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2024Na+01鈉離子電池發(fā)展背景02鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀03產(chǎn)業(yè)化發(fā)展挑戰(zhàn)與策略04鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)05附錄:中國鈉離子電池產(chǎn)業(yè)七項(xiàng)“十大”榜單CONTENTS“碳中和”目標(biāo)推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展全球范圍內(nèi)鋰資源短缺趨勢(shì)明確鈉電具有對(duì)鋰電的替代潛力從工業(yè)時(shí)代開始,因人類活動(dòng)而造成的溫室氣體排放量持續(xù)增加對(duì)氣候產(chǎn)生了影響,氣候變化所帶來的極端天氣等因素對(duì)人類的生存產(chǎn)生了極大的威脅。在此背景下,為抑制全球變暖,全球范圍內(nèi)“
碳中和”
概念被提出,
我國進(jìn)而提出“
3060”
碳中和目標(biāo),使得新能源汽車、電化學(xué)儲(chǔ)能等新能源重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)得到了大力發(fā)展,鋰電池亦在該過程中得到了成熟應(yīng)用。1.1
研究背景與目的:“碳中和”目標(biāo)推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展資料來源:
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前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理-0.8-0.6-0.40-0.20.20.40.60.811.21.418801885189018951900190519101915192019251930193519401945195019551960196519701975198019851990199520002005201020152020NOAANationalClimaticData
Center
NASAGoddardInstituteforSpace
StudiesJapaneseMeteorological
AgencyMetOfficeHadleyCentre/Climatic
ResearchUnit1880-2023年全球表面氣溫變化情況排放吸收“碳中和”示意圖我國提出“3060”碳中和目標(biāo)大力發(fā)展新能源汽車、電化學(xué)儲(chǔ)能等新能源領(lǐng)域的應(yīng)用成為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措,目前已實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池的成熟應(yīng)用。1.2
研究背景與目的:全球范圍內(nèi)鋰資源短缺趨勢(shì)明確資料來源:
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前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理在全球新能源汽車高速發(fā)展和儲(chǔ)能需求持續(xù)擴(kuò)增的背景下,鋰離子電池的生產(chǎn)制造規(guī)模顯著增長(zhǎng)。當(dāng)前,根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)發(fā)布的數(shù)據(jù),2023年全球鋰資源量約為1.05億噸,
鋰儲(chǔ)量為2800萬噸,全球鋰礦(按鋰金屬量計(jì))約為18萬噸,
結(jié)合LESC的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),未來鋰資源的供應(yīng)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于新能源交通工具及電力基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)鋰資源產(chǎn)生的需求,
鋰資源短缺的現(xiàn)狀將在中長(zhǎng)期時(shí)間段內(nèi)對(duì)未來全球碳中和目前的推進(jìn)帶來不利影響。全球鋰礦資源分布情況 鋰礦資源供需趨勢(shì)預(yù)測(cè)1.3
研究背景與目的:鈉電具有對(duì)鋰電的替代潛力資料來源:
中科院物理研究所
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理在鋰資源短缺的背景下,由于鈉資源在全球范圍內(nèi)儲(chǔ)量豐富,因此鈉離子電池對(duì)鋰離子電池的替代逐漸成為了新能源行業(yè)研究關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容,由于鈉電池在低溫性能、耐過放電、安全性和環(huán)保性等方面展現(xiàn)了其優(yōu)秀的性能提升潛力,因此被認(rèn)為是鋰離子電池的潛在替代產(chǎn)品之一,具有廣闊的應(yīng)用前景。主要電池產(chǎn)品性能對(duì)比指標(biāo)鈉離子電池(銅基氧化物/煤基碳體系)鋰離子電池(磷酸鐵鋰/石墨體系)鉛酸電池質(zhì)量能量密度100-150WH/kg120-180WH/kg30-50WH/kg循環(huán)壽命2000次以上3000次以上300-500次平均工作電壓3.2V3.2V2.0V-20℃容量保持率88%以上小于70%小于60%耐過放電可放電至0V差差安全性有潛力達(dá)到最優(yōu)優(yōu)優(yōu)環(huán)保性最優(yōu)優(yōu)差鈉離子電池產(chǎn)業(yè)畫像全球鈉離子電池市場(chǎng)現(xiàn)狀中國鈉離子電池市場(chǎng)現(xiàn)狀鈉離子電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)展鈉離子電池細(xì)分市場(chǎng)應(yīng)用情況鈉離子電池企業(yè)布局現(xiàn)狀鈉離子電池是一種以鈉離子為電荷載體的充電電池,其工作原理及結(jié)構(gòu)與鋰離子電池相似,差別只在利用在元素周期表同組、化學(xué)特性相近的鈉取代鋰。實(shí)際工作場(chǎng)景中,充電時(shí),鈉離子(
Na+)
從正極材料脫出,正極發(fā)生氧化反應(yīng),
經(jīng)過電解液和隔膜擴(kuò)散到負(fù)極。在放電時(shí),
Na+
從負(fù)極材料中脫出,外電路中電子也隨之移動(dòng)來保持電荷平衡,經(jīng)過電解液和隔膜嵌入到正極材料中。2.1.1
鈉離子電池概述:工作原理與分類資料來源:
《鈉離子電池層狀氧化物正極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與儲(chǔ)鈉研究》
