“双碳”目标下,节能减排、发展清洁能源是我国能源战略的必然要求和转型方向;另外碳酸锂价格高企,上游成本短期内陡升进一步压缩中下游利润空间,寻找可替代材料迫在眉睫,加速了企业对钠电池产业化的研究和布局。
钠离子电池本质是在充放电过程中由钠离子在正负极间嵌入脱出实现电荷转移,与锂离子电池的工作原理类似。
钠离子电池工作原理:
利用钠离子(Na+)在正负极材料之间的可逆脱嵌实现充放电。
充电时,Na+在电势差的驱动下从正极脱出,经过电解质传输嵌入负极,实现电量储存,放电过程正好相反。
钠离子电池的组成:
钠离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四部分构成,其中正极和负极材料的结构和性能决定着整个电池的储钠性能。
与锂离子电池相比,钠离子电池因其没有明显的资源约束,投资成本较低,因而优势显著:
优势一:性价比高
钠离子电池的配件相应的比锂离子电池要便宜,另外钠的化合物可以作为电极材料,这也是降成本的一个重要方向。钠盐原材料储量丰富,价格低廉,采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料,原料成本降低一半。
优势二:钠离子电池无过放电特性
由于钠离子电池无过放电特性,允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg,可与磷酸铁锂离子电池相媲美,但是其成本优势明显,有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。
在钠离子电池布局上,是由锂电产业链企业、初创公司两股势力共同推动的,艾邦整理了14家国内外钠离子电池相关企业的开发进展及产能规划,供大家参考。
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传统锂电公司
1.宁德时代
钠电池产品:
钠电池-方壳;
正极材料-普鲁士蓝、层状金属氧化物;
负极材料-硬碳
开发进展:
2021年7月29日发布第一代钠离子电池,电池电芯单体能量密度达到160Wh/kg;常温下充电15分钟,电量可达80%以上;在-20°C低温环境中,拥有90%以上的放电保持率;系统集成效率可达80%以上。第二代钠离子电池电芯单体能量密度将突破200Wh/kg,系统能量密度将达到160Wh/kg。
产能规划:
2023年形成钠离子电池基本产业链,推进钠离子电池在2023年实现产业化;2024年实现GWh级别出货。
11月进展:
2.鹏辉能源
钠电池产品:
正极材料-聚阴离子、层状氧化物;
负极材料-硬碳
开发进展:
和三峡电能达成钠电池合作初步意向,已经完成小批量钠电试产。
钠离子电池三个团队各负责一种技术路线,目前聚阴离子、层状氧化物这两种电池已经验证成功给客户送样应用;普鲁士白目前不够成熟,短期内商业化较难。聚阴离子循环次数可以达到3000-4000次,能量密度达到100Wh/kg左右。
目前钠电正极材料供应链不完善,只能按公斤买,成本很高;等上游规模化后,钠电公司可以随时量产。
产能规划:
公司增资成都佰思格,切入硬碳负极产业链,保障钠离子电池原材料供应。
2023年上游材料和钠电池有望实现大批量生产。
11月进展:
有技术储备,批量生产的时候成本可以便宜20%-30%;
不需要单独做产能规划,成本降下来可以直接用现成产线,现在还没规模生产,原因是正极材料成本还没降下来;
布局储能和低速电动车领域(聚阴离子+硬碳);
预计2023年小批量出货。
3.派能科技
钠电池产品:
钠电池:软包;
正极材料-层状氧化物
开发进展:
第一代钠离子电池产品完成小试。
产能规划:
截至2021年底,公司已形成年产3GWh电芯产能和3.5GWh系统产能,2022年6月,公司发布定增预案,拟于合肥建设10GWh电芯及系统一体化产能基地,助力公司突破产能瓶颈。
4.多氟多
钠电池产品:钠电池:大圆柱;
开发进展:
