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锂资源不够,钠离子电池要取而代之?

2021-08-06 15:39
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谁在呼唤钠离子电池?

学界一般认为,钠离子电池在储能系统上大有用途。

在2030年碳达峰、2060年碳中和的要求下,中央明确提出,要建立以新能源为主体的新型电力系统,并点名风力发电和光伏发电。但风光电发电不稳定,想把这些清洁能源接入电网,就得建设储能站,为电力创造“缓冲区”[6]。

储能站的储能方式,有机械储能、电磁储能、电化学(电池)储能、热储能等类别,目前抽水蓄能占绝对主体地位。根据北极星电力网报道,截至2020年,我国抽水蓄能电站投运总装机规模3179万千瓦,在建总装机规模5243万千瓦;而在今年3月,随着碳中和目标提出,储能需求推动了新一批储能设施建设,截至2021年7月,已有39个、总装机4770万千瓦抽水蓄能电站获得了签约、核准、开工等重要进展。

但抽水蓄能也有劣势,导致其近年来发展速度减缓。申港证券认为,抽水蓄能存在地理局限性、建设周期长成本高,适合作为大型发电设备配套;而从使用效率、布局灵活性、循环寿命、投资成本等方面综合考虑,电池储能是当下最适合规模化发展的储能形式[7]。

电池储能以锂电池、铅酸电池和全钒液流电池手段为主。其中,锂电池拥有更高的能量密度,能量转换效率超过90%,产业链配套也更加成熟[8]。截至2019年底,在电化学储能装机中,锂离子电池装机占比超过75%以上,占主导地位[9]。

2019年起,钠离子电池在储能行业崭露头角,国内先后建成了三座钠离子电池储能系统。

光大证券测算,到2025年国内钠离子电池在储能上的潜在需求量达48GWh,以磷酸铁锂电池价格计量,对应近210亿元的市场空间[10]。

除了储能行业,电动车行业也在呼唤安全系数更高的钠离子电池。钠离子电池能给电动车性能带来多大提升还有待观察,但若能解决低温“趴窝”和碰撞自燃问题,已是好事一桩。

“钠”还是个“孩子"

在商业化上,钠离子电池还只是个“孩子”。Patsnap智慧芽全球专利数据库显示,钠电池相关专利申请人集中于高校和研究所。申请专利最多的陕西科技大学有169项,而宁德时代和中科海钠两家公司加起来,也只有35项。

标题及摘要包含“钠离子电池”关键词的专利分布

比如,钠离子电池的寿命仍不尽人意。

据中信证券的统计,主流的钠离子电池循环寿命仅1000~1500次,只有宁德时代和中科海钠两家的产品寿命可达3000次。这勉强能追平三元电池,但也远不及磷酸铁锂电池。

钠离子电池制造成本也暂时偏高。

一方面,钠电池产业链不成熟,拉高了制造成本。

今年2月,在中国铁塔和中国电信的招标上,磷酸铁锂电池组价格已低于0.5元/Wh,但目前钠离子电池的实际生产成本在1元/Wh以上。

只有当钠离子电池产能达到GWh级别时,才能依靠摊薄设备折旧费用,体现出钠离子电池材料成本低的优势[10],但截至2020年,国内电池储能项目的装机规模累计只有3.3GW[11]。

另一方面,钠电池的材料生产方法也有待优化。

高校和企业一直在寻找更廉价的方法,制备钠电池的电极材料。但这些专利和研究多处于理论阶段,距离大规模投产仍有距离。

钠电池的优势已无需多言,可命运的天平何时倾斜,犹未可知。

References:

[1] Yaosen Tian, Guobo Zeng, Ann Rutt, Tan Shi, Haegyeom Kim, Jingyang Wang, Julius Koettgen, Yingzhi Sun, Bin Ouyang, Tina Chen, Zhengyan Lun, Ziqin Rong, Kristin Persson, and Gerbrand Ceder.  Promises and Challenges of Next-Generation “Beyond Li-ion” Batteries for Electric Vehicles and Grid Decarbonization. Chem. Rev. 2021, 121, 3, 1623–1669 Publication Date:December 24, 2020 

[2] 朱琳慧. 十张图带你看2020年全球汽车维修行业市场现状和发展前景 未来增长潜力巨大 2020-9-7 

[3] 聂来斌. 动力电池的“备胎”故事:锂不够,钠来凑?2021-7-29

[4] 中科海钠官网 

[5] 宋韶灵 祖国鹏 王喆 李鹞 吴威辰. 新能源汽车|钠离子电池:兼具资源和成本优势,有望加速导入 2021-7-26 

[6] 储能超级风口下,谁是下一个阳光电源?2021-7-31

[7] 储能:踏上未来电力系统主角之路 2021-4-1 

[8] 许超. 一文看懂火爆的储能行业:行业格局、商业模式、投资机会 2021-7-30

[9] 全钒液流电池将迎来产业推广红利期 2020-10-28 

[10] 钠离子电池:潜在空间广阔,宁德时代入局加速产业化 2021-7-22 

[11] 2021年中国储能电站装机规模与发展前景分析 电化学储能增速最快 2021-5-8 

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