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【能量密度】剑指-锂钠齐飞- 钠电池或迎规模化-元年-

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  近年来,在全球能源转型和“碳中和”目标的推动下, 钠离子电池 (以下简称“钠电池”)作为一种新型 储能 技术,凭借诸多性能及生产原料上的优势,受到了广泛的关注和重视。

  根据工信部2024年11月6日发布的《新型 储能 制造业高质量发展行动方案(征求建议稿)》(以下简称《征求建议稿》),要持续提升高安全、高可靠、高能效、长寿命、经济可行的新型 储能 产品供给能力。

  《征求建议稿》同时明确,推动钠电池、液流电池等工程化和应用技术攻关。

  “与其它电池相比,钠电池在资源、成本和安全等方面具有优势。”中南大学教授、化学电源与材料研究所所长唐有根在接受《证券日报》记者采访时表示,随着层状金属氧化物和聚阴离子型正极材料体系钠电池有望率先实现量产,未来钠电池正极材料将显现多元共存局面,以满足不同场景的具体需求。当前,钠电池已处于产业化早期,随着应用场景的不断扩大,多种规格钠电池产品将实现规模化量产供应,迎来属于钠电池的新时代。

  2025年开年之初,钠电池已站上产业爆发的历史关口。钠电池的“元年”启程万事俱备,只待龙门一跃。

  产业化提速

  “钠电池其实不是新鲜产物,其与市场对锂离子电池的研究时点相差不大。锂离子电池由于更符合产业需求,造成发展较快,相比之下,钠电池产业化之路则稍显滞后。”万 创投 行研究院院长段志强对记者说,近年来,随着锂离子电池(以下简称“ 锂电池 ”)原材料涨价、产品供需失衡等诸多问题的频发,使得钠电池价格低廉、无资源限制、宽温域等优势逐渐被市场放大,作为 锂电池 替代技术路线,钠电池获得了企业的高度关注,产业化步伐也随之加快。

  在过去一段时期里,作为与 锂电池 技术原理、工艺流程相似,原材料却更加易得的“兄弟”产品,钠电池一度被行业寄予厚望。从资源供给来看,地壳中钠储量为2.75%,储量丰富,且分布均匀,成本低廉,自主可控。而地壳中锂储量仅为0.0065%,相差400倍以上,且分布极不均匀,不同地区资源属性差距较大,存在因地域分布限制、价格波动等造成的供应链瓶颈与“卡脖子”风险。

  近年来,随着锂电需求大爆发,锂资源供给告急的焦虑也在逐步蔓延。根据行业内说法,如果无法找到循环利用方法和替代产品,锂资源可能在十年内被消耗殆尽。根据当前的储量估算,如果将自然界中钠资源的1%做成钠电池,根据全球 储能 每年新增1TWh(太瓦时)计算,能满足约150亿年的 储能 市场需求。

  核心材料特性方面,钠电池宽温域的特性使其能有力应对从零上40摄氏度到零下40摄氏度的极端环境场景。“在零下20摄氏度时,钠电池最大容量可达到很多于80%,而铁 锂电池 则低于60%。而在零上60摄氏度以上时,铁 锂电池 性能也有较大衰减,钠电池却仍能稳定运行。”唐有根表示,结合钠电池高温低温的稳定性、寿命、倍率等原因考量,其维护成本低,全寿命性能更佳,彰显出了效率和经济性上的优势。

  基于此,近年来钠电池的产量显现出快速增长趋势。据高工产研锂电研究所统计,2021年中国钠离子正极材料的产量为900吨,到2023年产量一跃超过了8000吨。另据中研普华产业院统计,2025年,我国钠电池规划产能已达到60GWh(吉瓦时)。全球范围内,预计到2030年,全球钠电池需求将增长至526GWh,潜在市场空间非常大。

  成为市场新宠

  截至2024年6月底,我国并网风电和 太阳能 发电合计装机达到11.8亿千瓦,历史性地超过煤电装机规模,发电量的占比也提升到20%。这时,随着“以 新能源 为主体的新型电力系统”建设的逐步推进,我国百兆瓦级大型电站占比也从2020年的23%提升到了2024年上半年的58%,波动性 新能源 的持续高速发展,使得电力全面的稳定性面临着日益严峻的挑战。

