鈉離子電池行業(yè)報(bào)告:鈉電池從0到1征程開啟
報(bào)告出品/作者:太平洋證券研究院 新能源團(tuán)隊(duì)、劉強(qiáng)、張方一
以下為報(bào)告原文節(jié)選
與鋰電池工作原理相似,擁有獨(dú)特性能優(yōu)勢
鈉離子電池與鋰離子電池工作原理類似,也是一種依靠離子在正負(fù)電極之間往返嵌入和脫出的搖椅式二次電池。
鈉離子電池具備更優(yōu)的安全性、放電性和工作溫度區(qū)間。鈉電池在放電的時(shí)候可以放電到0伏,不存在鋰電池同情況下面臨的安全問題;同濃度的鈉鹽電解液比鋰鹽電解液離子導(dǎo)電率更高,這決定了鈉離子電池具有更優(yōu)秀的快充性能;鈉離子電池低溫性能更優(yōu)異,在-20℃低溫環(huán)境中,也擁有88%以上的放電保持率。
鈉離子電池能量密度指標(biāo)已具備經(jīng)濟(jì)性。中科海納、寧德時(shí)代等龍頭研發(fā)的鈉離子電池能量密度已經(jīng)達(dá)到140-160Wh/kg水平。相較而言,磷酸鐵鋰電芯單體的能量密度在180Wh/kg左右。鈉離子電池的能量密度接近磷酸鐵鋰水平,在對質(zhì)量和能
量密度不十分敏感的儲(chǔ)能、低速車、兩輪車等領(lǐng)域已經(jīng)能夠滿足要求。
成本下降空間大,具備更高經(jīng)濟(jì)性
鈉資源儲(chǔ)備豐富,正極上游材料價(jià)格低廉且穩(wěn)定
相比鋰資源,鈉資源非常豐富,地殼中鈉是鋰的423倍。鈉資源更高的豐度保證了正極材料上游原材料價(jià)格的低廉。目前碳酸鈉價(jià)格在0.3萬元/噸左右,顯著低于目前的碳酸鋰的價(jià)格(50萬元/噸左右)。
鈉離子電池正負(fù)極集流體均可使用價(jià)格便宜的鋁箔
相較于鋰元素,鈉離子和鋁在低電位下不易發(fā)生合金化反應(yīng)。這使得鈉離子電池的負(fù)極集流體可替換為成本更具有優(yōu)勢的鋁箔(當(dāng)前鋁價(jià)1.8萬元/噸、銅價(jià)6.3元/噸)。
與鋰電池生產(chǎn)流程相似,可共用產(chǎn)線
鈉電池和鋰電池均為搖椅式二次電池,并且兩者在化學(xué)反應(yīng)中具有相似的性質(zhì)。結(jié)構(gòu)的高度相似決定了兩者的生產(chǎn)流程和產(chǎn)線接近,未來可共用產(chǎn)線,降低產(chǎn)線建設(shè)成本。
十年積累,應(yīng)用場景成熟及主材技術(shù)突破,到達(dá)0-1關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)
研發(fā)史復(fù)盤:能量密度低未受重視, 2022年是鈉電池產(chǎn)業(yè)化0-1質(zhì)變的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
鈉離子電池的研究工作在20世紀(jì)70-80年代和鋰離子電池同時(shí)期萌芽。但負(fù)極材料嵌鈉能力較弱、鈉電池能量密度較低成為鈉離子電池商業(yè)化的瓶頸。從研究論文上看,2010年以后文獻(xiàn)數(shù)量近似于鋰離子電池在1995年前的狀態(tài)。2020年以后受鋰資源的供需緊張刺激以及儲(chǔ)能發(fā)展的帶動(dòng),鈉離子電池憑借成本優(yōu)勢重視度不斷提升,疊加技術(shù)不斷創(chuàng)新,國內(nèi)外各企業(yè)開始進(jìn)行GWh級(jí)產(chǎn)能規(guī)劃,預(yù)計(jì)規(guī)劃產(chǎn)能將集中在2023-2024年投產(chǎn)。
驅(qū)動(dòng)因素:電動(dòng)車爆發(fā)推動(dòng)鋰價(jià)飆漲,鈉電池低成本受到關(guān)注
電動(dòng)車的快速滲透對上游鋰材料價(jià)格產(chǎn)生了顯著的拉動(dòng)作用,構(gòu)成鈉離子歷史機(jī)遇的第一個(gè)推手。根據(jù)國際能源署統(tǒng)計(jì),全球純電小汽車滲透率從2016年的0.87%快速提升至2021年的8.7%。過去五年,全球純電小汽車滲透率增長9倍,這導(dǎo)致上游電池鋰鹽的需求快速增長;并且受到全球疫情對于供應(yīng)鏈的打擊,以及各國對于稀有金屬鋰的管控,鋰資源擴(kuò)產(chǎn)周期大幅長于下游擴(kuò)產(chǎn)速度,鋰鹽價(jià)格上漲顯著。截至2022年9月29日,碳酸鋰/氫氧化鋰價(jià)格分別較2022年年初上漲80.41%/117.67%。
鋰的供需緊張刺激新電池方案,具備成本優(yōu)勢的鈉離子電池得到較好的發(fā)展契機(jī)。從中長期來看,鋰資源供需錯(cuò)配和鋰價(jià)高漲仍有維持的可能。更多的資本和企業(yè)開始重視或者布局對鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈,以尋求鋰之外的另一穩(wěn)定高效的能源來源;同時(shí)國家在政策層面明確鼓勵(lì)發(fā)展鈉電池,鈉電池在新技術(shù)中順位優(yōu)先。
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