一年半左右的時(shí)間漲幅超11倍,“鋰大爺”上演真實(shí)版“瘋狂的石頭”讓新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)叫苦不迭。
在突破50萬(wàn)元/噸大關(guān)后,碳酸鋰價(jià)格近期走勢(shì)勢(shì)如破竹。據(jù)上海鋼聯(lián)9月23日發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)日電池級(jí)碳酸鋰漲1500元/噸,均價(jià)報(bào)51.15萬(wàn)元/噸,這一價(jià)格,已逼近今年3月上海鋼聯(lián)統(tǒng)計(jì)的電池級(jí)碳酸鋰51.7萬(wàn)元/噸均價(jià)。而在三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩大動(dòng)力電池陣營(yíng)中,鋰都是不可或缺的存在。
目前的兩大體系中1GWh磷酸鐵鋰電池需要使用520噸碳酸鋰左右,而三元鋰電池使用的量同樣較多,1GWh三元鋰電池需要使用620噸碳酸鋰左右。所以,碳酸鋰的單價(jià)每漲價(jià)10萬(wàn)元,動(dòng)力電池每GWh成本就會(huì)增加5200萬(wàn)元-6200萬(wàn)元左右,年初至今碳酸鋰價(jià)格增加了22萬(wàn)元左右,動(dòng)力電池成本就增加了1.15萬(wàn)元~1.36萬(wàn)元左右,對(duì)整車(chē)成本和售價(jià)的影響可想而知。
電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格走勢(shì),數(shù)據(jù)來(lái)源:USGS,百川盈孚
在動(dòng)力電池電芯的成本構(gòu)成中,正極材料是成本占比最大的環(huán)節(jié)。上游原材料漲價(jià)使正極材料成本占比大幅提升,其中碳酸鋰價(jià)格對(duì)成本影響尤為明顯。2020年年底至2022年3月,碳酸鋰價(jià)格從5.2萬(wàn)元/噸上漲到50萬(wàn)元/噸,磷酸鐵鋰電池正極材料在電芯成本中占比從20%上升至42%,碳酸鋰在電芯成本中占比從2.6%提升到15%。碳酸鋰持續(xù)上漲的背后,從動(dòng)力電池到整車(chē)企業(yè),整個(gè)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈都在承壓。
下游企業(yè)的成本壓力驟增,帶動(dòng)了市場(chǎng)對(duì)理論成本更低的鈉離子電池的期待。
成本優(yōu)勢(shì)明顯的鈉電池
“天下熙熙皆為利來(lái),天下攘攘皆為利往”——新一代電池技術(shù)的推廣和產(chǎn)品落地,利益才是最好的推手,鈉電池量產(chǎn)之所以受到關(guān)注,無(wú)非是因?yàn)槠浔旧碓诔杀旧系膬?yōu)勢(shì)以及對(duì)整車(chē)成本的影響。
鈉離子電池正極鈉源使用碳酸鈉(3千元/噸),相比碳酸鋰(50萬(wàn)元/噸)價(jià)格優(yōu)勢(shì)顯著,如果使用銅錳鐵元素層狀氧化物體系,正極價(jià)格比LFP正極便宜一半以上;負(fù)極材料使用硬/軟碳,目前價(jià)格預(yù)計(jì)8/5(萬(wàn)元/噸),未來(lái)成本可降至4/2(萬(wàn)元/噸)以下,其中軟碳相比石墨具備成本優(yōu)勢(shì);電解液使用NaPF6,其離子電導(dǎo)率更高,因此用量比鋰電更低,同時(shí)原材料量產(chǎn)后成本優(yōu)勢(shì)顯著;集流體方面正負(fù)極均使用鋁箔,無(wú)需使用價(jià)格較高的銅箔,因此進(jìn)一步降低成本(降低60%以上)。
目前鈉離子電池處于推廣期,設(shè)備工藝不成熟、生產(chǎn)設(shè)備不完善、產(chǎn)業(yè)鏈不完善,成本目前預(yù)計(jì)0.8-0.9元/Wh以上,相比鐵鋰電池?zé)o性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì),主要應(yīng)用于兩輪車(chē)等領(lǐng)域替代鉛酸電池。隨著產(chǎn)業(yè)鏈的完善,鈉電池成本有望降到0.5元/Wh,而鐵鋰電池總成本預(yù)計(jì)在0.7元/Wh(碳酸鋰價(jià)格假設(shè)15萬(wàn)元/噸,下同),成本便宜20%以上。電芯材料成本方面,鈉電池成本預(yù)計(jì)比鐵鋰電池低0.1元/Wh,便宜25%以上!