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理鈉離子電池工作原理鈉離子電池分類分類材料體系鈉硫電池金屬鈉作為負(fù)極;非金屬硫作為正極;β-Al203陶殼管同時(shí)充當(dāng)電解質(zhì)和隔膜鈉鹽電池鈉鹽電池是鈉/金屬氯化物電池,其正極為金屬鈉,負(fù)極為金屬氯化物,電解質(zhì)為β-Al2O3陶瓷和NaAlCl4熔融鹽復(fù)合電解質(zhì)鈉-空氣電池鈉-空氣電池以金屬鈉作為負(fù)極材料,空氣中的氧氣作為正極活性物質(zhì)鈉離子電池從理論提出起至今曲折發(fā)展,經(jīng)歷了理論建構(gòu)期、產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇期以及產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期三大階段。2.1.2
鈉離子電池概述:發(fā)展歷程20002011理論初步發(fā)展商業(yè)化初探理論建構(gòu)期產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇期197619791980s1988Whittingham研究發(fā)現(xiàn)了TiS2的可逆嵌鋰機(jī)制,并制作了Li||TiS2電池,同時(shí)鈉離子TiS2中可逆脫嵌機(jī)制被發(fā)現(xiàn)Armand提出"搖椅式”電池模型Delmas和Goodenough相繼發(fā)現(xiàn)了層狀氧化物材料NaMeO2可作為鈉離子電池正極材料,鈉離子電池正極材料研究開啟。Fouletier研究了軟碳和石墨的儲(chǔ)鈉性能,鈉離子電池碳類負(fù)極材料研究開啟。受客觀研究條件限制及鋰離子電池產(chǎn)業(yè)商業(yè)化發(fā)展迅猛的影響,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入停滯期。2015硬碳負(fù)極材料被發(fā)現(xiàn),這種材料具有優(yōu)秀的鈉離子嵌脫性能,鈉離子電池領(lǐng)域的研究迎來轉(zhuǎn)折全球首家專注鈉離子電池工程化的企業(yè)Faradion率先成立法國RS2E機(jī)構(gòu)主導(dǎo)開發(fā)了世界上首顆18650四柱型鈉離子電池,該電芯能量密度達(dá)到90Wh/kg,循環(huán)壽命超過2000次,性能優(yōu)于傳統(tǒng)鉛酸蓄電池。商業(yè)應(yīng)用提速產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期2017201820232024中科海鈉成立,銅鐵錳基正極材料和無煙煤基負(fù)極材料開始商業(yè)化生產(chǎn)中科海納實(shí)現(xiàn)鈉離于電池在全球首量低速電動(dòng)汽車和全球首座
100
kWh儲(chǔ)能電站上的示范應(yīng)用。全球首款鈉離子電池量產(chǎn)車江淮釔正式下線Natron
Energy將在美國北卡羅來納州建造首個(gè)鈉離子電池超級(jí)工廠,工廠滿負(fù)荷情況下可年產(chǎn)24GWh電池。2.1.3
產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu):鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈體系與鋰電有所相似儲(chǔ)能電池電池系統(tǒng)集成動(dòng)力電池消費(fèi)電子電池電池組電池管理系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)變流器其他軟硬件系統(tǒng)正極材料負(fù)極材料電解液隔膜生產(chǎn)設(shè)備鈉離子電池的制造和鋰離子電池的制造有所兼容,可以沿用鋰離子電池設(shè)備,鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈相較于鋰電池主要變化在中游和正極材料。鈉電池的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)與鋰電池類似,負(fù)極、電解液、隔膜基本保持目前的競(jìng)爭(zhēng)格局,集流體不再需要銅箔。主要技術(shù)路線的電池企業(yè)不同,所需要的正極材料或其關(guān)鍵材料也不同。由于產(chǎn)業(yè)體系在商業(yè)化初期,
競(jìng)爭(zhēng)格局還需繼續(xù)跟蹤,相關(guān)龍頭企業(yè)仍然具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)上游 中游 下游原材料及設(shè)備 鈉離子電池制造 應(yīng)用領(lǐng)域2.2.1
全球市場(chǎng)現(xiàn)狀:2023年市場(chǎng)規(guī)模超3億美元資料來源:
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、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理鈉硫電池52鈉鹽電池30鈉空氣電池18010002000300040005000當(dāng)前,鈉離子電池在全球范圍內(nèi)已實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模生產(chǎn)以及特定場(chǎng)景的示范應(yīng)用,
2023年全球市場(chǎng)規(guī)模達(dá)3.
2億美元,預(yù)計(jì)到2030年將接近10億美元。其中,
鈉硫電池由于具備高能量密度、長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)穩(wěn)定性等特點(diǎn),在電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能及短途交通運(yùn)輸領(lǐng)域率先對(duì)鋰離子電池形成了替代,并占據(jù)了全球鈉離子電池市場(chǎng)的最主要收入份額,占比約為52%。2023-2030年全球鈉離子電池市場(chǎng)規(guī)模(億美元) 2023年全球鈉離子電池市場(chǎng)結(jié)構(gòu)(%)600020232030復(fù)合增長(zhǎng)率16.3%2.2.2
全球代表性廠商:陸續(xù)布局細(xì)分領(lǐng)域商業(yè)化應(yīng)用目前已實(shí)現(xiàn)與印度IPLTech公司、ICMAustralia簽約鈉離子電池Faradion英國Ni基層狀氧化物/硬碳體系 供應(yīng)訂單,2022年聯(lián)合AceOn將鈉離子電池應(yīng)用于光伏電站儲(chǔ)能Natron
Energy美國普魯士藍(lán)對(duì)稱水系 2024年已在美國密西根州荷蘭鎮(zhèn)制造工廠實(shí)現(xiàn)鈉離子電池大規(guī)模投產(chǎn),并計(jì)劃在美國北卡羅來納州建立鈉離子電池超級(jí)工廠Naiades/Tiamat法國氟磷酸釩鈉/硬碳體系 2024年計(jì)劃在法蘭西地區(qū)建設(shè)一座5GWh的生產(chǎn)工廠岸田化學(xué)日本過渡金屬氧化物;電解質(zhì) /ALTRIS瑞典正極材料——普魯士白 2024年5月與柯銳世鈉離子電池在汽車低壓電源領(lǐng)域應(yīng)用的聯(lián)合開發(fā)協(xié)議Altech化學(xué)澳大利亞氧化鋁鈉鹽電池 在德國薩克森成立合資公司并建設(shè)100MWh的氧化鋁鈉鹽電池項(xiàng)目 資料來源:
前瞻產(chǎn)業(yè)研全球鈉離子電池市場(chǎng)覆蓋的主要地區(qū)是北美、歐洲、亞太地區(qū)。從具體國家來看,
全球布局鈉離子電池的國家主要有美國、英國、法國、中國、日本、瑞典與澳大利亞等。當(dāng)前,
全球市場(chǎng)代表性廠商產(chǎn)品路線初步形成,
