年被广泛视为钠离子电池行业走向产业化的关键一年。
近期,众钠能源公司签署了多份两轮车钠离子电池订单,不仅在两轮车领域,也在电动汽车和储能等领域加快了产品开发进度。值得一提的是,众钠能源计划在今年第四季度推出户用储能钠离子电池芯,并已经获得了一些客户定点。
同一时间,普利特控股公司海四达公司与天宸股份全资子公司天宸能源达成了合作协议。根据协议约定,双方在签署后的12个月内将交付不少于1GWh的产品,24个月内将累计交付不少于5GWh的产品。
7月,传艺科技发布公告称,他们已成功进入某全球知名汽车制造商的供应链,并获得了该制造商子公司的订单。传艺科技旗下的传艺钠电将为这家制造商提供用于乘用车领域的钠离子电池产品。种种迹象表明,钠离子电池产业化进程正在加速推进。
在技术路线方面,钠电池已经发展出了三种主要的技术路线,分别是层状氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士类化合物。
层状氧化物技术路线因其出色的能量密度和倍率性能而处于领先地位,已经率先实现产业化。在布局该技术路线的电池企业中,包括宁德时代、蜂巢能源、孚能科技、星恒电源等。
聚阴离子化合物技术路线因其高稳定性、电化学稳定性以及长循环寿命,适用于两轮车、低速车、储能等领域,产业化速度较快。在布局该技术路线的企业中,有众钠能源、鹏辉能源、钠创新能源、、海四达、亿纬锂能、传艺科技等。
普鲁士类化合物技术路线由于制备过程中的挑战,目前产业化进展较慢。在这一领域,宁德时代、美联新材、华钠新材等企业参与。
由于不同材料的性能特点以及应用领域的需求,电池企业通常会选择布局多种技术路线。其中,层状氧化物作为主流技术路线,聚阴离子化合物则更适合储能市场,得到了众多企业的青睐。
据不完全统计,从年开始,已经有超过亿的资金投入到聚阴离子钠电池领域。业内普遍认为,未来层状氧化物主要应用于电动两轮车、电动汽车领域,而聚阴离子化合物则将在储能领域迎来更大的发展机遇。
层状氧化物:钠电产业化道路“清晰”
层状氧化物钠电池技术路线在产业化方向上前景明朗,是目前钠电的主流技术路线,众多企业积极参与其中。该技术路线类似于锂电池中的三元材料,具备较高的能量密度,通过掺杂等方法克服了相变等难题,已经率先实现产业化。
在年以来,多家企业相继宣布了钠电池项目,进一步推动了层状氧化物钠电池的应用领域扩展。
在轻型车市场,星恒电源发布了首款钠电池产品"超钠F1",该电池计划用于两轮车产品,性能与锂电池相当,常温下可循环次以上,成本降低约20%。
在动力市场方面,孚能科技收到了江铃集团的钠电池包总成订单。他们的技术路线包括层状氧化物和硬碳材料。
而在储能市场,中科海纳已经发布多款钠电池电芯,包括能量密度为Wh/kg的12Ah圆柱电芯,以及80Ah和Ah方形电芯,适用于不同领域。
宁德时代在今年的上海车展上展示了Ah的钠离子电池产品,能量密度为Wh/kg,循环寿命超过次。
总体来说,层状氧化物钠电池技术路线发展较为明确,越来越多的企业涌入,诸如英能基、维科技术、海四达、多氟多、立方新能源、昌意钠电等,产能规划逐渐增大。钠电池或成为km以下电动车的主流解决方案。
聚阴离子钠电:长循环寿命优势,储能潜力尽显
聚阴离子化合物具有坚固且开放的三维网络结构,类似锂电材料中的磷酸铁锂,其克容量达80-mAh/g,稳定性和电化学稳定性高,理论上具备最长的循环寿命。由于聚阴离子导电性较差,能量密度较低,其中掺钒路线成本较高、掺铁路线能量密度表现较差,目前主要作为储备方案。
磷酸钒钠、磷酸锰钒钠、硫酸铁纳是聚阴离子技术的主要路线。聚阴离子技术路线由于在三种材料中成本最低,在锂矿价格持续下行的当下或更具优势。由于具备最长理论循环寿命,更适配储能市场。年以来,多家企业也纷纷官宣聚阴离子钠电进展。
聚焦聚阴离子技术路线的众钠能源已签约落地安徽宣城,总投资亿元,计划投建20GWh钠离子电池电芯及10GWh钠离子电池系统。
亿纬锂能的钠离子电池研发项目现已完成氧化物体系技术储备,聚阴离子大储能电池处于开发阶段。
鹏辉能源聚阴离子体系的钠离子电池循环次数已达0次以上,层状氧化物体系的钠离子电池也交付车厂进行装车测试。
多氟多将于年推出层状氧化物钠电第二代产品以及聚阴离子钠电第一代产品。
根据GGII的分析,聚阴离子路线的产业化正在加速,这种技术路线兼顾了低成本和长循环等特性,适用于储能和工程机械等市场。预计到年,中国的聚阴离子钠电池需求将达到约0.5GWh,而到年,市场需求量有望超过GWh。
普鲁士类钠电:入局企业少,竞争格局小
普鲁士类化合物具有典型的立方晶体结构,其中金属离子位于立方体的顶角,具有较大的隧道结构,可让钠离子自由嵌入和脱嵌,理论倍率性能、循环性能优异,克容量达90-mAh/g。由于普鲁士类化合物的制备过程较为复杂,导致目前稳定性较差,产业化进展相对较慢。
宁德时代的首款钠电池产品所采用的材料即为普鲁士类化合物,该公司在年力争实现钠离子电池的产业化,并在钠离子、M3P、凝聚态、无钻电池、全固态、无稀有金属电池等多个电池技术领域进行全面布局。
从全局来看,颜料企业在普鲁士类化合物技术路线上具备技术和资源优势,进入速度较快,生产成本也相对可控。颜料企业布局普鲁士类化合物正极材料正成为趋势。
据高工锂电了解,美联新材和七彩化学对普鲁士类化合物技术的投入最为显著。今年一月,美联新材及其子公司与立方新能源、七彩化学签署了战略合作协议,旨在共同开发钠离子电池正极材料。今年三月,他们又与美彩新材签署了投资协议,共同推进普鲁士蓝正极材料等技术的研发。早先,星空钠电的普鲁士蓝钠电池在软包电池系统中的应用方面取得了重要进展并建成了纳电池中试线。
综上所述,层状氧化物技术路线在产业化道路上呈现出明确的发展方向,吸引了众多企业的投入,年的产能规划较大,已经取得了在A00级车型领域的突破,应用领域更加广泛。聚阴离子化合物技术路线由于其出色的循环寿命,适用于两轮车、储能等领域。普鲁士类化合物技术路线的产业化进展较为缓慢,但也在受到颜料企业的重视。整体而言,钠离子电池领域充满了机遇和挑战,产业化进程将不断推进,为能源存储和电动交通等领域带来新的可能性。