,分别是层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士类化合物三大技术路线。

层状氧化物:能量密度高、电压平台高,综合性能优异,倍率性能等在三种技术路线中表现最好,已率先完成了产业化。布局该路线的企业主要有蜂巢能源、孚能科技、星恒电源、中科海纳、容百科技等。

聚阴离子化合物:稳定性和电化学稳定性高,且具备最长的理论循环寿命,落地低速车、储能等应用前景广阔,产业化速度较快。目前布局该路线的企业有众钠能源、鹏辉能源、钠创新能源等。

普鲁士类化合物:制备工艺较简单,材料成本低,可大量生产,由于制备结晶化及热失控后产生有毒气体等原因,目前产业化进度较慢。入局的企业有宁德时代、美联新材、华钠新材等。

在需求端,钠电与锂电应用互补,预计2025年全球需求量98GWh。

得益于材料成本较低和性能特点,钠电池有望与锂电池形成应用领域的互补。目前为止,钠电池的产业化进度较为理想,目前已有MWh级别的储能电站投入运营,钠电池将在电动两轮车、偏小型储能和低速四轮车领域先行应用。行业研究报告预计,2025年全球需求量有望达到98GWh。

在供给端,钠电产品性能良好,多家企业已规划GWh产能,2023年是量产元年。

宁德时代第一代钠电池电芯单体能量密度160Wh/kg,第二代单体能量密度有望突破200Wh/kg;此外公司开发了 AB 电池解决方案,实现钠离子电池和锂离子电池的集成混合共用,预计今年形成钠电池基本产业链。

传艺科技的中试线已投产,单体能量密度150-160Wh/kg,循环次数不低于4000次,2022年 10月拟将钠电池一期规划2GWh 产能提升至4.5GWh。

总体来看,钠电产业化已来到关键节点,钠电应用的关键问题正逐步被攻克,且凭借显著的成本优势,产业化进程不断加速,未来在动力领域应用空间巨大。


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