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鈉電池為何仍“吃香”?

時(shí)間:2024-06-18 09:09來源:中國能源報(bào) 作者:盧奇秀
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       日前,廣州發(fā)展發(fā)布洪湖市經(jīng)開區(qū)100兆瓦/200兆瓦時(shí)鈉離子儲(chǔ)能電站示范項(xiàng)目一期50兆瓦/100兆瓦時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)集成采購中標(biāo)候選人公示,上海融和元儲(chǔ)能源有限公司以1.03億元的投標(biāo)價(jià)成為第一中標(biāo)候選人,折合單價(jià)為1.03元/瓦時(shí)。若進(jìn)展順利,該示范項(xiàng)目將成為我國首個(gè)百兆瓦時(shí)級(jí)的鈉電池儲(chǔ)能電站。
 
       作為鋰電池的“平替”技術(shù)路線,以成本優(yōu)勢(shì)為賣點(diǎn)的鈉電池,其儲(chǔ)能項(xiàng)目中標(biāo)價(jià)格卻遠(yuǎn)高于鋰電池儲(chǔ)能目前0.65元/瓦時(shí)的中標(biāo)均價(jià)。市場(chǎng)不免質(zhì)疑,鈉電池是否還具備市場(chǎng)競(jìng)爭力?業(yè)內(nèi)人士指出,鋰電池原材料碳酸鋰價(jià)格的大幅下降,一定程度拖累了鈉電池商業(yè)化進(jìn)展。但鈉電池理論成本比鋰電池低30%—40%,且在充放電倍率、高低溫性能、安全等方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì),隨著相關(guān)產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn),鈉電池前景依然值得期待。
 
呈現(xiàn)出積極發(fā)展態(tài)勢(shì)
 
       鈉電池與鋰電池研發(fā)幾乎同時(shí)起步,兩者充放電機(jī)理也類似,但受制于技術(shù)瓶頸,前者相關(guān)研究一度陷入停滯,直至2010年左右,鈉電池正負(fù)極材料取得突破性進(jìn)展,學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)嘗試明顯加快。近年來,主管部門出臺(tái)一系列支持政策,加速鈉電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
 
       2023年被業(yè)內(nèi)稱為鈉電池發(fā)展元年,國內(nèi)涌現(xiàn)出一批產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè),成功完成產(chǎn)業(yè)“0”到“1”的積累,形成較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈。上游正負(fù)極材料代表企業(yè)有珈鈉能源、英鈉新能源、眾鈉能源、佰思格、天目先導(dǎo)等,一些大型企業(yè)如中鹽化工、杉杉股份也在積極布局。超過30家企業(yè)布局電解液,一類是具有規(guī)�;a(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的鋰電電解液材料企業(yè),如天賜材料、新宙邦、多氟多等;第二類是全面布局鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈的初創(chuàng)企業(yè),中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源等;第三類是公司傳統(tǒng)主業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)和應(yīng)用向鈉電池方向業(yè)務(wù)延伸,如傳藝科技、中欣氟材等。隔膜方面,頭部集中度非常高,2023年排名前10名的廠商市場(chǎng)占比超過90%。傳統(tǒng)鋰電池企業(yè)寧德時(shí)代、鵬輝能源也紛紛涉足鈉電領(lǐng)域。
 
       目前,鈉電池在兩輪電動(dòng)車、儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心、通信基站、煤礦井下、工程車輛等領(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。在近日召開的第三屆鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展論壇上,中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟常務(wù)副理事長俞振華介紹,今年以來,鈉電池展現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),簽約、備案、開工的鈉電項(xiàng)目超過20個(gè),涉及電芯、正負(fù)極材料等諸多細(xì)分領(lǐng)域,項(xiàng)目投資總額近400億元。此外,今年國內(nèi)首個(gè)10兆瓦時(shí)鈉電池儲(chǔ)能電站在廣西南寧正式投運(yùn),新疆巴里坤融合了半固態(tài)電池、鈉離子電池、磷酸鐵鋰電池、液流電池的儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。未來鈉電有望在儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多的落地應(yīng)用。
 
具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)
 
       中科海鈉總經(jīng)理李樹軍指出,我國是鋰電池制造大國,2023年我國鋰電池出貨量全球占比高達(dá)73.8%,但我國鋰資源僅占全球的6.3%,對(duì)外依存度高達(dá)70%以上。不考慮回收?qǐng)鼍埃覈囐Y源儲(chǔ)量極限僅能滿足1.62億輛電動(dòng)汽車的搭載需求。近年來,鋰電池重要原材料碳酸鋰價(jià)格大幅波動(dòng),給產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展帶來巨大沖擊。鈉電池原材料資源豐富、分布廣泛、自主可控,可以有效消解甚至擺脫“鋰”這一關(guān)鍵資源儲(chǔ)量及分布不均和價(jià)格波動(dòng)對(duì)于供應(yīng)鏈帶來的影響和“卡脖子”隱患。因此,在中國發(fā)展鈉電池意義重大。
 
