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【知识共享】深入分析钠离子电池量产难点及发展趋势

 洛阳151 2023-09-21

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1.目前钠离子电池量产的难点

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① 钠离子电池正极材料尚未确定

钠离子电池研发生产的难点在哪里?从技术角度来看,钠离子电池目前面临的最大困难是正极材料的选择。锂离子电池现已确定镍钴锰/镍钴铝三元结构,以及磷酸铁锂结构。与锂离子电池不同,钠离子电池仍处于研发阶段。然而正极材料是影响电池能量密度、循环寿命等性能指标的决定性因素。

目前钠离子电池正极材料有100多种,但三种主流材料是过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝(白)化合物。其中,过渡金属氧化物又分为层状过渡金属氧化物和隧道型过渡金属氧化物(目前隧道型过渡金属氧化物在市场上关注较少)。过渡金属氧化物的比容量较高,但发生电化学反应时,此类正极材料的稳定性较差,提高稳定性也是过渡金属氧化物正极材料最大的研究方向。

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与过渡金属氧化物类似,普鲁士蓝(白)化合物作为正极材料也具有较高的比能量,但可能会削弱正极材料在电池循环过程中的稳定性和循环性能。聚阴离子化合物的特性与上述两种材料相反,其电化学反应稳定性较高,但作为正极材料的比容量较低。理论上来说,层状过渡金属氧化物是最有前途的,其他材料都比较难攻克,优点只是成本比较低。目前,层状过渡金属氧化物正极材料尚未量产,且各细分配方的专利也不同,因此价格区间较大。 

普鲁士白化合物在合成过程中会产生水,但在正极生产过程中必须保证极板中没有水,否则会严重威胁电池的安全。因此,除水工艺成为普鲁士白复合正极材料研发的难点。由于正极材料的不确定性,钠离子电池的市场应用仍处于关键技术研究阶段。从实用角度来看,目前钠离子电池的循环寿命仅为3500-4000次,对于未来的储能应用来说远远不够。如果用于储能(如家庭储能),循环寿命必须达到10000次左右。

② 生产线建设和生产运营亟待解决

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钠离子电池量产需要解决的另一个问题是生产线建设和生产运营。虽然钠离子电池的生产线和生产技术可以完全复制锂离子电池。然而,在各大动力电池厂商加紧扩大产能以满足新能源汽车市场需求之际,钠离子电池企业尤其是初创企业需要从头开始建设和运营生产线,这需要很多钱。此时,钠离子电池初创公司的研发能力和团队背景可能会给企业带来融资优势。

2、钠离子电池储能应用前景持续向好

钠离子电池的理论成本更低,工作温度更宽,性能更适合储能环境。其在-20℃时容量保持率大于88%,这意味着钠离子电池可以有效解决高寒地区储能电站效率低的问题。与此同时,目前市场上锂离子电池的短缺状况也在加剧。对于储能市场来说,既有锂矿价格上涨的原因,也有产能配置的原因。

不过,目前钠离子电池的驱动力更多来自上游厂商和资本市场,而非下游客户需求。尽管钠离子电池在储能行业的应用前景不断向好,但电化学储能市场的主要应用仍然是磷酸铁锂电池。下游客户主要是电化学储能项目运营商,对钠离子电池的积极态度远不如上游企业。另一个值得关注的因素是,锂离子电池已经通过CTP和CTC技术淘汰了电池组,以降低电池成本。

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该技术还可应用于储能电站,降低储能系统的建设成本。再加上成熟锂离子电池的产品体系和性能成熟,以及钠离子电池尚未量产的市场现状,下游客户此时似乎没有主动选择钠离子电池的市场动力。钠离子电池量产的时间可能在5年左右,甚至5年内量产也是理论上乐观的估计。同时,由于钠离子电池正极材料的不确定性,目前实验生产成本非常高,具体成本信息尚未获得。

有行业报告曾指出,促销期间钠离子电池成本可能在0.5-0.7元/Wh,与本次涨价后的磷酸铁锂电池基本持平;开发周期可能为0.3-0.5元/Wh;爆发期可能为0.3元/Wh。当钠离子电池产能达到GWh水平时,各种费用的摊薄将使成本优势显现出来。由于电化学储能装置的安全权重较高,钠离子电池的首个试水市场很可能不是在储能领域,而是在电动自行车、低速电动车、路灯基站等场景。

3.总结

总体而言,钠离子电池的量产迫在眉睫,但应用水平,尤其是储能行业,仍然是一个需要不断努力的目标。由于钠储量丰富且平均,即使在完全商业化之后,各钠离子电池供应商的主要竞争方向很可能会围绕技术、成本和产品性能展开。说到储能,您可能想了解储能领域的领导者。

资料来源:https://www./blogs/news/in-depth-analysis-of-the-sodium-ion-battery-mass-production-difficulties-and-development-trends

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