钠离子电池新蓝海?

研究产业生态,解读公司商业密码

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投资者始终担心宁德时代技术迭代的风险、市场份额被压缩的风险,但实际上过去一年订单拿得手软,股价也是一路狂奔。

宁德2025年规划的产能将达到500Gwh,是2020年出货量的十倍,个人预计未来宁德的利润将达到100亿美金。

宁德没有被别的创新技术公司颠覆或者超车,而是选择了全技术生态布局。宁德时代钠离子电池发布会即将来临,对现有的锂电池产业链又会有哪些影响?

钠资源储量更丰富、成本更低

锂的原子量更低、离子半径更小,使得其理论质量比容量是钠的3.3倍,理论体积比容量是钠的1.8倍;且锂的电位更高,比钠高12%,这使得在能量密度上,锂材料的电池也更占优势,因此锂离子电池也更早大规模商业化。

但是,随着全球电池需求量的迅速增长,锂资源开始面临着资源约束问题,一方面是锂资源的总量分布有限,地壳丰度仅为0.006%;另一方面是锂资源的空间分布不均匀,锂矿主要分布在澳洲、南美地区,根据美国地质勘探局2021年报告,我国锂资源储量仅占全球6%,且开采成本较高,现在的电池生产用锂对外依存度过高。

与锂资源相比,钠资源储量非常丰富,地壳丰度为2.64%,是锂资源的440倍。

且钠资源分布广泛、提炼简单。钠离子电池大规模商用后,会具有较大的成本优

势。

钠离子电池的制造、推广优势

除钠资源储量与价格优势之外,钠离子电池在其他一些方面上同样优于锂离子电池:

(1)在电池的核心性能上,钠离子电池的理论能量密度上限低于锂离子电池,但能量密度区间与磷酸铁锂电池有重叠范围。

(2)与其他电池路线相比,钠离子电池还有一个重要优势:钠离子电池与锂离子电池的工作原理相似,与锂离子电池的生产设备大多可兼容。

(3)界面离子扩散能力更好、离子电导率更高、高低温性能更优异、安全性能更好。

中科海钠公司近年来先后推出钠离子电池电动自行车、电动汽车和储能电站的示范。成本方面,以中科海钠数据为例,按照等容量软包电池成本分析,钠离子电池BOM理论成本比锂离子电池低30%。

但现阶段,与铁锂等成熟锂离子电池相比,钠离子电池体系由于工艺不成熟、研发设备成本摊销大以及产品一致性等问题,造成生产成本难以控制。

钠离子电池对材料供应链的影响

(1)正极

钠离子电池与锂离子电池最大的区别在于正极材料,各类基于钠资源的正极材料,在材料成本上均远远低于锂离子电池的正极材料。

根据中科海钠披露的数据,钠离子电池(NaCuFeMnO/软碳体系)的正极材料成本,仅为锂离子电池(磷酸铁锂/石墨体系)正极材料成本的40%左右。

(2)负极

锂电池主要负极材料是石墨,只有高功率负极材料会用到软硬碳材料和钛酸锂等。

高能量密度钠离子电池负极材料中,无定型碳材料(包括软碳、硬碳)是目前最有希望走向商业化的,其可逆容量和循环性能均已接近应用要求,但主要瓶颈在于成本较高。

中科海钠通过对碳源前驱体进行调研,发现无烟煤的成本低,平均1800元/吨,用无烟煤制备无定形碳负极材料将有利于大幅降低电池成本,并通过实验,最终研制出了无烟煤基钠离子电池负极材料。

(3)负极集流体

锂电池以石墨为负极,铝制集流体在低电位下易与锂发生合金化反应而被消耗,因此锂电池负极集流体为铜箔。而铝与钠在低电位不会发生合金化反应,因此钠离子电池可以选择更便宜的铝做集流体。

根据光大研究所的测算,每1KWh的磷酸铁锂电池中,铜箔的价值量约为50元,占材料成本的15%;铝箔的价值量约为8元,占材料成本的2%。钠离子电池中铝箔替代铜箔后,每KWh电池中用于制作集流体的材料成本将会减少40元左右,即材料成本的10%左右。

钠离子电池产业链相关公司

钠离子电池在储能、电动两轮车与A00级别汽车这些对能量密度要求不高的场景中,将有着广泛的应用前景。根据光大研究所测算,2025年这三大领域国内电池需求将达到123GWh,潜在市场空间537亿。

当前由于产业链不成熟、电池的设备折旧费用高等因素,钠离子电池实际生产成本在1元/Wh以上。但随着宁德时代等公司的持续研发推进,钠离子电池的产业化进程有望持续加速。

涉及钠离子电池产业的主要公司:

(1)布局钠离子电池技术的公司,如宁德时代(8月12号发布钠离子电池)

(2)持股或投资钠离子电池企业的公司,如华阳股份(参与了中科海钠的A轮融资,占据了3.3%股权,并且双方成立了合资公司共同开发钠离子电池正负极材料)

(3)布局钠离子电池材料技术的公司,如铝箔企业鼎胜新材、南山铝业、明泰铝业。

(4)钠资源公司,如中盐化工(中盐化工拥有金属钠产能为6.5万吨,占全球产能的40.5%)

【结束语】

目前钠离子电池的能量密度仅为140wh/kg,远低于磷酸铁锂的170wh/kg,在对能量密度要求较高的动力电池领域难与锂离子电池竞争。

无论是钠电池、固态电池尽管各有自身的优势,但目前都无法撼动锂电池的江湖地位,在低密度领域可作为锂电池很好的补充。

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