最為關(guān)鍵的是鈉資源儲(chǔ)量豐富,地殼豐度(2.75%)是鋰資源(0.0065%)的400多倍,且鈉資源在全球分布均勻,而鋰資源70%分布在南美洲地區(qū),資源分布極度不均。而在產(chǎn)業(yè)鏈打造方面,鈉離子電池與鋰離子電池工作原理相似,生產(chǎn)設(shè)備大多兼容,這意味著電池廠(chǎng)商轉(zhuǎn)向鈉電池的話(huà)本身在設(shè)備和工藝改造上的投入并不大,利于成本控制。
鈉離子電池工作原理
除成本優(yōu)勢(shì)外,鈉離子電池在電池端的應(yīng)用上也具有明顯優(yōu)勢(shì)。鈉離子的溶劑化能比鋰離子更低,即具有更好的界面離子擴(kuò)散能力,同時(shí)同濃度下鈉鹽電解液離子電導(dǎo)率比鋰鹽電解液更高。更高的離子擴(kuò)散能力和更高的離子電導(dǎo)率意味著鈉離子電池的倍率性能好,充電速度快,常溫下充電到80%僅需15min。而鈉離子的斯托克斯直徑比鋰離子小,同濃度下鈉鹽電解液離子電導(dǎo)率比鋰鹽電解液更高,因此可以使用低鹽濃度電解液代替高鹽濃度電解液。
此外,鋰電在低溫下充電會(huì)析鋰,而鈉電不會(huì)析鈉,因此鈉離子電池的工作溫度更寬,在-40°C到80°C的溫度區(qū)間內(nèi)皆可正常工作,-40°C低溫下容量保持率超過(guò) 70%,-20°C低溫下容量保持率接近 90%,遠(yuǎn)高于同條件下鋰電池不到70%的保持率。鈉離子電池在熱失控過(guò)程中易鈍化失活,在過(guò)充、過(guò)放、擠壓、針刺等安全測(cè)試中均不起火爆炸,熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)超國(guó)家強(qiáng)標(biāo)安全要求,這讓鈉離子電池在安全性上也具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。
綜合擁有以上優(yōu)勢(shì)的鈉電池目前代替鋰電池方面具有一定的呼聲,畢竟動(dòng)力電池在新能源汽車(chē)成本中占據(jù)40%~60%的比重,一旦動(dòng)力電池成本能往下降,意味著新能源汽車(chē)整車(chē)售價(jià)也有望走低。
多元化應(yīng)用場(chǎng)景
對(duì)于未來(lái)充滿(mǎn)想象空間的鈉電池領(lǐng)域,各電池廠(chǎng)商的布局也是相當(dāng)快的。
據(jù)梳理,寧德時(shí)代2021年發(fā)布了第一代鈉離子電池,計(jì)劃于2023年形成鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈;傳藝科技即將進(jìn)行中試線(xiàn)投產(chǎn),預(yù)計(jì)一期2GWh的鈉離子電池項(xiàng)目將于2023年投建;華陽(yáng)股份和中科海納計(jì)劃建立電池PACK廠(chǎng),2023年擴(kuò)產(chǎn)至10GWh鈉離子電池正、負(fù)極材料生產(chǎn)線(xiàn);容百科技規(guī)劃在2023年實(shí)現(xiàn)鈉電池正極材料每個(gè)月千噸級(jí)出貨;振華新材鈉離子電池正極材料預(yù)計(jì)在2022年第四季度進(jìn)入小批量試用階段;多氟多的六氟磷酸鈉已商業(yè)化量產(chǎn),鈉電池的量產(chǎn)仍在實(shí)驗(yàn)室階段。
隨著各方在納電上的研發(fā)投入納電研發(fā)進(jìn)展快速,鈉電池技術(shù)及材料逐步具備產(chǎn)業(yè)化的可能,同時(shí)鈉離子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定在即,預(yù)計(jì)年底鈉電池技術(shù)和材料體系有望基本定型。如此,2023年有望成為鈉電產(chǎn)業(yè)化元年,實(shí)現(xiàn)小批量出貨,2024年實(shí)現(xiàn)大批量量產(chǎn),規(guī)模有望達(dá)到30GWh,預(yù)計(jì)未來(lái)首先取代鉛酸電池,并逐漸切入A00級(jí)
電動(dòng)車(chē)和儲(chǔ)能領(lǐng)域,預(yù)計(jì)2025年鈉電池全球需求超100GWh,未來(lái)有望成為鋰電池的一個(gè)有效補(bǔ)充。
事實(shí)上,相對(duì)于當(dāng)下坐穩(wěn)動(dòng)力電池統(tǒng)治地位的鋰電池,鈉電池更容易替代的其實(shí)是鉛酸電池。全國(guó)二輪電動(dòng)車(chē)電池市場(chǎng)75%為鉛酸電池,鈉電循環(huán)遠(yuǎn)超鉛酸電池(500-800次),能量密度可達(dá)鉛酸電池3倍以上,成本同樣低于鉛酸。同時(shí)新國(guó)標(biāo)限制兩輪車(chē)整車(chē)重量不超過(guò)55kg,創(chuàng)造電池輕量化需求,因此我們預(yù)計(jì)鈉離子電池可逐步實(shí)現(xiàn)低速電動(dòng)車(chē)、后備電源和啟停電源無(wú)鉛化。
