行业洞察：为什么钠离子是电池的未来.docx

《行业洞察：为什么钠离子是电池的未来.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《行业洞察：为什么钠离子是电池的未来.docx（6页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、行业洞察：为什么钠离子是电池的未来目录1 .什么是钠离子电池？12 .钠在世界向电动汽车的过渡中将会扮演什么样的角色？23 .钠电池令人信服的前景34 .钠离子技术如何改变电动汽车的面貌45 .延伸阅读51什么是钠离子电池？新型储能技术可有效克服可再生能源发电的间歇性，有助于提高能量利用效率，有助于“双碳”目标实现。锂离子电池作为新能源汽车的关键部件，价格大幅上涨。锂电池上游原材料价格上涨，钠离子电池替代需求扩大。钠离子电池既不含锂也不含钻，也不需要铜。业内人士介绍，钠离子电池价格相对较低，且钠资源储量丰富，有望在小微型电动汽车领域部分替代磷酸铁锂电池。2023年，国家发改委、国家能源局关于加

2、快推动新型储能发展的指导意见（以下简称“意见”）指出，新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备。意见提出，坚持储能技术多元化，加快钠离子电池等技术开展规模化试验示范。何为钠离子电池？钠离子电池，即依靠钠离子在正极和负极之间移动来进行充电和放电，主要由正负极材料、电解质、隔膜和正负极外壳构成。钠离子电池与锂离子电池工作原理类似，充电时，钠离子从正极脱出经过电解质嵌入负极，同时电子的补偿电荷经外电路供给到负极，保证正负极电荷平衡。放电时则相反，钠离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。钠离子电池的分类主要包括钠硫电池、钠盐电池、钠空气电池、有机系钠离子电

3、池、水系钠离子电池。钠硫电池：负极为熔融液态金属钠，正极为单质硫，钠硫电池的比能量较Wjo钠盐电池：负极为液态钠，正极为金属氯化材料。钠空气电池：正极通常采用多孔材料，由于材料中孔洞的存在不仅为气体的扩散提供通路，同时也为电极反应提供场所。有机系钠离子电池：负极由硬碳或者可嵌钠材料组成，正极材料过渡金属氧化物、聚阴离子类材料等。水系钠离子电池：与有机系电解质电池相比，电解质不同，因而水系比有机系电解质安全性能高。钠离子电池的优势是什么？钠的储量丰富，成本低。集流体均为成本较低的铝箔。安全性高：过充、过放、短路，不起火不爆炸。高低温性能优异。双极性电池：能量密度更高，单体电芯电压高。低盐浓度电解

4、液，可选择范围广。钠离子电池产业现状如何？钠离子电池是一个新兴的产业，它还需要更多的研发才能商业化。国内有多家企业在钠离子电池领域早有布局，并且在政策支持和高校、研究机构的探索下，钠离子电池的产业化的步伐正在加速。相关研究人员认为，钠离子电池处于产业化初期，中短期内承担补充锂电池的角色。长期看，随着能量密度的提升，有望在锂电池主流应用领域对磷酸铁锂电池形成部分替代。2 .钠在世界向电动汽车的过渡中将会扮演什么样的角色？随着对电动汽车的需求不断上升到新的高度，对价格合理、效率高的电池的需求也在不断增长。但是由于电池供应的短缺，以及锂已经是一种有限资源的事实，锂离子电池的可持续使用实际上是值得怀疑

5、的。尽管锂离子电池技术在过去十年里取得了长足的进步，但人们越来越担心，围绕这些电池的创新正开始放缓。例如，尽管锂离子电池的价格在过去十年中下降了约73%,但从2017年到2023年只下降了约28%。然而，或许更令人担忧的是，自2023年以来，锂的价格几乎翻了两番！不用说，如果锂离子技术没有重大突破，我们必然需要一种替代材料来推动世界向电动汽车的过渡。对我们来说幸运的是，钠似乎是一个可行的候选人。它含量丰富，价格便宜，而且对环境更加友好，同时具有与锂相似的化学性质。但是，尽管这听起来不错，但钠实际上真的适合用于电池吗？如果是这样，为什么还没有人开始批量生产呢？3 .钠电池令人信服的前景简而言之，

6、有研究人员相信钠最终将能够替代锂在电池中的使用。这是因为，如前所述，钠的化学组成与锂的化学组成大体相似。因此，这两种电池所使用的技术实际上是相同的。在锂离子电池中，锂位于电池的阴极和电解质中，而阳极由石墨构成。类似地，钠离子电池在阴极和电解质中都使用钠，并将阳极中的石墨换成某种形式的“硬碳”。硬质碳，本质上是木炭，由于其轻而硬的性质，也比石墨有益。硬质碳还可以与更广泛的电解质兼容，使钠离子电池有可能具有更广泛的安全操作温度范围。由于两者之间的最小差异，已经有了功能性的钠离子原型。例如，全球最大的电池生产商之一CAT1公司去年推出了一个概念，其能量密度为每公斤160瓦时，在15分钟内可以从0-8