全球廠商陸續(xù)推進(jìn)鈉離子電池產(chǎn)能建設(shè)以及商業(yè)化應(yīng)用成果轉(zhuǎn)化,
其中,
英國Faradion已在2022
年布局鈉離子電池光伏電站儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用,瑞典ALTRIS已在鈉離子電池汽車低壓電源應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步開展有關(guān)布局,
表明探索鈉離子電池在細(xì)分領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用是當(dāng)前全球鈉離子代表性廠商的主要布局方向。全球鈉離子電池行業(yè)主要企業(yè)產(chǎn)品路線及商業(yè)化進(jìn)展情況公司 國家 產(chǎn)品體系 商業(yè)化進(jìn)展究院整理2.3.1
中國市場(chǎng)現(xiàn)狀:2023年鈉離子電池實(shí)際出貨量為0.7HWh0.650.821.091.100.700.950.970.850.730.780.650.500.400.410.400.400.650.400.520.450.400.500.430.420.200.400.600.801.001.200.002021.6 2022.1 2022.6 2023.1 2023.6 2024.1 2024.6三元鋰電池 磷酸鐵鋰電池 鈉離子電池 鉛酸電池資料來源:
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前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理根據(jù)EVTank的數(shù)據(jù)顯示,2023年中國鈉離子電池實(shí)際出貨量為0.7GWh,
尚未步入規(guī)模化發(fā)展階段。結(jié)合中國主要電池平均價(jià)格的走勢(shì)來看,盡管鈉離子電池在潛在生產(chǎn)成本上有所優(yōu)勢(shì),但規(guī)?;?yīng)尚未形成等因素,導(dǎo)致鈉離子電池在銷售渠道中價(jià)格優(yōu)勢(shì)并不明顯,總體來看,我國鈉離子電池商業(yè)化發(fā)展路徑亟待進(jìn)一步探索。2021-2024年主要電池平均價(jià)格走勢(shì)(元/Wh)約5.5億元0.7 2023年中國鈉離子GWh 電池實(shí)際出貨量按平均價(jià)格統(tǒng)計(jì)折合人民幣2.3.2
中國市場(chǎng)現(xiàn)狀:代表性廠商生產(chǎn)有望逐步起量企業(yè)名稱時(shí)間項(xiàng)目名稱項(xiàng)目狀態(tài)2022.7阜陽海鈉全球首條GWh級(jí)鈉離子電池生產(chǎn)線(一期1GWh)2022年7月29日產(chǎn)線落成;同年11月29日,產(chǎn)品下線。中科海納2022.9山西陽泉全球首批量產(chǎn)1GWh鈉離子電芯生產(chǎn)線正式投運(yùn)2024.3四川邛崍中科海鈉鈉離子正負(fù)極及電池生產(chǎn)基地項(xiàng)目項(xiàng)目簽約落地眾鈉能源2023.11眾鈉能源廣德尋鈉鈉離子電池年產(chǎn)20GWh鈉離子電池電芯及10GWh鈉離子電池系統(tǒng)項(xiàng)目開工建設(shè)多氟多新能源2024.6多氟多廣西寧福5GWh鈉電池及鈉電池材料項(xiàng)目項(xiàng)目備案興儲(chǔ)世紀(jì)2024.7興儲(chǔ)世紀(jì)5GWh/年鈉離子電池項(xiàng)目加速推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè),即將進(jìn)入交付階段科翔股份2024.7廣東惠州大亞灣科翔8GWh鈉離子儲(chǔ)能電池及相關(guān)產(chǎn)品項(xiàng)目(科翔股份鈉能產(chǎn)業(yè)園)項(xiàng)目建設(shè)持續(xù)推進(jìn)從國內(nèi)代表性廠商的產(chǎn)線布局情況來看,鈉離子電池產(chǎn)能建設(shè)逐步進(jìn)入爆發(fā)期,目前已有近20家企業(yè)明確鈉離子電池產(chǎn)能規(guī)劃,部分企業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃達(dá)GWh級(jí),
并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品下線,表明中國鈉離子電池產(chǎn)業(yè)逐步進(jìn)入產(chǎn)品量產(chǎn)階段。中國鈉離子電池產(chǎn)線布局情況2.3.3
政策布局:由地方立項(xiàng)到全國統(tǒng)籌推進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展地方立項(xiàng)支持技術(shù)研究2019年,上海市《2019年度“科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”社會(huì)發(fā)展科技領(lǐng)域項(xiàng)目指南》提及支持鈉離子儲(chǔ)能電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及裝置研發(fā)應(yīng)用研究2018年,湖北省滄州市發(fā)布《關(guān)于組織申報(bào)新能源與智能電網(wǎng)裝備、新能源汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車、高端裝備制造發(fā)展專項(xiàng)項(xiàng)目的通知》支持鈉離子電池的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化國家統(tǒng)籌推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展2021年8月,國務(wù)院《對(duì)政協(xié)第十三屆全國委員會(huì)第四次會(huì)議第4815號(hào)<關(guān)于在我國大力發(fā)展鈉離子電池的提案>的答復(fù)》中表示大力支持鈉離子電池發(fā)展,加強(qiáng)相關(guān)政策規(guī)劃布局。2021年7月,國家發(fā)改委《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》支持鈉離子電池技術(shù)開展規(guī)模化試驗(yàn)示范重點(diǎn)政策促產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展2023年1月,工信部《工業(yè)和信息化部等六部門關(guān)于推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》加快鈉離子電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系研究2022年3月,工信部《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》支持開展鈉離子電池關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)從政策支持來看,
我國鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步于地方項(xiàng)目,
