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宁德时代入局钠电池 众多企业涉足或将掀起新高潮

2021-07-30 15:48:29    来源: 中国汽车报网

我们已有磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂等电池,还需要钠离子电池吗?前不久,由中科海钠与华阳集团共同建设的全球首套1MWh钠离子电池储能系统在山西太原正式投入运营。7月29日,宁德时代宣布钠离子电池上市。锂电池之后,钠电池一出场就受到大家的高度关注,随着电池界巨头宁德时代的入局,钠电池或将掀起新高潮。

宁德时代入局钠电池

7月29日,宁德时代新能源科技股份有限公司(简称“宁德时代”)举行了首场线上发布会,董事长曾毓群博士发布了宁德时代的第一代钠离子电池,与人们的预期有所不同的是,宁德时代的钠离子电池与锂电池混搭,创新的锂钠混搭电池包也在发布会上首次亮相。

曾毓群说:“新的应用场景不断出现,给了不同技术展示的舞台。钠离子电池在低温性能、快充以及环境的适应性等方面拥有独特的优势,与锂离子电池相互兼容互补,多元化的技术路线也是产业长期稳定发展的重要保障。”

宁德时代采用了普鲁士白材料,创新性地对材料体相结构进行电荷重排,解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减这一核心难题;在负极材料方面,宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料,其具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性。

宁德时代研究院副院长黄起森博士介绍了第一代钠电池的性能,其具备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率等优势。其电芯单体能量密度高达160Wh/kg;常温下充电15分钟,电量可达80%以上;在-20°C低温环境中,也拥有90%以上的放电保持率;系统集成效率可达80%以上;热稳定性远超国家强标的安全要求。“下一代钠离子电池能量密度研发目标是200Wh/kg以上。” 黄起森说。

据悉,钠离子电池能量密度相对低,产品性能相对不高。但宁德时代把钠离子电池与锂离子电池按一定比例进行混搭,集成到同一个电池系统里,通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。AB电池系统解决方案既弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板,也发挥出了高功率、低温性能佳的优势。这套创新系统可拓展更多应用场景。

钠电池有自己的优势

此前,中科海钠已推出钠电池,钠离子电池的能量密度不及锂电池,为何一出场就受到行业的高度关注呢?中科院物理所研究员、中科海钠科技责任有限公司董事长胡勇胜告诉记者,钠离子电池的安全性、经济性、工作温度、循环周期等多项指标都优于锂离子电池,更重要的是钠离子电池不含贵金属,破解了稀缺资源卡脖子难题。

我国石油对外依存度长期高于警戒线,存在能源安全隐患,全国政协委员,中国石化集团有限公司总经理、党组副书记,中国工程院院士马永生在“两会”期间曾表示,2020年石油、天然气对外依存度分别攀升到73%和43%。

发展电动汽车可以把我国交通运输领域对汽柴油的需求转换为对电力的需求,在一定程度上降低我国能源安全风险。然而,我国不是锂资源大国,生产动力电池的锂资源需要大量进口。胡勇胜说:“随着新能源汽车产销量增长,我国有可能从石油卡脖子转变为锂资源卡脖子。”地球上的钠盐非常丰富,约占2.75%,发展钠离子电池不存在资源卡脖子的难题。

在现实生活中,安全极为重要。据不完全统计,2011-2021年间,全球共发生32起储能电站起火爆炸事故,其中,日本1起、美国2起、比利时1起、中国3起、韩国24起。这些起火爆炸的储能电站全部使用锂电池。

胡勇胜告诉记者:“钠离子电池已通过中汽中心的检测,针刺时不冒烟、不起火、不爆炸,经受短路、过充、过放、挤压等实验,钠离子电池也不起火燃烧。”

锂电池骄贵,不能过充,也不能过放。钠离子电池相对好一些,它不能过充,但可以过放,即把电池中的电量全部放完,这有利于BMS调整电池的一致性。据介绍,锂电池使用一段时间之后,各个电芯充放电情况不同,导致出现各电芯容量不同的状态,需要通过BMS进行调控才能确保一致性。如果钠离子电池中的电芯出现容量差,可以把整个电池包的电量放完,让所有的电芯归零后处于同一水平,BMS一致性的调控变得相对简单。钠离子电池可以过放的特性,在电池运输上特别有用,不带电运输极大地降低发生事故的概率。