130Wh/kg,充放电循环1000次以上,仍在测试中。
钠离子电池一期已基本形成约1GWH的产能,包括软包电池、圆柱电池相关产品,目前都已下线,测试也已进行了三个多月。
公司具备六氟磷酸钠产业化能力以及具备完整的电池生产线,与华阳股份、梧桐树资本签署《战略合作框架协议》
产能规划:
河南基地形成1GWh产能(2023年底),广西基地形成5GWh产能(2025年底)
新进入者
5.传艺科技
钠电池产品:
正极:层状氧化物/聚阴离子;
负极:硬碳
开发进展:
实验室数据:正极140mAh/g,负极300mAh/g,电池145Wh/kg,4000次循环,-20°C放电保持率>88%。
预计年底中试线投产,明年4月一期2GWh投产,后续二期规划8GWh。
中试设备采购中,设备交付3个月,调试15天,现有7-8条产线。
产能规划:
钠离子电池项目一期2GWh产能拟于2022年底前完成厂房及中试线的建设施工和产品中试,2023年Q1前后投产,二期8GWh,2023年底建成,2024年投产,单GWh投资在6-7亿元,其中设备3-3.5亿元,基建成本1亿元。
8月纪要更新:单GWh投资额在5亿元。(含材料)
11月进展:
传艺科技0.2GWh钠电中试线已投产,预计下周末(2022年11月26-27日)送样产品下线,2022年11月底开始向下游送样验证(2022.11.19);
中试产品单体能量密度150Wh/kg-160Wh/kg,循环次数不低于4000次,主要应用于集中式储能和通信基站,下游客户有国能江苏新能源,中国电信,中祥航业,苏州德博;
后续规划一期产能由2GWh提升至4.5GWh,计划23年3月投产。年底可配套建成与一期产能相匹配的正负极材料以及电解液产能,形成全产业链布局;
23年钠电池出货3GWh。
6.维科技术
钠电池产品:
钠电池-软包;正极材料-层状氧化物;负极材料-硬碳
开发进展:
与钠创新能源成功试制了钠离子电池,且测试结果良好。研发中心在钠电池正极、负极、电解液比较和性能测试工艺条件筛选等方面积累了数据并取得了技术突破,开发的钠电池能量密度达到150Wh/kg,循环次数3000次;
产能规划:
将在江西维科产业园建设钠电产业化基地,项目初期拟建2GWh钠电池生产线,主要面向低速车和储能市场,预计10月-11月底之前完成中试。
23年3月份设备入场,6月份形成产能。
11月进展:
1000只钠电中试线已投产,小量向战略合作客户送样,2022年12月上旬向市场送样,中试线0.5GWH预计12月建成;
钠创签订《战略框架协议》投资3k万入股钠创,确保2023年首期2GWh钠电储能以及锂电兼容产能有优质正极供应,2GWH钠电+锂电兼容线预计23年6月投产,可能在Q4或2023年上半年有电芯出货;
后期规划8-10GWh产能;
23年钠电池出货0.8-1GWh,预期在23年下半年出货,日产8000颗电池,单颗电池20Ah、80Ah,四个月排产0.2GWh。储能+低速车
7.钠创新能源
钠电池产品:
钠电池-软包,圆柱,方型;
正极材料-铁酸钠基材料/磷酸钒钠;
负极材料-硬碳
开发进展:
1.2Ah圆柱,1000周@95%(1C/1C),5C容量≥1C容量的78%,-20°C放电保持率82.9%(1C),与现有锂离子电池生产工艺兼容;成本优势不明显,有机体系存在安全隐患。
产能规划:
在规划一条1GWh的电芯产线。
11月进展:
与维科合作:1000只钠电中试线已投产;2GWH钠电+锂电兼容线预计23年6月投产;可能在Q4或2023年上半年有电芯出货。
8.湖南立方
钠电池产品:
钠电池-软包;
正极材料-层状氧化物;
负极材料-硬碳
开发进展:
一代:20-25Ah软包电池,能量密度140Wh/Kg,循环寿命2000次,常温充电15分钟,电量可达80%以上,3C放电保持率88%,-20°C放电保持率88%;
二代:能量密度>160Wh/Kg,寿命4000次以上。
产能规划:
22年4月层状氧化物中试吨级生产;与Natron Energy合作中试普鲁士蓝类全电池。2023年实现大批量生产钠离子电池
