风眼|15分钟充电80% 钠离子电池能否掀起一场革命?
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风眼|15分钟充电80% 钠离子电池能否掀起一场革命?

2021年08月02日 19:20:51
来源:新视界

凤凰网《风眼》出品

作者 |徐硕

编辑 |赵泽

电在生活中发挥着无比重要的作用,但大多数人对电池的理解犹如冰山一角,充满好奇但不会深究。“但我们认为,电化学的世界,就像能量魔方,未知远远大于已知,并乐此不疲地探索着其中的奥秘。”宁德时代董事长曾毓群始终保持着对电池领域的新鲜感。

锂电池巨头宁德时代似乎不想继续在锂电池上做文章了,而是把目光聚集在钠离子电池上。7月29日,其发布了第一代钠离子电池,并打算通过锂钠混搭的方式,将其装载到电动汽车上,成为新的储能和动力电池的新选择,同时实现钠离子电池的产业化。

钠离子电池不是新鲜事物。只是在此之前,钠离子电池主要被应用在储能电站、低速车等领域。相比锂电池,钠离子电池硬伤颇多,一方面是能量密度略低,比如宁德时代第一代钠离子电池单体能量密度最高为160Wh/kg,而三元锂电池的能量密度则在150-350Wh/kg,磷酸铁锂电池也在150-210Wh/kg之间;另一方面,钠离子电池的循环寿命在3000次左右,磷酸铁锂电池则可达5000余次。

“对汽车而言,动力电池的体积能量密度更为重要,往往决定了一辆车能装载多少电池。”有分析人士称,由于钠离子电池体积能量密度较低,或许车上装不下太大的容量。即便如此,宁德时代仍不肯放弃,其研究院副院长黄起森表示下一代钠离子电池能量密度将突破200Wh/kg。

为何宁德时代要不遗余力的发展不被看好的钠离子电池?钠离子电池会不会取代锂离子电池的地位?

价涨幅翻倍,锂电池供给承压

自2020年第四季度开始,锂的价格就不断攀升,其中碳酸锂的价格就从3.8万元/吨涨至9万元/吨,涨幅超过130%。2021年7月29日,澳洲主力锂矿 Pilbara更是将其锂精矿拍卖出1250美元/吨价格,达到历史新高;电池制造商股票的Solactive全球锂指数2021年已上涨32%,创历史高点。

反观国内市场,从2020年7月至今,锂矿板块累计涨幅已达到250%,远超沪深300指数。2021年中国最大的锂材料生产商赣锋锂业股价上涨近100%,截至7月30日收盘,其股价达到194.66元/股,市值达到2798亿元,成为全球最大的锂材料公司之一。无独有偶,锂矿巨头天齐锂业过去一年最高涨幅超过450%,目前总市值达到1400亿元。

而在国内新能源汽车销量大涨的前提下,市场对锂的需求不断加剧。有报告显示,在全球锂电池产品结构中,车用动力锂电池占比近46.7%,在电脑、手机增量逐渐放缓的趋势下,电动汽车或许会成为锂电池下一个增长的风口,只不过这股风吹的有点猛,上游锂矿原料的紧缺可能在很长一段时间内无法满足市场对于锂电池的需求。

国泰君安分析称,供需的紧张程度和锂价变化是非线性的,下半年锂价高度将超市场预期,下半年锂价预期被上调至历史前高18万元/吨。不仅如此,随着电动车爆款车型的频出,国泰君安预计下半年锂电需求环比上半年增加 50% 左右。

尽管宁德时代在锂电池行业有着绝对的话语权,但在锂电池上的投资布局并没有涉及到全产业链。中商产业研究院的报告显示,宁德时代在动力电池领域,正、负极材料、电解液供应商颇多,在三元材料方面(镍钻锰酸锂、镍钻铝酸锂)布局较少,而镍钻锰酸锂凭借其高能量密度的优势,成为新能源电动车主要材料之一。

这使得在新一轮的竞争中,由于对锂电池上游供应链布局的不充分,宁德时代对供应链价格的疯涨也变得力不从心,或许在某种意义上发展钠离子电池可以限制锂电池供应价格的疯涨,而钠离子作为一种战略技术储备也能增强宁德时代的护城河。

钠离子电池能否取代锂电池?