  在此环境下,电力 储能 ,尤其是大容量、不同化、长时段 储能 的切实需求亟待满足。这一市场普遍看好的万亿元级赛道,给钠电池的规模化发展提供了巨大的切实需求空间。

  在应用场景上,除了常规的电力 储能 项目,钠电池最可能在两轮车和低速车领域占据重要的市场份额。“两轮车对电池要求相对较低、带电量也不高。相比当下普遍搭载的铅酸电池30Wh/kg(瓦时每千克)至50Wh/kg的能量密度和300次的循环寿命,钠电池的能量密度4倍于前者,循环寿命更是远远超出前者。预计未来三年内,在二轮车和启停电池市场上,铅酸电池就会被钠电池替代。”唐有根说。

  当前,在低速车领域,虽然受制于化学特性和成本因素,钠电池在该领域应用空间有限,但随着钠电池的循环性能进一步提高和规模化降本,其有望实现对 锂电池 部分应用场景的替代,如小型纯电动车、电动船舶、电动大巴等对能量密度要求低,成本敏感性强的领域,最终构建起“锂钠互补”的生态,走向“锂钠齐飞”的未来。

  前景在望,头马先行。目前, 宁德时代 新能源 科技股份有限公司(以下简称“ 宁德时代 ”)公布了一项重要进展,公司第贰代 钠离子电池 的研发工作已经完成。据公司首席科学家吴凯介绍,这款电池能量密度突破了200Wh/kg,能够在零下40摄氏度的极端低温环境中正常放电。更令人期待的是,这款电池有望在2025年正式推向市场。

   比亚迪 股份有限公司(以下简称“ 比亚迪 ”)旗下弗迪电池有限公司产品线总监张剑对外表示, 比亚迪 钠电池的开发已进入到围绕(降低)成本的第贰阶段,其BOM(物料清单)成本预计在2025年能和磷酸铁 锂电池 持平,远期将做到磷酸铁 锂电池 的70%以下。

  全球两大电池龙头企业笃定的表态,也为钠电池行业的发展吃下“定心丸”。另外,随着 孚能科技 (赣州)股份有限公司、中科海钠科技有限责任公司等推出的钠电池产品成功应用于电动车领域,更为钠电池行业的发展提供了有力的支撑和示范效应。

  材料端受关注

  前瞻产业研究院公布的数据显示,2018年至2023年期间,中国钠电池行业相关厂商研发投入规模呈逐年增长趋势,2023年研发投入规模已达557.19亿元人民币。另外,资本市场也对钠电池行业表现出浓厚的兴趣,越来越多的企业获得了风险投资和私募股权融资的支持。

  钠电池主要由正负极材料、集流体、隔膜、添加剂、电解液等构成。其中,钠电池与市场上其它电池的核心不同在于正负极材料,例如正极材料方面,当前主流材料分为层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝类材料与聚阴离子化合物三类;负极材料方面,主要分为硬碳和软碳两种。

  “从投资的视角来看,机构和投资人更关注材料端,原因在于材料端能解决钠电池核心关键点。而设备厂商赛道短时间内不会受到过多关注。”段志强说。

  在段志强看来,对于钠电池的相关投资,鉴于行业尚处于发展早期,技术和市场都存在一定的不确定性,较为妥当的策略是采取多元化和长期投资的形式。多元化投资包含在产业链不同环节进行布局,同时投资具有技术优势的材料企业和市场拓展能力强的电池制造企业,降低因某一环节出现波动对投资组合引发的影响,既可以分散单一企业或环节引发的危险,也可以从整个产业链的增长中获益。

  “回顾 锂电池 的发展过程,早期产业发展薄弱,材料依赖进口,市场小,价格贵,受到铅酸电池大力压制。其发展得益于产业政策扶持和行业自身的努力,提升了技术可行性,钠电池的发展仍然需要产业政策帮助和行业人才的坚持。”在段志强等业内人士看来,聚焦2025年这一时间点, 储能 行业对于钠电池的期待远不止“元年”那么容易。

  根据2022年2月份国家发改委、国家能源局印发的《“十四五”新型 储能 发展实施方案》,新型 储能 到2025年由商业化早期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件的目标。

  据中国物理与化学电源行业协会的预测,2025年我国新型 储能 产业规模将突破万亿元人民币。另据伍德麦肯锡预测,2025年全球长时 储能 装机量和市场规模会迎来明显增长,累计投资额将达到500亿美元。

  “ 新能源 产业蓬勃发展与电池技术关系紧密,具有良好的安全性能、一定的能量密度、持续增长且稳定的供应体系、经济性较强的电池技术是电池产业持续追求的目标。”段志强认为,经过多年发展,我国在 锂电池 领域获得了鹤立鸡群的成就。下一步,钠电池的发展方向已愈发明确。

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