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万字深度|储能的未来会是钠电吗?

来源:开云官网登录平台    发布时间:2024-03-04 21:44:20
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  随着新能源赛道进入下半场,在强大的政策扶持、技术推动的变革和成本下降趋势下,资本投入导致的下一代技术变革也最为迅猛。

  正是这样的高速发展周期,新能源赛道天花板比大家想都还要高,资本依然在疯狂涌入,寻找下一个“宁德时代”或者“比亚迪”。

  这也是为什么当前所有关于新能源下一代方向的目光,都聚焦于钠离子电池(以下简称:钠电)。

  据高工锂电测算,2025年钠电池出货量将超过50GWh,到2030年将超过1000GWh,82.6%的年复合增长率相当惊人。

  就在7月23日,某钠离子电池上市公司只是发布了重要的公告称,其钠离子电池产品获得某全球知名的汽车制造商的订单,就引来众多资本方纷纷关注和跟进。

  从这个角度来说,钠离子电池将复制锂电池的快速地发展路径,成为未来10年内成长性最高的电池产品。

  如果你现在问任何一个新能源资本或者从业者,谁会是新能源领域最大的新突破口。十之八九的回答,会是钠电。

  钠离子本身起步跟锂离子电池差不多80年代同时起步的,但是受制于和锂离子电池本身的特性差异,钠电正极材料这块一直产品开发不成熟,直到2015年,才有些产业化的苗头。

  随着新能源汽车对电池需求的大幅度上升,带来锂电暴涨的神话,加上锂资源储量低且分布不均多种因素影响。

  不管是庞大的市场需求还是锂电国际供应链安全考虑,稀缺的锂元素显然不足以满足了。

  从数据上,锂电不仅在动力电池占比上做到了70%,而且相对成本昂贵,而锂元素在地壳中的含量仅为0.0065%。

  而钠元素资源储量是锂元素的440倍,且分布广泛、提炼简单,作为锂电池的替代品,能以锂离子电池30%-40%的成本优势达到锂电池70%的性能。

  可以说,成本压力,将钠电开始推向台前,而新能源内部很多变化也在加速这一进度。

  而同时独立储能增长愈发明显,这就让储能对储能电池循环寿命、产品安全稳定性等方面提出全新的需求。这让原先以价格为绝对导向的储能供应链体系,慢慢转向以质量和成本为主的生态。 这样的市场需求端变化,让以成本和安全为优势的钠电等来最好的风口。

  市场是最好的结果呈现。《中国钠离子电池行业发展白皮书(2023 年)》在书中预测到 2030 年钠离子电池的实际出货量将达到347.0GWh,届时最大的应用领域将是储能。

  行业预计,丰富的大储项目储备量有望保障2023年后大储装机,全球储能池及系统出货量也同步爆发式增长,最有潜力的钠电的发展充满蓬勃的预期。

  换句话说,钠离子电池,这是一个非常有前景、规模大、天花板高的市场。但群雄逐鹿,谁能问鼎,才是每一个玩家最想知道的答案。

  但不管入局玩家有多少,产品基本绕不开钠电正极材料的三大技术路线:层状氧化物,聚阴离子化合物,和普鲁士蓝(白)。

  普鲁士类化合物方面,由于制备结晶化及热失控后产生有毒气体等原因,所以目前产业化进度较慢。

  对于剩下两者,层状氧化物类比钠电三元,单位体积内的包含的能量高,聚阴离子化合物可以类比钠电池的铁锂,循环寿命长、安全性高,但是单位体积内的包含的能量比层状氧化物稍微低一些。

  具体来看,层状氧化物在结构上可类比为锂电中的三元材料,比容量相比来说较高,同时其工艺流程与三元材料接近,所以产业化更快。

  但是作为钠电最大应用场景,储能和低速电动车领域,客户最关心却还是安全性、寿命全周期、成本优势、低温充放电等。

  拿低温充放电这点来说,即便使用和储能场景在漠河这样中国最冷的地方,也能保持质量和供能稳定。

  一句话,钠电的高安全、长寿命、相对便宜特性能否发挥,甚至安全性能否全面超越磷酸铁锂电池,才是钠离子电池能否在储能领域得以广泛应用的最终决定因素。

  而相关业内人士分析,若锂矿价格逐步降低至30万元/吨以下,层状氧化物的成本优势将很难体现。

  从这个维度上来说,降低全生命周期用电成本,才是实现钠电应用最大化的核心价值。

  聚阴离子导电性较差,单位体积内的包含的能量较低,这些都是没法避开的短板,但其具有坚固且开放的三维网络结构,其克容量达80-130 mAh/g。

  这样好处在于结构稳定性高,储钠动力学快,工作电压高,原料成本低,且具备最长的理论循环寿命。

  按现在产业化节奏,24年是钠电经济性拐点,25年与铁锂储能性能持平,26年成熟进入大规模放量阶段。

  这样以磷酸铁锂为参照,可以清晰看到层状氧化物和聚阴离子在2025年完成产业规模化后路径演化。

  来看下具体参数,电芯单位体积内的包含的能量122Wh/kg,PACK 整包2C循环1500次,还通过了针刺、挤压等安全测试。

  某种程度,才是钠离子电池潜力所在,一旦完成技术突破和产业化后的硫酸铁钠产品,性价比高得惊人。

  我在采访时候,当面问过众钠市场负责人余博,599这样的价格,真的不是用亏本来抢占市场占有率吗?

  这个材料本身有一个缺点,它本身的导电性不是很好,所以如何提升它的导电性,是硫酸铁钠最大的科技难点。

  反过来,正是由于很高的技术壁垒,一旦攻克就把钠电的很多坏因最大限度给降低了。在电芯层面,众钠通过结构稳定型正极材料+高性能硬碳+新型隔膜+宽温域、阻燃电解液来解决。 系统层面,通过低发热电芯+碳钠米管+PACK结构优化+高效热管理+大数据管控+合理系统模块设计使用来实现储能系统的安全性。

  这并不一件靠运气就能突破的结果,所有硬核科技的本质就是来自一步一步的缓慢积累,而在风口节点爆发。

  对于众钠来说,以电化学基础研究、电芯极限制造、创新商业模式这三个高的附加价值节点,构筑好了自己城墙,下面就是等待时间成长了。

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