最新钠离子电池将于2023年实现产业化,能量密度达160 KW/kg
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比亚迪(002594.SZ)回应界面新闻称,近期关于公司固态电池和钠离子电池的传言,均为不实信息。当天有媒体报道称,比亚迪计划于2023年二季度量产钠离子电池,搭载于秦、海豚及海鸥等车型。比亚迪有可能成为全球第一个将钠离子电池装车的企业。
本周亦有消息提及,比亚迪全固态锂电池在重庆生产,即将装车试验。其使用硅基材料作为固态电池负极,能量密度预计达400 Wh/kg。能量密度的高低,决定了新能源汽车的续航里程。
据韩国研究机构SNE Research统计,今年前三季度,比亚迪动力电池装车量43.6 GWh,全球市占率12.8%,仅次于宁德时代(300750.SZ)和LG新能源,位列第三。
钠离子和固态电池,均被视为下一阶段电池研发的重要技术路线,多家企业已宣布两类电池的研发、生产进展。但比亚迪此前并未官宣在钠离子电池和固态电池方面的研发进展。
相较于锂电池,钠离子电池具有资源储备量极丰富、成本低、充电快的优势,但在能量密度方面还落后于锂电池。固态电池则具备高安全、长续航的优势,但由于制作工艺不成熟,成本较高。
今年11月,在2022中国汽车论坛上,宁德时代(300750.SZ)党委第一书记、董事长助理孟祥峰表示,公司通过钠离子电池产业化解决部分锂资源供应紧张和锂价暴增问题。
他提到,宁德时代的钠离子电池将于2023年实现产业化,能量密度达160 KW/kg。
1、 硬碳负极成为首选,支持钠电快充过放
1.1、 石墨储钠困难,软碳容量不足,钠电池负极首选 硬碳
现有钠电池负极材料技术路线有金属氧化物、有机负极材料、基于转化及合金化 反应的负极材料和碳基负极材料等。其中,金属氧化物容量较低,合金类循环性 能和倍率性能不佳,碳基无定形碳可逆容量和循环性能较好,在控制成本之后最 有望实现商业化。
1)石墨储钠困难,无法用作钠电负极。 相较于锂离子电池,钠离子原子半径较锂离子大至少 35%以上,钠离子较难在 材料中嵌入脱出,对负极材料的结构稳定性提出了更高的要求。锂离子电池中主 流运用的石墨负极材料的孔径与层间距都无法满足钠离子电池负极的要求。
(2)软碳容量不足,硬碳成为钠电负极首选。 无定形碳包括硬碳与软碳,硬碳是在 2800℃以上高温处理后不能石墨化的碳, 软碳是经高温处理后可以石墨化的碳。 硬碳:内部晶体排布杂乱无序,孔隙更多,且石墨片层间、封闭微孔、表面和缺 陷位点都能储钠,所以容量较高。 软碳:虽然成本较硬碳低,但是由于具有石墨化结构,所以储钠量较低;虽然可 以通过造孔工艺增大容量,但是会增加成本,反而不如硬碳经济。 综上,由于石墨的孔径与层间距较小,与钠离子直径不符,而软碳材料由于类石 墨结构储钠容量不足,因此行业内主流使用的是硬碳负极。
与此前喊出“处于技术储备”状态截然不同,多家钠离子电池正极材料厂商近期已经开始掏出真金白银投建产能,这也在一定程度上反映了这一事实:钠离子电池量产脚步愈来愈近。
由于锂价持续高企,钠离子电池被视为可在部分应用领域对锂电池实现替代。目前,已有钠离子电池正极材料厂商明确喊出,其生产的正极材料将首先应用于储能环节。机构预计,储能赛道未来有望爆发性增长,而钠离子电池也有望对磷酸铁锂电池实现无缝对接,从而迅速实现产业化。
正极材料玩家加速建产能
钠离子电池产业化进度如何,正极材料厂商的动作具有极大的参考价值。
目前主流的钠离子电池正极材料有两种,分别为过渡金属氧化物/层状氧化物以及普鲁士化合物,另外还有聚阴离子型材料路线,该路线涉及的厂商并不多。
据不完全统计,目前已布局钠电池正极材料上市公司包括锂电正极材料龙头容百科技、振华新材等。其中容百科技在近期的机构调研中称,公司钠电正极材料目前每月销售约十吨,后续将加速出货,预计明年年初达每月百吨,明年年底达每月千吨。
而振华新材正极材料已实现吨级产出与销售。据了解,该公司钠离子电池正极材料是层状氧化物路线,目前已升级为第二代产品,已向客户送样,同时也有部分小规模产出并销售。
除了上述已经实现量产的正极材料厂商外,一众“追随者”已走在投建产能的路上。
据中国能源报报道,我国八成锂资源依赖进口。当前,锂离子电池难以同时支撑起电动汽车和储能两大产业的发展,而且锂价格太贵,寻找替代或备选储能技术,正成为世界各国技术竞争的焦点。
钠离子电池的优势:
1)钠资源更丰富,全球分部均匀。钠离子电池主要电荷载体的钠离子地壳丰度约为2.36%,远高于锂离子的0.002%。
2)钠成本更低。钠离子化合物可获取性强,因此价格稳定且低廉,2021年价格仅约250元/吨,而电池级碳酸锂目前价格超过47万元 /吨。
3)钠离子电池有相对稳定的电化学性能,使用更加安全,低温表现更好。
当然,相比较磷酸铁锂和三元锂电池而言,目前钠电池的发展,在能量密度和循环次数方面还相对较低,但随着科技的不断进步,钠离子电池在未来终将会迎来春天。