目前已進(jìn)入全國統(tǒng)籌推進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的階段,
地方亦針對(duì)性出臺(tái)政策深化布局鈉電核心技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用。全國重點(diǎn)省市鈉離子電池政策布局情況2.3.4
中國區(qū)域市場(chǎng)情況:江蘇省現(xiàn)有產(chǎn)能規(guī)模最大資料來源:
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前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理050100150200250300350400安徽湖北山東江蘇貴州新疆內(nèi)蒙古湖南河南河北浙江廣西四川江西甘肅吉林山西廣東重慶云南江蘇江西山西河南安徽湖南
廣東從全國鈉電項(xiàng)目投產(chǎn)區(qū)域分布情況來看,截至2023年,
江蘇省為我國現(xiàn)有產(chǎn)能規(guī)模最大的省份,
產(chǎn)能占據(jù)全國鈉電現(xiàn)有產(chǎn)能的45%。從2023年中國各省市鈉電項(xiàng)目投資情況來看,
安徽省以超過350億元的投資額位列首位,表明安徽省未來有望在鈉電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高速發(fā)展。截至2023年中國鈉電項(xiàng)目投產(chǎn)區(qū)域分布情況(%) 2023年中國分省市鈉電項(xiàng)目投資情況(億元)2.3.5
國內(nèi)投融資活動(dòng):鈉電產(chǎn)業(yè)逐步成為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象資料來源:
電池網(wǎng)
IT
桔子
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理2018年以來,
鈉離子電池產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展成為我國資本市場(chǎng)關(guān)注的重點(diǎn)之一,創(chuàng)投融資活動(dòng)持續(xù)活躍,投融資事件數(shù)量從2018年的三起上升至2023年的56起,
其中,中科海納、零壹肆、珈鈉能源等廠商均為資本市場(chǎng)的重點(diǎn)投資對(duì)象。2018-2024年中國鈉離子電池投融資事件數(shù)量(起) 2024年鈉離子電池代表性投融資事件6050403020100時(shí)間企業(yè)名稱主營業(yè)務(wù)融資輪次融資金額投資方2024.6零壹肆鈉離子電池核心材料與電芯研發(fā)生產(chǎn)股權(quán)融資/華創(chuàng)巨安2024.5鈉離子電池電芯、儲(chǔ)Pre-A輪數(shù)億元松禾資本2024.1天使輪/深圳聯(lián)道資產(chǎn)湖鈉能源能電池及系統(tǒng)的研發(fā)生產(chǎn)2024.5天鈉科技鈉離子電池正負(fù)極材天使+輪廬江天使股權(quán)投資2024.2料天使+輪阜陽福和天使投資基金2025.5中科海納新一代儲(chǔ)能體系鈉離子電池股權(quán)融資三峽基金2024.3珈鈉能源鈉離子電池材料A輪數(shù)億元自貢高投、相城金控、順為資本、超威集團(tuán)2024.5湖鈉能源鈉離子電池電芯、儲(chǔ)能電池及系統(tǒng)的研發(fā)生產(chǎn)Pre-A輪數(shù)億元松禾資本鈉離子電池整體工藝流程與鋰電池類似,總體分為原材料制備、電極制備、電池裝配、成品檢測(cè)等步驟,其中電極制備為鈉離子電池生產(chǎn)工藝流程的重點(diǎn),涉及生產(chǎn)工藝中的多個(gè)核心環(huán)節(jié)。2.4.1
技術(shù)進(jìn)展:鈉離子電池工藝流程概述確定生產(chǎn)需求混料涂布輥壓溶劑回收真空干燥模切疊片/卷繞電芯裝配真空干燥注液、封口化成分容模組裝配電池組裝配及測(cè)試鈉離子電池成品電極制備重點(diǎn)環(huán)節(jié)2.4.2
正極材料工藝路線:主要分為四大類過渡金屬氧化物可分為層狀和隧道狀過渡金屬氧化物,層狀金屬氧化物是當(dāng)前主流的正極材料能力密度高 循環(huán)性能差普魯士藍(lán)類似物普魯士藍(lán)類化合物,晶體結(jié)構(gòu)為面心立方,過渡金屬離子與氰化根形成六配位,堿金屬離子處于三維通道結(jié)構(gòu)和配位孔隙中較好的電化學(xué)性能具備成本低穩(wěn)定性好生產(chǎn)對(duì)水敏感聚陰離子類化合物聚陰離子類化合物主要分為:橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸鹽、NASCICON化合物和磷酸鹽化合物熱穩(wěn)定性好循環(huán)壽命好能量密度低導(dǎo)電性差非晶態(tài)材料也叫無定形或玻璃態(tài)材料,是固體中的原子不按照一定的空間順序排列的固體,原子排布上表現(xiàn)為長(zhǎng)程無循環(huán)性能好電導(dǎo)率低能量密度好 穩(wěn)定性和耐酸堿性差
序、短程有序 資料來源:
《鈉離子電池關(guān)鍵電極材料研究進(jìn)展》前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理正極路線主要包括過渡金屬氧化物、聚陰離子型化合物、普魯士化合物和非晶態(tài)材料四種路線。其中過渡金屬氧化物和普魯士化合物為企業(yè)生產(chǎn)的重點(diǎn)關(guān)注路線,其中,中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源和Faradion重點(diǎn)關(guān)注過渡金屬氧化物工藝路線,而寧德時(shí)代、星空鈉電和Natron
Energy等代表廠商則更加側(cè)重于關(guān)注普魯士化合物的工藝路線。鈉離子電池正極材料工藝路線對(duì)比材料 說明 優(yōu)勢(shì) 劣勢(shì)2.4.3
負(fù)極材料工藝路線:硬碳負(fù)極商業(yè)化進(jìn)展順利維度石墨硬碳軟碳原料天然石墨/瀝青/石油焦樹脂/瀝青/生物質(zhì)瀝青/煤基碳化溫度2500-3000℃<1500℃1000-1500℃比容量/(mAh/g)儲(chǔ)鋰?yán)碚撝?72;儲(chǔ)鈉容量35儲(chǔ)鈉理論值530儲(chǔ)鈉222快充性能3C>10C10C循環(huán)性能較高高高溫下快速下降安全較高高高鈉離子電池的負(fù)極材料包括金屬化合物、碳基材料、合金材料和非金屬元素。其中,碳基材料因其來源廣泛、鈉儲(chǔ)存能力強(qiáng),已成為鈉離子電池當(dāng)前負(fù)極材料的重點(diǎn)研發(fā)方向。由于硬碳負(fù)極具有優(yōu)異的快充、高容量性能,目前已成為商業(yè)化進(jìn)展最為順利的負(fù)極材料。鈉離子電池負(fù)極材料工藝路線對(duì)比電解液負(fù)責(zé)離子在正負(fù)極之間的傳輸,
對(duì)鈉離子電池的能量密度、循環(huán)壽命和倍率性能產(chǎn)生直接影響,
因此在鈉離子生產(chǎn)工藝的改進(jìn)中起到了重要作用。電解液的主要構(gòu)成包括溶質(zhì)、溶劑和添加劑,其中,由于鈉鹽具有良好的離子導(dǎo)電率,因此溶質(zhì)以鈉鹽為主。2.4.4
電解液工藝路線:溶質(zhì)以鈉鹽為主資料來源:
《有機(jī)電解液在鈉離子電池中的研究進(jìn)展》