A00級(jí)電動(dòng)車(chē)對(duì)價(jià)格極為敏感
同時(shí),由于A(yíng)00級(jí)電動(dòng)車(chē)售價(jià)低電池成本占比高,因此對(duì)電池成本更為敏感,鈉離子電池憑借成本優(yōu)勢(shì)有望大展身手單車(chē)30度電的假設(shè)下,比鐵鋰便宜6000元以上,這意味著鈉離子電池產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度提高后,更容易切入A00級(jí)電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域。
此外,大型儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)能量密度要求不高,對(duì)安全性及經(jīng)濟(jì)性要求更高,完全可以成為鈉電池落地應(yīng)用的重要場(chǎng)景。根據(jù)2022年《鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析》,鈉離子電池在調(diào)峰應(yīng)用場(chǎng)景下的全生命周期的度電成本約0.55元/wh(計(jì)電力損耗),而磷酸鐵鋰和三元鋰電池的度電成本約0.81元/wh和1.18元/wh,就度電成本而言,鈉離子電池的成本較LFP和三元分別降低了32.1%和53.3%,成本優(yōu)勢(shì)明顯。
由于其低成本的優(yōu)勢(shì),鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電網(wǎng)側(cè)及電源側(cè)具備更強(qiáng)的競(jìng)價(jià)優(yōu)勢(shì),另一方面,由于鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的寬溫區(qū)特性,可適應(yīng)不同緯度地區(qū)的氣候條件,有效提高分布式電源滲透率,提升配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
低成本且安全的鈉電池同樣適合大型儲(chǔ)能系統(tǒng)
總體而言,鈉離子電池與鋰離子電池工作原理、結(jié)構(gòu)相似,在漿料配方設(shè)計(jì)、電極生產(chǎn)過(guò)程和電池裝配過(guò)程幾乎沒(méi)有差別,材料成本低,倍率性能、低溫性能及安全性能優(yōu)異,有望成為鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域的有效補(bǔ)充。但是鈉離子電池也存在能量密度低、電壓平臺(tái)低、回收價(jià)值低等缺點(diǎn),難以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)對(duì)動(dòng)力電池高能量密度的要求。
鈉電池元年有望開(kāi)啟
除了技術(shù)的更迭外,鈉電池量產(chǎn)更需要政策的支持。成熟并具有完善的配套政策的鋰離子電池不同,由于鈉離子電池配套的產(chǎn)業(yè)政策目前并不多,不利于產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣和成本的降低。
2022年7月14日,工業(yè)和信息化部辦公廳頒布有關(guān)文件明確提出對(duì)鈉離子電池的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)定,將由電子標(biāo)準(zhǔn)院、中科院物理所、中科海鈉、寧德時(shí)代、比亞迪等公司聯(lián)合起草,在技術(shù)創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)等方面進(jìn)行推進(jìn),加快鈉離子電池的發(fā)展速度。
不過(guò)需要注意的是市場(chǎng)對(duì)鈉離子電池的期待,很大程度上取決于它在理論上的成本優(yōu)勢(shì)。而成本優(yōu)勢(shì)都是在對(duì)比中產(chǎn)生的,目前鋰離子電池的關(guān)鍵原材料碳酸鋰價(jià)格高企,放大了鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)如果鋰礦石價(jià)格持續(xù)走低,不排除鈉電池未來(lái)落地推廣會(huì)有變數(shù)。
(責(zé)任編輯:子蕊)