钠离子电池材料行业研究:产业化指日可待,钠电未来可期

宁德时代加码布局,钠电有望加速发展。

宁德时代加码布局,钠电有望加速发展。2021 年 7 月,宁德时代公布第一代钠 离子电池,后致力于推进钠离子电池在 2023 年形成基本产业链,钠电产业化有望加速落地。钠元素在全球分布的丰度和均度较高,对我国打破锂元素价格垄断有一定的战略意义。随着技术的突破和钠离子产业链的完善,降本后的钠离子电池会对传统铅酸电池和锂离子电池起到替代、补充作用。钠离子电池由于循环寿命和能量密度仍然存在一定缺陷,因此更加适用于对能量密度要求不高,但对成本变化非常敏感的行业,因此可以广泛应用于储能、低速电动车等领域。在政策支持以及未来能源转型发展趋势下,钠电的增量空间巨大,未来可期。

钠离子电池成本低、充电倍率高、低温性能和安全性能良好。成本方面,钠离子电池的正负极材料以及集流体的降本空间较大,电解液、隔膜则与锂离子电池相似,有一定的成本压降空间。性能方面,钠离子电池展示出比锂离子电池更好的低温充电性能和更高的功率。另外,由于钠离子电池选用的正极材料钠盐和负极材料碳类均展示出较强的稳定性,使得钠离子嵌入脱出时不会发生反应,同时能避免产生枝晶。在安全性测试中,钠离子电池能做到不起火爆炸,安全性能优良。

钠离子电池正极材料各有所长,层状过渡金属氧化物路线最为成熟。正极材料主流工艺分过渡金属氧化物、普鲁士蓝类化合物、聚阴离子类化合物。其中层状过渡金属氧化物工艺路线成熟,已实现量产,成本相对较低,是最为主流的正极材料。但其循环性能有待提高,较其他两种材料相对较差。中科海纳的钠铜铁锰氧化物已实现 145Wh/kg 能量密度,是铅酸电池的三倍左右。同时,由于层状氧化物钠电正极材料的生产工艺设备与三元正极材料产线高度重合,在设计时针对个别工序考虑一定的冗余厂房空间和设备,可根据市场需求将三元材料产能灵活切换为钠离子电池正极材料。

普鲁士蓝类化合物、聚阴离子类化合物尚未产业化,静待技术突破。普鲁士蓝类化合物成本低廉、发展空间广阔,有着较高的电压和可逆容量。但是,普鲁士蓝类化合物中的结晶水会对分子结构造成影响,这也是该材料产业化的壁垒所在。另外,普鲁士蓝类化合物也有倍率性能差、循环不稳定、库伦效率低等问题。聚阴离子类化合物具有多面体框架,框架十分稳固,可以获得更高的循环性与安全性,但因其使用价格高昂的金属钒,仍需技术突破降低成本。

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