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理鈉離子電解液的構(gòu)成分類分解溫度(℃)溫度℃(質(zhì)量損失%)強(qiáng)酸電導(dǎo)率(mS/cm)NaPF6302400(8.14)7.98NaClO4472500(0.09)6.4NaTFSI263400(3.21)6.2NaFTFSI160300(2.75)——NaFSI122300(16.15)——溶劑溶質(zhì)添加劑通常以鈉鹽為主,需要具有良好的溶解度和離子導(dǎo)電率主要包括酯類(如碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯)和醚類(如乙二醇二甲醚、二氧戊環(huán))溶劑,或通過兩者混合優(yōu)化溶劑的性能用于改善電解液性能,如提高電池的安全性等鈉離子電池用鈉鹽主要指標(biāo)分析2.4.5
行業(yè)技術(shù)投入現(xiàn)狀:研發(fā)投入規(guī)模高增2018-
2023年期間,中國鈉離子電池行業(yè)相關(guān)廠商研發(fā)投入規(guī)模呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì),并保持較高增速;研發(fā)投入強(qiáng)度呈波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì),2023年,
中國鈉離子電池行業(yè)研發(fā)投入規(guī)模達(dá)557.19
億元。研發(fā)人員方面,2023年,中國鈉離子電池行業(yè)相關(guān)上市企業(yè)平均研發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模達(dá)到1055人,表明中國鈉離子電池行業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模正進(jìn)一步壯大。2018-2024年中國鈉離子電池行業(yè)研發(fā)投入現(xiàn)狀(億元,%) 2018-2023年中國鈉離子電池行業(yè)研發(fā)人員情況(人,%)注:
為通過鈉離子電池概念股財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到557.195.520123456701002003004005006002018 2019 2020 2021行業(yè)研發(fā)投入力度(億元)2022 2023 2024H1行業(yè)研發(fā)投入強(qiáng)度(
)105516.862018161412108642002004006008001000120020182019 2020研發(fā)人員數(shù)量(人)2021 2022 2023研發(fā)人員占比(
)注:
研發(fā)投入力度為行業(yè)上市企業(yè)研發(fā)投入總額,研發(fā)投入強(qiáng)度為行業(yè)研發(fā)投入占營業(yè)收入的比重。根據(jù)incoPat數(shù)據(jù),
2011
-2024
期間,中國鈉離子電池專利申請(qǐng)及公開數(shù)量呈波動(dòng)上升趨勢(shì),
2023年,中國鈉離子電池鈉離子電池專利申請(qǐng)數(shù)量為3446項(xiàng),中國鈉離子電池專利申請(qǐng)進(jìn)入爆發(fā)階段;申請(qǐng)機(jī)構(gòu)方面,截至2024年10月,中南大學(xué)為鈉離子電池領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)規(guī)模最大的機(jī)構(gòu),共有410
項(xiàng)相關(guān)專利申請(qǐng)記錄。2.4.6
科研創(chuàng)新現(xiàn)狀:專利申請(qǐng)進(jìn)入爆發(fā)階段36220500100015002000250030002011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024申請(qǐng)專利數(shù)量 公開專利數(shù)量注:
專利統(tǒng)計(jì)時(shí)間截至2
0
2
4
年10
月12
日;廣東邦普循環(huán)科技有限公司及湖南邦普循環(huán)科技有限公司為共同申請(qǐng)人,因此統(tǒng)一作統(tǒng)計(jì)資料來源:
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前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理2011-2024年中國鈉離子電池專利申請(qǐng)-公開數(shù)量(項(xiàng))4000344635004100 50100150200250300350400
450中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所華中科技大學(xué)深圳珈鈉能源科技有限公司北京理工大學(xué)江蘇正力新能電池技術(shù)有限公司邦普循環(huán)科技有限公司(廣東、湖南)溧陽中科海鈉科技有限責(zé)任公司寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司陜西科技大學(xué)中南大學(xué)截至2024年中國鈉離子電池專利申請(qǐng)機(jī)構(gòu)Top10(項(xiàng))動(dòng)力領(lǐng)域,鈉離子電池主要在短距離純電動(dòng)汽車以及電動(dòng)兩輪車領(lǐng)域具有較為廣闊的潛在應(yīng)用潛力。2018-2023年期間,
我國純電動(dòng)汽車銷量呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),
2023年達(dá)668.5萬臺(tái),
與此同時(shí),兩輪電動(dòng)車銷量亦呈穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)。隨著鈉離子電池在動(dòng)力領(lǐng)域的滲透率提升,前瞻初步測(cè)算到2029年,中國動(dòng)力領(lǐng)域鈉離子電池需求前景將達(dá)到38GWh,
市場(chǎng)規(guī)模約為152億元。2.5.1
動(dòng)力領(lǐng)域場(chǎng)景需求:2029年需求規(guī)模有望突破150億元資料來源:
中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)
乘聯(lián)會(huì)
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中國自行車協(xié)會(huì)
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理020406080051015202024E 2025E 2026E2027E鈉離子電池潛在需求量(GWh)2028E 2029E折合市場(chǎng)規(guī)模(億元)-20020408000600040002000020182019 2020 2021中國兩輪電動(dòng)車銷量(萬輛)2018-2024年中國純電動(dòng)汽車銷量及增速(萬臺(tái),%)2024-2029年中國動(dòng)力領(lǐng)域鈉離子電池需求前景(GWh,億元)800668.5200600144.9815040 38 1604001005035 152 140200030 1200-502018 2019 2020 2021 2022 2023 2024.1-825 1002022 2023同比增長(zhǎng)(