7、0%充电。虽然充电速度令人印象深刻，但能量密度揭示了钠的弱点之一。钠在很大程度上被忽视作为锂替代品的原因之一是它稍微重一些。由于钠的重量增加，钠离子电池的能量密度通常会低于锂离子电池。在这种情况下，CAT1的钠离子原型的密度为160瓦时千克，而特斯拉即将推出的4680锂电池的密度估计为272-296瓦时千克。但是在让人感到气馁之前，值得一提的是Faradion,一家总部位于英国的电池公司，估计它将能够得到超过200瓦时/千克的第一个全尺寸钠离子电池。当然，它和特斯拉的电池水平不太一样，但是这将使它和其他电动汽车生产的大多数电池水平相当，后者通常在185瓦时/千克左右徘徊。4 .钠离子技术如何改

8、变电动汽车的面貌至于钠如何真正影响电动汽车市场，最具革命性的是它的可持续性。从成本的角度来看，法拉第估计钠离子电池有可能比锂离子电池价格低24-32%o考虑到锂本身通常占电池总成本的3040%,这并不难相信。考虑到电池组可以负责超过30%的价格电动车，这种成本降低是至关重要的经济实惠的电动车的出现。如果一辆典型的价值5万美元的电动汽车换成钠离子电池，那么价格至少会下降4800美元，降幅为9.6%o虽然10%的降价不会在一夜之间带来低于25,000美元的电动汽车，但这绝对是朝着正确方向迈出的一步。可持续发展的另一个标准是这些电池最终的耐用程度。历史上，钠离子电池一直被批评为耐久性差，这通常源于这

9、些电池的离子容易破坏其内部晶体结构。然而，由于美国能源部太平洋西北国家实验室(PNN1)的突破，这种损害现在是可以避免的。PNN1的概念通过调整形成电池电解质的化学反应来攻克钠离子的耐久性问题。由于这种变化，PNN1的电池保留了超过90%的容量，超过300个充电周期。是的，这是一个模糊的值范围，但是，取决于电池提供多少范围，你可以预期在75,000-90,000英里的过程中有10%的降解。虽然这明显比目前的锂离子电池技术要差上一些，但要记住，更换钠离子电池的经济负担要比更换锂离子电池小得多。在可回收性方面，钠离子电池可以完全放电到0伏特，从而优于锂电池。相比之下，锂离子电池通常会保留30%的电

10、量，这使得它们在回收利用方面具有潜在的危险。因此，不仅钠离子电池回收利用更安全，而且它们缺乏钻或石墨等原材料，这也使它们对环境的危害更小。总的来说，钠离子电池相对于锂电池有许多优势，包括成本、环境影响、可用性和安全性，但是它们仍然面临耐用性和能量密度的问题。也就是说，这项技术在准备用于乘用电动汽车之前还需要几年的发展。换句话说，其中一些缺点在上市时可能不那么突出。然而，在那之前，看看这项前景光明的技术是如何发展的，以及它在世界向电动汽车的过渡中扮演什么样的角色，将是一件有趣的事情。5 .延伸阅读亿欧智库：碳酸锂价格变化趋势(万元做)2cxmw204f120237月2023Bo月2023E1R2

11、0234月20237XJZIBC月2023KI月203M202NJ月20234月匐3S月亿欧智库：近5年中国主流类型动力电池装机量变化(GWh)亿欧智库：2023全球动力电池生产企业装机量ToPIO序号企业名稀2023装机8(GWh)2023市场份腋留注1宁绻时代96.7167.1%32.6%前3名21G新徙源60.275.59620.3%市占率累枳3松下36.133.796122%65.1%4比亚迪26.3168.4%8.8%5SKOn16.71062%5.6%6三星SD113.255.39b4.5%第4-10名7中创新航7.9132.3%2.7%市占率紫积8国轩高科6.4166.7%2.1%26.1%9远景动力4.27.7%1.4%10按巢能源3.1416.7%1.0%其它26.0108.0%8.8%-H-296.8102.2%100%-新能源汽车和动力电池在产业链上已形成了深度的绑定关系，动力电池作为新能源汽车的“心脏”，决定了诸多关键的车辆性能参数。整体上，动力电池沿着高比能和高安全两条技术路线发展，随着各项细分技术的不断迭代，未来新能源汽车动力电池将充分满足车主关于续航里程、充电时间、驾乘安全等方面的需求。4680大圆柱电池、固态电池、钠离子电池、不自燃电池等新型技术即将投入应用，有望大幅缓解新能源车主的用车痛点。