鈉離子電池,作為一種二次電池,展現出了巨大的發展潛力。它的工作原理基于鈉離子在正極和負極之間的移動,這與鋰離子電池的工作原理頗為相似。在充電過程中,鈉離子從正極脫離,穿越電解液和隔膜,最終嵌入負極,使負極處于富鈉狀態;而在放電時,過程則恰好相反。
鈉離子電池大致分為兩類:高溫鈉離子電池和室溫鈉離子電池。高溫鈉電池采用具有鈉離子導電性能的陶瓷電解質作為隔膜,以金屬鈉或鈉的化合物為活性物質。其中,鈉硫電池和鈉-氯化鈉電池是高溫鈉離子電池的代表。而常溫鈉離子電池則包括水系鈉離子電池和溶劑系鈉離子電池。目前,已開始小批量應用的主要是常溫鈉離子電池,尤其是溶劑系鈉離子電池。
鈉離子電池在新能源低速交通工具、大規模儲能和工程機械等領域展現出了良好的應用前景。其未來發展方向與自身特性緊密相關。雖然目前鈉離子電池在某些方面還不及三元鋰電池,但其性能已經能夠與磷酸鐵鋰電池的120-200wh/kg和鉛酸電池的35-45wh/kg相重疊,甚至在某些方面有所超越。在充電速度方面,鈉離子電池更是展現出了巨大的優勢,僅需10分鐘即可充滿,而三元鋰電池則需要至少40分鐘。這使得鈉離子電池在充電效率和能量密度方面都具有較高的競爭力。
根據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年中國鈉離子電池行業深度調研及投資機會分析報告》分析
鈉離子電池行業產業鏈分析
鈉離子電池的上游產業鏈涵蓋了正極、負極、電解液和隔膜等核心組件以及其他輔助材料。在這些組成部分中,正極和負極材料的構造與特性對電池的整體儲鈉性能起到了決定性作用。而在下游應用領域,鈉離子電池在電力儲存方面的應用正迅速拓展,不僅覆蓋了汽車和工業領域,還延伸至家用電器和電子產品等多個最終用途行業。尤其在電氣和電子領域,隨著消費者需求的不斷攀升,對鈉離子電池的需求也在持續增長。
值得一提的是,在鈉離子電池中,碳酸鈉(純堿)作為正極材料的添加劑,對提升電池放電性能起到了關鍵作用。碳酸鈉的加入可以增加正極材料中的鈉離子儲存容量,進而改善電池的循環穩定性和容量保持率。
純堿作為一種重要的化工原料,在多個行業都有廣泛應用,包括光伏玻璃、食品、日化以及冶金等。近年來,中國純堿行業的技術和裝備水平取得了顯著進步,產量不斷增長。2022年,我國純堿產量達到了2920.2萬噸,進口量為11.4萬噸,出口量為205.5萬噸,全年需求量為2726.1萬噸。
此外,鈉離子電池因其高能量密度而能夠提供更長的續航里程,使其在電動車領域具有更強的競爭力。電動車,也稱為電驅車,主要依靠電力驅動。常見的電動車類型包括交流電動車和直流電動車。它們通過車輛的控制器、電機等部件將電能轉化為機械能來驅動車輛,通過控制電流大小來調節速度。在過去的幾十年里,中國的電動兩輪車產業經歷了從無到有、從零星使用到大范圍普及的發展歷程,如今其市場規模已位居全球首位。2022年,我國電動車產量從2017年的4278.04萬輛增長至7330.8萬輛,需求量也從2017年的3305.84萬輛增長至5702萬輛。
鈉離子電池的需求主要源自低速電動車和儲能領域,隨著新能源汽車和儲能技術的迅猛進步,鈉離子電池領域正快速崛起。2023年,全球對鈉離子電池的需求達到4.8GWh。目前,鈉離子電池正處于市場推廣階段,但隨著產業鏈的日益完善、技術成熟度的提高和規模效應的顯現,其成本有望比磷酸鐵鋰電池低20%以上,這將為鈉離子電池的大規模推廣創造極為有利的條件。
據相關統計,2021年全球鈉離子電池市場規模約為5.28億美元,而2022年則增長至約5.49億美元。其中,亞太地區因新能源市場的迅速擴張,已成為鈉離子電池相關產品的最大應用市場。鈉離子和鋰離子在性質上具有一定的相似性,使得鈉電和鋰電在原理上相似。然而,鈉離子電池能否實現規模化量產,關鍵在于其能否成功降低成本。目前,主流的鈉電池負極材料是硬碳,而鈉電正極的成本占比僅為26%,遠低于鋰電正極的43%。同時,負極成本占比的提升也使其在成本結構中的重要性日益凸顯。
鈉離子電池在特定領域有望成為電化學儲能的重要補充,并越來越受到業界的關注。截至2022年底,我國鈉離子電池行業的產能為2GWh。根據目前行業企業的產能規劃和投資建設情況, 2023年底,行業產能達39GWh左右,而到2029年底,國內產能有望增長至320GWh。這表明鈉離子電池行業正迎來前所未有的發展機遇。
鈉離子電池行業競爭格局及重點企業經營情況
盡管鋰電池因其卓越性能長期占據市場主導地位,但碳酸鋰價格的急劇上漲已使鋰電池成本顯著增加,對產業鏈造成了不小的壓力。為應對這一挑戰,眾多企業正積極探索新材料體系的突破。其中,鈉電池因其高能量密度、出色的安全性能和豐富的原料儲備,自2010年以來已引起國內外學術界和產業界的廣泛關注。
目前,鈉離子電池正逐步從實驗室走向實際應用。全球已有超過二十家企業開始布局鈉離子電池的產業化,并取得了顯著進展。這些企業包括英國的FARADION公司、法國的NAIADES計劃團體、美國的NatronEnergy公司、日本的岸田化學、豐田、松下、三菱化學,以及我國的北京中科海鈉科技有限公司、浙江鈉創新能源有限公司、遼寧星空鈉電電池有限公司等。
寧德時代在新能源領域有著明確的三大戰略發展方向。首先,他們致力于通過“電化學儲能+可再生能源發電”來替代固定式化石能源,減少對火力發電的依賴。其次,他們希望以“動力電池+新能源車”為核心,實現對移動式化石能源的替代,從而擺脫交通出行領域對石油的依賴。最后,寧德時代還注重“電動化+智能化”的推動,以提供可持續、可普及、可信賴的能量來源。
在研發方面,寧德時代已經成功開發出了高穩定性正極材料、長壽命負極材料以及高安全電解液等高性能材料,并發布了第一代鈉離子電池。2022年,他們的動力電池系統營業收入達到了2365.93億元,同比增長158.60%。然而,動力電池系統的營業成本也相應增加,達到了1959.65億元,同比增長158.60%。盡管如此,他們的動力電池系統毛利率仍保持在17.17%,雖然較2021年下降了4.83個百分點。
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