)純電動(dòng)車銷量(萬臺(tái)) 銷量增速(
)2018-2023年中國兩輪電動(dòng)車銷量及增速(萬輛,%)2.5.2
儲(chǔ)能領(lǐng)域場(chǎng)景需求:中短期內(nèi)鈉電儲(chǔ)能規(guī)模有望快速增長(zhǎng)0%50%86.545%
45%40%35%30%25%20%15%10%5%1009080706050403020100201620232017
2018
2019
2020已投運(yùn)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模(GW)2021 2022同比增長(zhǎng)(%)當(dāng)前,儲(chǔ)能領(lǐng)域?yàn)槲覈c離子電池商業(yè)化應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域,2016-2023年期間,
中國儲(chǔ)能行業(yè)投運(yùn)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng),在2021年進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段。工信部提出,高性價(jià)比的鈉離子電池有望成為鋰離子電池的重要補(bǔ)充,尤其是在固定式儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)⒕哂辛己冒l(fā)展前景,綜合來看,中短期內(nèi)鈉電儲(chǔ)能規(guī)模有望快速增長(zhǎng),前瞻初步統(tǒng)計(jì)到2029年,
中國鈉電儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用規(guī)模將接近2500MWh。2016-2023年中國儲(chǔ)能行業(yè)已投運(yùn)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模增長(zhǎng)情況(GW,%) 2023-2029年中國鈉電儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)(MWh)420248805001000150020002500300020232024E2025E 2026E 2027E 2028E 2029E資料來源:
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前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理公司聚焦新一代儲(chǔ)能體系-鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn),重點(diǎn)產(chǎn)品為低成本、長(zhǎng)壽命、高安全、高能量密度的鈉離子電池產(chǎn)品,潛在應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋低速電動(dòng)車、規(guī)模儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、國家安全等,同時(shí),公司具備供應(yīng)鈉離子電池正負(fù)極材料與電解液產(chǎn)品的能力。2.6.1
重點(diǎn)企業(yè)布局:中科海納鈉離子軟包電池電池NaCP08/80/138鈉離子圓柱電池NaCR26650、大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng),可移動(dòng)式充電樁和低速電動(dòng)車等NaCR32138NaCR26700-ME35電動(dòng)兩輪車、便攜式家用儲(chǔ)能NaCR32140-ME12
電動(dòng)兩輪車&三輪車、便攜式家用儲(chǔ)能電芯NaCP50160118-ME80乘用車、場(chǎng)地車、通訊基站、家庭儲(chǔ)能NaCP73174207-ME240工程機(jī)械、工商業(yè)儲(chǔ)能、電力儲(chǔ)能材料以正極材料、負(fù)極材料、電解液為主產(chǎn)品類別型號(hào)應(yīng)用領(lǐng)域企業(yè)產(chǎn)品布局能量密度135Wh/kg;100%DOD循環(huán)1000次后容量保持率91%與現(xiàn)有鋰離子電池生產(chǎn)工藝兼容成本優(yōu)勢(shì)不明顯,有機(jī)體系存在安全隱患產(chǎn)品體系路線缺陷路線優(yōu)勢(shì)性能指標(biāo)01020304與企業(yè)聯(lián)合推動(dòng)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,重點(diǎn)推進(jìn)鈉電光伏儲(chǔ)能和汽車啟動(dòng)電池領(lǐng)域的發(fā)展資料來源:
公司官網(wǎng)
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理發(fā)展方向05企業(yè)技術(shù)路線Cu基層狀氧化物/煤基碳材料體系公司是全球領(lǐng)先的新能源創(chuàng)新科技公司,在電池材料、電池系統(tǒng)、電池回收等產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵領(lǐng)域擁有核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)及前瞻性研發(fā)布局,公司于2023年底實(shí)現(xiàn)了第一代產(chǎn)品的量產(chǎn),目前正推進(jìn)第二代產(chǎn)品開發(fā),著力推動(dòng)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化,發(fā)揮特定應(yīng)用場(chǎng)景使用優(yōu)勢(shì)。2.6.2
重點(diǎn)企業(yè)布局:寧德時(shí)代資料來源:
公司官網(wǎng)
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理時(shí)間具體事件2024年2月寧德時(shí)代披露公司正在開發(fā)能量密度為
200Wh/kg的第二代鈉離子電池2023年4月寧德時(shí)代鈉離子電池首發(fā)落地奇瑞車型。同時(shí),奇瑞將聯(lián)合寧德時(shí)代推出電池品牌“ENER-Q”。2023年2月寧德時(shí)代通過首創(chuàng)的AB電池系統(tǒng)集成技術(shù),實(shí)現(xiàn)鈉鋰混搭,提高電池系統(tǒng)的能量密度,使鈉離子電池應(yīng)用有望擴(kuò)展到500公里續(xù)航車型。2021年7月寧德時(shí)代發(fā)布其第一代鈉離子電池產(chǎn)品,一代電池
