技術取得突破的背后,是電池企業面臨的鋰原料儲量低、開采難度大、鋰原料價格上漲等問題。在技術日新月異的當下,動力電池技術路線之爭將持續很長一段時間。

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在鋰離子電池當道的動力電池時代,寧德時代發布的鈉離子在儲能市場上投擲了一顆深水炸彈。寧德時代介紹,其電芯單體能量密度達160Wh/kg;常溫下充電15分鐘,電量可達80%以上。市場上分析,技術取得突破的背后,是電池企業面臨的鋰原料儲量低、開采難度大、鋰原料價格上漲等問題。在技術日新月異的當下,動力電池技術路線之爭將持續很長一段時間。

鈉離子電池技術取得突破

近日,寧德時代發布了第一代鈉離子電池,在正極材料方面,寧德時代采用了克容量較高的普魯士白材料,對材料體相結構進行電荷重排,解決了普魯士白在循環過程中容量快速衰減的核心難題;在負極材料方面,寧德時代開發了具有獨特孔隙結構的硬碳材料,具有克容量高、易脫嵌、優循環的特性。

寧德時代介紹,基于材料體系的一系列突破,寧德時代研發的第一代鈉離子電池具備高能量密度、高倍率充電、優異的熱穩定性、良好的低溫性能與高集成效率等特點。其電芯單體能量密度達160Wh/kg;常溫下充電15分鐘,電量可達80%以上;在-20°C低溫環境中,擁有90%以上的放電保持率;系統集成效率可達80%以上;熱穩定性遠超國家強標的安全要求。

在電池系統集成方面,寧德時代開發了AB電池系統解決方案,即鈉離子電池與鋰離子電池兩種電池按一定比例進行混搭,集成到同一個電池系統里,通過BMS精準算法進行不同電池體系的均衡控制,可以彌補鈉離子電池在現階段的能量密度短板,也可以發揮其高功率、低溫性能好的優勢。第一代鈉離子電池可應用于各種交通電動化場景,在高寒地區具有優勢,也可適配儲能領域需求。

北京特億陽光新能源總裁祁海珅在接受《華夏時報》記者采訪時表示,鈉離子電池的未來發展具有一定的優勢,鈉元素比鋰元素有更好的安全性,鈉的價格也便宜很多。寧德時代的鈉離子電池160Wh/Kg距離能量極限200Wh/Kg的差距已經不大了,其鈉離子電池的能量密度高于鉛酸電池,有點接近低端的磷酸鐵鋰電池,但顯著低于三元鋰電池。

祁海珅分析,發展鈉離子電池的主要應用場景是通信基站、低端低速電動車、電動自行車、電力儲能、太陽能路燈等對能量密度需求相對不高的領域,鈉離子電池的技術路線會是很好的補充,當然目前階段的鈉離子電池生產成本還是比較高的,產業化、大規模生產時代還沒有到來,小批量也許兩三年以后可以逐步釋放出來。

鋰資源短缺成鋰電池發展短板

除了寧德時代外,市場上研究鈉離子電池的企業還有中科海納、格林美(002340)等多家企業。今年6月底,中科海納發布了全球首套1MWh鈉離子電池光儲充智能微網系統,該系統以鈉離子電池為儲能主體,推動了鈉離子電池商業化應用發展。格林美今年5月表示,公司已經完成了鈉離子電池材料的研發。

在鋰電池一統天下的動力電池市場,多家企業專注鈉離子電池開發,技術取得突破的背后,是電池企業面臨的鋰原料儲量低、開采難度大、鋰原料價格上漲等問題。

中金公司(601995)的研報指出,相較于鋰離子資源不均的分布和較高的提取難度,鈉資源儲量高,且分布廣泛。發展鈉離子電池有助于緩解中國鋰資源80%依賴進口的窘境,有利于維護供應鏈安全。

在產能方面,鈉離子電池距離量產還有一段距離。寧德時代方面告訴《華夏時報》記者,鈉離子電池的制造工藝可以實現與鋰離子電池生產設備、工藝的兼容,產線可進行快速切換,完成產能快速布局。目前,寧德時代已啟動鈉離子電池產業化布局,2023年將形成基本產業鏈。下一代鈉離子電池能量密度研發目標是200Wh/kg以上。

動力電池技術路線之爭

可以想象,在多種優勢的加持下,未來鈉離子電池可以與鋰離子電池一較高下。但在鈉離子電池量產之前,目前市場上仍然是鋰離子電池占據主導地位。

祁海珅分析,目前,鋰離子動力電池的技術水平和發展地位,是短時期內任何新能源電池都無法撼動的,能量密度、性價比和一定的安全性的綜合優勢成就了目前階段的鋰電池王者地位。鋰電池行業是資金、技術雙密集型行業,產業投資確實面臨著技術路線和生產成本雙向競爭。

此前,動力電池市場上一直存在技術路線之爭,磷酸鐵鋰電池還是三元鋰電池是爭議的焦點,雙方各有優劣,在企業和市場端爭執不休。其中,磷酸鐵鋰電池的成本低、材料結構穩定、安全性更高,但在能量密度、充放電功率以及體積上相對較差;而三元鋰電池能量密度更高、體積更小,相對應的成本高昂,在安全性上也有所欠缺,容易引發自燃。

相較于鋰離子電池,鈉離子電池也有著不一樣的應用場景。智慧芽分析師告訴《華夏時報》記者,在中國現階段的發展階段,能源是繞不開的話題。其中,能源轉化和存儲是新能源發展的核心,現有技術條件下,新能源的成本依然很高。鈉離子電池與磷酸鐵鋰電池相比能量密度相當,但鈉離子電池在低溫性能、快充、高功率場景下具有明顯優勢的特點。鈉離子電池或將在電網儲能、低速電動車場景等,對能量密度要求略低、對電池穩定性和成本更加敏感的應用場景下擁有廣闊前景。

在科技日新月異的發展形勢下,新技術、新材料層出不窮,石墨烯、氫燃料等電池的研發也有突破性進展,多個技術路線都在迅猛發展,技術優劣此消彼長,路線競爭很難見分曉。未來儲能的競爭也并不僅限于上述幾種技術,動力電池的技術或許還要面對更長時間的較量。

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[責任編輯:趙卓然]
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