11月进展:
钠电产品处于送样阶段
9.中科海钠
钠电池产品:
钠电池-软包、圆柱及铝壳电池;
正极材料-层状氧化物;
负极材料-无烟煤
开发进展:
≥145Wh/kg,≥4500周@83%(2C/2C),5C容量≥1C容量的90%,工作温度-40°C~80°C,工作电压3.2V.推出首量钠离子电池(72V80Ah)驱动的低速电动车;2019年建立了首座30kW/100kWh钠离子电池储能站;2021年6月28日,全球首套1MWh钠离子电池光储充智能微网系统投入运行。
钠离子电池正负极材料在2022年3月20号进入试生产阶段,目前已经进入量产状态,量产产品各项指标如良率等均明显优于中试产品,正负极材料产能各2000万吨,正负极材料进展符合预期。
产能规划:
全球首条钠离子电池规模化产线量产,规划产能5GWh,分两期建设,一期1GWh于2022年7月正式投产;
华阳股份建设1GWhPack电池生产线(圆柱钢壳钠离子电芯4000万只,方形铝壳钠离子电芯400万只),PACK生产线预计2022年三季度末投产;电芯厂将于2022年9月落地投产;正式产品22年或23年初面世。
11月进展:
与蔚蓝锂芯子公司天鹏电源签署战略合作协议,天鹏电源在圆柱锂电池制造领域有10多年积累;
联合华阳股份的1GWh钠电电芯已于2022年10月投产,后续产线加快建设中;
拟于2023年安徽阜阳产线扩产至3-5GWh;计划于2024年与客户合作扩产,产能超10GWh;
在储能系统示范和推广方面,计划于2023年实现百兆瓦时级钠离子电池储能系统推广应用。
2022年11月29日,全球首条1GWh级钠离子电池生产线举行了产品下线仪式。
10.众钠能源
钠电池产品:
钠电池-软包;
正极材料-硫酸铁钠(聚阴离子);
负极-硬碳
开发进展:
全体系电芯能量密度为120-160Wh/kg,循环性能可以达到2000-10000圈,且可以在零下20℃正常工作。
产能规划:
2023年进入量产阶段,同时布局GWh级产能。
11月进展:
众钠科技与丰山集团控股子公司丰山全诺签订《战略合作协议》,以众钠的钠离子电池为载体,共同开发钠离子电池电解液,且众钠将优先采购丰山全诺电解液产品。
11.孚能
钠电池产品:
正极材料-层状氧化物;
开发进展:
与振华新材深入研发合作及应用,保证振华钠电正极23年Q1导入孚能成功;
2023年推出第一代钠离子电池,在2030年将钠离子电池能量密度从160Wh/kg提升至220Wh/kg。
产能规划:
钠电产品有望于2022年Q4小批量装车,后续或主要定位小储、两轮车市场,再逐渐过渡到乘用车;
预计2023年逐步实现钠离子电池量产。
12月进展:
已处于集中送样阶段,产品已满足A0级车需求,计划2023年全面进入产业化阶段,并已与多家知名两轮车企和乘用车企开展深入合作,目标2024年满足A级车的需求;
公司拟根据客户需求和研发进度将赣州工厂部分三元电池产能转为钠电池产能。
12.美国NatronEnergy公司
钠电池产品:
钠电池-对称水系电池;
正极材料-高倍率普鲁士蓝
开发进展:
50Wh/L,2C循环10000次,2020年9月,bluetray4000钠离子电池首次上市
13.英国FARADION公司
钠电池产品:
钠电池-软包;
正极材料-Ni,Mn,Ti基层状氧化物;
负极材料-硬碳
开发进展:
50Wh/L,2C循环10000次,2020年9月,bluetray4000钠离子电池首次上市
14.法国NAIADES计划团体
钠电池产品:
钠电池-圆柱;
正极材料-氟磷钒酸钠;
负极材料-硬碳
开发进展:
90Wh/kg(1Ah),1C倍率4000次容量保持80%。2021年6月,公司宣布将提高电池生产能力,并与PlasticOmnium集团在针对混合动力汽车上钠离子电池应用进行大规模测试。
储能产业交流群
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