能量密度達(dá)160Wh/kg,2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)?;?企業(yè)鈉離子電池商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程普魯士藍(lán)類化合物/硬碳體系能量密度高達(dá)160Wh/kg;常溫下充電15分鐘,電量可達(dá)80%以上;在-20℃低溫環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了90%以上的放電保持率2023年已經(jīng)形成基本產(chǎn)業(yè)鏈側(cè)重鈉電池在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用,提升鈉離子電池的能量密度為公司當(dāng)前最為核心的研發(fā)目標(biāo)產(chǎn)品體系發(fā)展方向發(fā)展現(xiàn)狀性能指標(biāo)01020304企業(yè)技術(shù)路線2.6.3
重點(diǎn)企業(yè)布局:鈉創(chuàng)新能源資料來源:
公司官網(wǎng)
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理鐵酸鈉基正極材料濕法合成工藝路線公司年產(chǎn)4萬噸鈉離子電池電極材料項(xiàng)目于2024年7月竣工驗(yàn)收,將成為我國鈉離子電池正極材料最大的生產(chǎn)基地之一聚焦層狀過渡金屬層狀氧化物材料的性能優(yōu)化,提出了多功能改性策略,進(jìn)一步增強(qiáng)正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性產(chǎn)品體系發(fā)展現(xiàn)狀產(chǎn)能布局010203企業(yè)技術(shù)路線產(chǎn)品型號(hào) 特征 用途NFM系列型號(hào)NLO-02B超高功率特性,長(zhǎng)循環(huán)壽命,適用于高倍率應(yīng)用場(chǎng)景,如適應(yīng)高低溫環(huán)境。 啟停電源、叉車等領(lǐng)域。溫環(huán)境高性價(jià)比、高安全性,兼顧
適用應(yīng)用場(chǎng)景:電動(dòng)兩輪、三NFM系列
型號(hào)NLO-13T01
一定功率及壓實(shí),適應(yīng)高低
輪車等領(lǐng)域NFM系列
型號(hào)NLO-01T2長(zhǎng)循環(huán)壽命適用于能量型應(yīng)用場(chǎng)景,如高克容量,良好功率特性,
A0級(jí)及A00級(jí)新能源車、休閑用車等領(lǐng)域磷酸焦磷酸鐵鈉
型號(hào)
NPA-11T01高性價(jià)比,超長(zhǎng)循環(huán)壽命適用于儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景:如家儲(chǔ)工商業(yè)儲(chǔ)能、風(fēng)光儲(chǔ)能等領(lǐng)域硫酸鐵鈉系列
型號(hào)
NPA-01T1普魯士藍(lán)系列
型號(hào)
NPB-02A 壽命長(zhǎng)常溫和低溫長(zhǎng)循環(huán)性能優(yōu)異,該產(chǎn)品適用儲(chǔ)能型軟包、圓性價(jià)比高 柱、方形、刀片鈉離子電池高電壓、高能量密度、循環(huán)
適用于電動(dòng)汽車、工程機(jī)械、電動(dòng)重卡、大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)
域的動(dòng)力及儲(chǔ)能鈉離子電池。公司側(cè)重于鈉離子電池材料的研發(fā)與生產(chǎn),公司的正極材料及其電解液已經(jīng)在寧德時(shí)代、比亞迪、中興派能、南都電源、猛獅科技、捷威動(dòng)力、維科技術(shù)、超威科技、天能電池等20多家電池制造企業(yè)進(jìn)行驗(yàn)證,公司的圓柱型、軟包型鈉離子電池的性能已經(jīng)達(dá)到家用儲(chǔ)能、微型電動(dòng)車、移動(dòng)基站應(yīng)用要求。企業(yè)正極材料產(chǎn)品布局F4¥RWARDniJs?"s盡管鈉離子電池的原材料成本相對(duì)較低,但目前鈉離子電池理論成本優(yōu)勢(shì)尚未體現(xiàn)出來,出貨量及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不及預(yù)期。當(dāng)電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格在20元/Wh以下時(shí),
鈉離子電池目前的平均生產(chǎn)成本仍在三元鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池等競(jìng)品之上。3.1.1
成本挑戰(zhàn):當(dāng)前鈉電生產(chǎn)成本與理論成本仍存巨大差距2023年鈉離子、鋰離子、鉛酸電池生產(chǎn)成本對(duì)比(元/Wh
)電池級(jí)碳酸鋰均價(jià)與鋰離子電池均價(jià)走勢(shì)對(duì)比(萬元/噸,元/Wh)0.900.801.2060.000.700.60鈉離子電池理論成本:0.3-0.4元/Wh1.101.000.9050.0040.000.500.400.800.7030.000.6020.000.300.200.500.4010.000.100.302021.6 2022.1 2022.6 2023.1 2023.6 2024.1 2024.60.000.00三元鋰電池磷酸鐵鋰電池 鉛酸電池鈉離子電池三元鋰電池(元/Wh) 磷酸鐵鋰電池(元/Wh)電池級(jí)碳酸鋰(萬元噸)(右軸)資料來源:
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等
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理鈉離子的離子半徑比鋰離子大,且鈉的相對(duì)質(zhì)量比鋰大,
導(dǎo)致鈉離子電池在能量密度上存在天然劣勢(shì)。意味著在相同體積或重量的情況下,鈉電池儲(chǔ)存的能量要比鋰電池少。對(duì)動(dòng)力領(lǐng)域而言,直接關(guān)系到電動(dòng)車的續(xù)航里程;對(duì)于儲(chǔ)能領(lǐng)域而言,則關(guān)系到系統(tǒng)單位體積內(nèi)的儲(chǔ)能容量和效率。3.1.2
性能挑戰(zhàn):能量密度等性能與鋰電池存在差距160-200250100-150磷酸鐵鋰電池三元鋰電池鈉離子電池0 50磷酸鐵鋰電池100
150三元鋰電池200
250
300鈉離子電池鈉、鋰電池能量密度對(duì)比(W·h
/kg)鈉離子半徑小,在電極材料中的嵌入效率低,體積膨脹較大Li+Na+<鈉相對(duì)質(zhì)量大,每單位電池質(zhì)量的存儲(chǔ)能量少鈉離子電池的(體積/質(zhì)量)能量密度低自身元素特性限制033.1.3