电动汽车的用户在冬天普遍抱怨充不进电,比如磷酸铁锂电池低于0 ℃就会出现容量缩减的现象,三元锂电池的工作温度稍好于磷酸铁锂,但在北方也难抵挡寒冷的考验。而钠离子电池的工作温度为-30℃~55℃,这保证了钠电池在大多数北方地区都可以使用。

经济性对用户的选择起着重要作用,近年来,锂资源的价格持续高涨,在很大程度上抵消了技术进步与规模化带来的锂电池成本下降,根据 wind数据,与 2021 年 1 月 1 日价格相比,2021 年 7 月 20 日碳酸锂价格上涨 66%,氢氧化锂价格上涨 96%。三元材料锂电池含有钴和镍,成本更高,而钠电池不含有贵金属,极片也可以使用更便宜的铝代替铜,钠电池的经济性明显好于锂电池。光大证券的研究认为,按照等容量软包电池成本分析,钠离子电池BOM 理论成本比锂离子电池低 30%。

众多企业涉足或将掀起新高潮

钠离子电池为何受到如此关注?光大证券认为,钠离子电池拥有潜力巨大的电池路线。不仅中科海钠、宁德时代涉足钠离子电池,还有一大批企业将陆续推出自己的钠电池产品。与锂电池不同,钠电池开辟了新的赛道,给上下游产业链带来巨大的商机。

光大证券的研究报告整理了一份钠电池概念股名单,包括产业链的上游资源企业、中游的电池材料及电芯企业。他们分别是:

(1) 布局钠离子电池技术的公司,如宁德时代、鹏辉能源、*ST 猛狮、圣阳股份、中国长城、欣旺达。

(2) 持股或投资钠离子电池企业的公司,如华阳股份、浙江医药、新筑股份。

(3) 布局钠离子电池材料技术的公司,如负极材料企业翔丰华;正极材料企业容百科技;铝箔企业鼎胜新材、南山铝业、明泰铝业、万顺新材。

(4) 钠资源公司,如中盐化工、南风化工、百合花等。

除宁德时代外,鹏辉能源公司已经做出钠离子电池样品(采用磷酸盐类钠正极与硬碳体系负极),6 月份进行中试,预计年底前批量生产。2020 年ST 猛狮公司与客户合作,已完成交付小批量 18650 圆柱钠离子电芯。

中国长城旗下公司于 2016 年开始进行钠离子电池产业布局,目前已经突破了钠离子电池正极材料合成与处理技术、钠离子电池制造工艺技术等关键技术,取得发明专利授权 4 项。

圣阳股份公司技术团队持续跟踪钠离子电池技术的开发、产业化及市场化发展态势。欣旺达拥有钠离子电池补钠的方法、钠离子电池及其制备方法等多项专利。华阳股份间接持有中科海钠 1.66%的股权,拟投资 1.4 亿元与中科海纳合作共建钠离子电池正负极材料 4000 吨生产线。

浙江医药持有浙江钠创新能源有限公司 40%的股份,新筑股份投资的上海奥威科技开发有限公司一直在做钠离子电容器的研发工作。翔丰华针对钠离子电池开发了高性能硬碳负极材料,目前正在相关客户测试中。容百科技正在开发具有低成本及优异电化学性能的钠离子电池体系及正极材料。

鼎胜新材2020 年电池箔销售 24049 吨,投资的 50000 吨动力电池电极用铝箔产能 2020 年年报显示已经完工 71.17%。南山铝业投资建设 2.1 万吨高性能铝箔生产线,2020 年年报显示,项目建设进度已达 50%。明泰铝业2020 年生产铝箔 14.68 万吨,销售 14.72 万吨,公司有生产新能源电池软包铝箔、电子箔、药用铝箔等。

万顺新材4 万吨电子铝箔(含 3 万吨电池箔)项目计划于 2021 年 12 月31 日前全部投产。中盐化工拥有丰富的盐湖资源,是国内甚至全球领先的金属钠生产厂家。南风化工硫酸钠储量达 8000 多万吨,产销量世界最大,溶融硫酸钠可以获得金属钠。

随着宁德时代及众多企业的入局,钠电池在未来市场上或许会掀起新的高潮。(记者:万仁美)

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