       中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院高級(jí)工程師劉冉冉指出,鈉電池本質(zhì)安全性更好。鋰電池使用的EC(碳酸亞乙酯)基有機(jī)電解液,在高溫、過充等條件下容易分解析出一氧化碳、氫氣等易燃?xì)怏w,引發(fā)起火爆炸,高鎳三元電池由于正極材料的影響還會(huì)析出氧氣,安全性較差。而鈉電池雖然也使用了PC(碳酸亞丙酯)基有機(jī)電解液,但其析出二氧化碳占比高于鋰電池,析出的易燃?xì)怏w占比低于鋰電池。整體而言,鈉電池更安全。此外,鈉電池老化安全性更好。鋰電池在使用過程中,會(huì)在電極上析出鋰金屬枝晶,日積月累可能刺穿隔膜,引發(fā)電池內(nèi)部短路,進(jìn)而導(dǎo)致起火爆炸。所以,鋰電池隨著不斷充放電,安全性會(huì)逐漸下降,老舊電池的安全性會(huì)變差。而鈉電池負(fù)極材料硬碳與鋰電池的石墨層狀結(jié)構(gòu)不同,不易析出鈉金屬,即使析出微量鈉金屬,也是平鋪狀,而不是鋰枝晶的尖銳狀。
 
       鈉電池具有高倍率、低溫充放電性能較好的優(yōu)勢(shì)。劉冉冉指出,鈉電池在零下10攝氏度以下放電幾乎與常溫一致,在零下20攝氏度的容量保持率也在90%以上。鈉電池能量密度可以達(dá)到140瓦時(shí)/千克,雖然低于磷酸鐵鋰電池,但遠(yuǎn)高于鉛酸電池。
 
       “能量密度是短板,但提升很快,預(yù)計(jì)最晚2026年鈉電池能量密度可以和磷酸鐵鋰電池持平。”李樹軍進(jìn)一步指出,中國鈉電池基礎(chǔ)研究與應(yīng)用領(lǐng)域的專利和學(xué)術(shù)論文數(shù)量全球占比超過一半,其基礎(chǔ)和應(yīng)用研究,自產(chǎn)業(yè)初期便處于領(lǐng)先地位。
 
長期前景依然看好
 
       快速降低成本,把鈉電池理論成本優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)優(yōu)勢(shì)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
 
       鈉電的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不會(huì)因?yàn)樘妓徜噧r(jià)格波動(dòng)發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變。劉冉冉指出,鈉電池的理論成本更低。正極方面,應(yīng)用的銅、鋁、鐵、鈉價(jià)格低廉,比鋰電池正極用的鎳、鈷、鋰貴重金屬成本更低;負(fù)極方面,鈉電池負(fù)極材料由普通無煙煤加工而成,成本遠(yuǎn)低于鋰電池的負(fù)極石墨;電解液方面,六氟磷酸鈉價(jià)格遠(yuǎn)低于鋰電池的六氟磷酸鋰。隔膜、外殼等材料,鈉電池與鋰電池通用。
 
       業(yè)內(nèi)對(duì)鈉電池前景持樂觀態(tài)度,隨著生產(chǎn)基地產(chǎn)能爬坡和產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟,鈉電池成本將快速下行。劉冉冉指出,目前,國內(nèi)已有多家企業(yè)成功實(shí)現(xiàn)鈉電池規(guī)�;a(chǎn),截至2023年6月,全國已投產(chǎn)鈉電池產(chǎn)能達(dá)10吉瓦時(shí),比2022年底增加了8吉瓦時(shí)。去年,我國鈉電池出貨量約為0.5吉瓦時(shí),預(yù)計(jì)今年鈉電池需求量將達(dá)11.9吉瓦時(shí),出貨量有望首次突破1吉瓦時(shí)。到2025年,我國鈉電池的規(guī)劃產(chǎn)能將達(dá)60吉瓦時(shí)。
 
       在劉冉冉看來,未來鈉電池將朝著高能量、低成本、高安全、高智能方向發(fā)展。其中,通過控制過度金屬層狀氧化物正極貴金屬元素的使用,開發(fā)聚陰離子、普魯士藍(lán)正極低成本錳基材料,簡化硬碳負(fù)極工序,篩選合適的生產(chǎn)原料,加快研究低濃度電解液中電池性能,以全流程優(yōu)化生產(chǎn)工藝降低成本。
 
       在未來市場(chǎng)競(jìng)爭中,鈉電池向上可補(bǔ)充及替代磷酸鐵鋰電池短板市場(chǎng),向下可逐步替代鉛酸電池市場(chǎng)。劉冉冉預(yù)計(jì),2028年左右鈉電池產(chǎn)業(yè)趨于成熟,尤其是在低速電動(dòng)車領(lǐng)域,屆時(shí)鉛酸電池、鈉電池和鋰電池市場(chǎng)占比分別為40%、45%和15%。
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 鈉電池
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