相比锂电池,钠离子电池的优势更加明显。首先在储量方面,钠分布在全球各地,不受资源和地域限制;其次由于不含钴和锂,钠离子电池的材料成本较低,相比锂电池可下降30%~40%。

除此之外,其安全性也相对较高。在针刺、挤压、过充、过放等安全项目测试中做到不起火不爆炸;同时钠离子电池可以彻底放电,以降低电池运输的安全风险等问题。

不仅如此,钠离子电池的高低温性能也比较优异。据宁德时代给出的数据,在-20℃的环境下,仍有90%以上的放电保持率;在常温下,充电15分钟,电量就可以达到80%。

但钠离子电池能量密度低也是不容忽视的问题之一。宁德时代的方法是,将钠离子电池与锂离子电池集成到同一个电池系统里,用整个系统的能力来弥补钠离子电池的短板。“将两种电池按一定比例和排列进行串联、并联等方式,通过BMS的精准算法进行不同电池体系的均衡控制。”宁德时代黄起森博士表示,这样一来既可以弥补钠离子电池能量密度的短板。

话虽如此,要想将钠离子电池大规模应用,上游正负极、电解质等供应链的建设及培育也尚需时间,尽管宁德时代有自己的时间表,并计划于2023年形成钠离子电池的基本产业链,但要想实现这一计划,宁德时代还需要上下游更多的合作伙伴共建共赢。

而在碳中和的背景下,市场对锂电池板块的反应也将持续向好,锂电板块的估值也将继续偏高。“很长一段时间内,钠离子电池只能作为一种动力电池的补充品存在,来应对现阶段锂矿产能的不足。”有分析师表示,钠离子电池不可能完全取代锂电池,其性能在很多方面并不如锂稳定。

8月2日,国内锂电巨头赣锋锂业在投资者互动平台表示,锂离子电池未来依然是新能源车的主流,钠离子电池的发布对公司锂盐产品影响不大。

动力电池孕育着技术革命的胚胎

据中汽协数据显示,仅2021年上半年,国内乘用车销量约1001万辆,同比增长27%,其中新能源汽车累计销量达120.6万辆,同比增长207%,超过2020年全年的新能源汽车销量,并且远远超过汽车市场总体销量25.6%的增长率。

从全球市场来看,欧盟及美国新能源汽车渗透率均达到20%左右,随着近日欧盟政策的出台,或将在2035年前禁止汽油和柴油汽车销售,其渗透率将进一步提高。

由此带来的,则可能是电池短缺的情况。

据SNE Research预测,到2023年全球电动汽车对动力电池的需求将达到406GWh,而动力电池的供应预计仅为335GWh,缺口约为18%;预计2025年这一缺口将扩大到近40%,动力电池行业将出现供需结构失衡的情况。

有专家预测,2025年~2030年,电动汽车电池的短缺将干扰全球汽车市场,2026年其产量有可能减少440万辆;2022年~2029年,将损失近2000万辆可充的电动汽车。

这也使得各大企业纷纷祭出“杀手锏”,在动力电池领域攻城略地。

不仅宁德时代打算将钠离子电池应用于电动车领域,并成为新的储能和动力电池的新选择;韩国电池巨头LG能源也在研发将高镍四元(NCMA)作为正极材料的新一代动力电池,并在南京基地进行投产;比亚迪则推出刀片电池,全面应用于旗下的纯电车型,并启用针刺实验作为企业的标准。

7月中旬,一汽集团还与比亚迪签署了新能源动力电池投资合作协议,将电池项目落户长春。目前长安福特、现代和丰田等车企均与比亚迪洽谈过刀片电池合作。

而基于投资者对于电池的热情,诸多电池技术企业通过SPAC(特殊目的收购公司)进行反向合并,以寻求上市。7月底,锂金属供应商SES便与艾芬豪资本收购公司合并,登陆纽交所,以期进一步加大对混合锂金属电池的研发。

不管是发展钠离子电池,亦或是在锂电池的基础上进行研发,各大企业都是在找寻新的出路,以应对未来不可预测的市场变化,动力电池技术革命的胚胎也在此间孕育着。