配套挑戰(zhàn):產(chǎn)業(yè)鏈體系仍在逐步構(gòu)建中目前,鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈體系建設(shè)仍在推進(jìn)中,面臨材料供應(yīng)不穩(wěn)定、缺乏標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)設(shè)備、缺乏適配電子元器件、產(chǎn)品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題,給鈉離子電池規(guī)?;a(chǎn)與應(yīng)用帶來更高的壁壘與挑戰(zhàn)。010204規(guī)?;a(chǎn)與應(yīng)用挑戰(zhàn)未形成穩(wěn)定的材料供應(yīng)鏈目前,鈉電池大部分非活性物質(zhì)可借鑒鋰電池成熟的產(chǎn)業(yè)鏈,但核心的正負(fù)極材料和電解液等活性材料的規(guī)?;?yīng)渠道依然缺失。缺乏穩(wěn)定的材料供應(yīng)鏈,給鈉離子電池生產(chǎn)的成本控制、質(zhì)量控制、生產(chǎn)效率提升帶來挑戰(zhàn),進(jìn)而影響市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。產(chǎn)品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一由于鈉離子電池相關(guān)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚不完善,不同研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)采用的測(cè)試方法可能存在差異,這給鈉離子電池的性能評(píng)估和質(zhì)量控制帶來了困難。也導(dǎo)致產(chǎn)品在不同市場(chǎng)間流通時(shí)面臨額外的測(cè)試和認(rèn)證要求,增加了市場(chǎng)壁壘。缺乏標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)設(shè)備鈉離子電池的生產(chǎn)設(shè)備大多沿用改造自鋰離子電池生產(chǎn)線,缺乏專門為鈉離子電池設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)設(shè)備,限制了鈉離子電池生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性。缺乏適配的電子元器件欠缺配套鈉離子電池產(chǎn)品特性的專用充電器,缺少匹配鈉電池放電特性的控制器,缺少匹配鈉電池模組和系統(tǒng)管理的BMS,鈉離子電池市場(chǎng)應(yīng)用需重新匹配適合其充放電特性的電子元器件。鈉離子電池作為一種新興技術(shù),在技術(shù)成熟度與市場(chǎng)認(rèn)可度方面均存在不足,這直接導(dǎo)致了其在市場(chǎng)應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)地位。碳酸鋰價(jià)格回落時(shí),企業(yè)和資本布局的熱情或?qū)⑾耍o鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展帶來更大挑戰(zhàn)。3.1.4
應(yīng)用挑戰(zhàn):競(jìng)爭(zhēng)地位被動(dòng),市場(chǎng)化路徑亟待探索技術(shù)成熟度不足當(dāng)前鈉離子電池的技術(shù)路線尚處于探索階段,
量產(chǎn)產(chǎn)品的正負(fù)極材料及電解液組合形式多樣,
各大生產(chǎn)商的技術(shù)方案呈現(xiàn)“
百家爭(zhēng)鳴”
的局面,
尚未有一種技術(shù)方案展現(xiàn)出明顯的“
主導(dǎo)”
地位。85競(jìng)爭(zhēng)地位較被動(dòng)正由于能量密度等性能的差距,導(dǎo)致鈉離子電池的應(yīng)用空間受碳酸鋰價(jià)格波動(dòng)的影響較大。當(dāng)碳酸鋰價(jià)格回落時(shí),鈉電池的“性價(jià)比”優(yōu)勢(shì)便迅速減弱,再加上技術(shù)進(jìn)展不如預(yù)期,企業(yè)和資本對(duì)鈉電池的熱情便會(huì)降溫,導(dǎo)致鈉離子電池應(yīng)用在與鋰離子電池的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中較為被動(dòng)。市場(chǎng)認(rèn)可度不足作為一種新興技術(shù),消費(fèi)者對(duì)鈉離子電池的性能、優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用場(chǎng)景了解有限,導(dǎo)致鈉離子電池在市場(chǎng)推廣和消費(fèi)者認(rèn)知方面還存在一定的困難,市場(chǎng)認(rèn)可度不足。針對(duì)鈉離子電池在制備成本、電池性能、材料供應(yīng)等方面的挑戰(zhàn),最主要的應(yīng)對(duì)策略是依托國家級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)、高校院所、整車企業(yè)等,實(shí)現(xiàn)技術(shù)研發(fā)瓶頸的突破,關(guān)鍵在于正負(fù)極材料、電解液的研發(fā)創(chuàng)新,以及生產(chǎn)工藝的優(yōu)化。3.2.1
應(yīng)對(duì)策略:技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新,生產(chǎn)工藝優(yōu)化提高能量密度重點(diǎn)通過研究高性能的鈉離子電池關(guān)鍵電極材料,使用具有較高理論比容量的金屬鈉作為負(fù)極,提高電池包成組效率等方式,提高鈉離子電池能量密度。延長(zhǎng)循環(huán)壽命重點(diǎn)通過固相法制備富鈉正極材料,采用硬碳作為鈉離子電池的負(fù)極材料,優(yōu)化電池的加工工藝等方式,延長(zhǎng)鈉離子電池循環(huán)壽命。提高熱穩(wěn)定性重點(diǎn)通過優(yōu)化電解液的材料和配方,探索在有機(jī)溶劑中具有良好溶解性的非氟化鹽以及固態(tài)電解質(zhì)的路徑,提高鈉電池的熱穩(wěn)定性等性能。降低制備成本重點(diǎn)通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高生產(chǎn)效率以及開發(fā)低成本的材料,實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),以降低鈉離子電池的制備成本。提高性能技術(shù)降本同時(shí),
需要國家持續(xù)重點(diǎn)支持,將政府和市場(chǎng)的作用有機(jī)結(jié)合,促進(jìn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)協(xié)同與配套完善,建立標(biāo)準(zhǔn)體系,推動(dòng)產(chǎn)品應(yīng)用示范,提升社會(huì)認(rèn)知度。3.2.2
應(yīng)對(duì)策略:完善產(chǎn)業(yè)配套,推動(dòng)應(yīng)用拓展完善產(chǎn)業(yè)配套與規(guī)范助力鈉電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展由行業(yè)內(nèi)的專家、學(xué)者以及企業(yè)代表共同參與研討鈉離子電池的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展;適時(shí)組成標(biāo)準(zhǔn)起草工作組,負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)編制工作;圍繞鈉離子電池產(chǎn)品規(guī)格、測(cè)試方法、安全要求等各維度制定國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范化建設(shè),建立國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系鼓勵(lì)儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心、短程電動(dòng)汽車等下游企業(yè)對(duì)鈉離子電池的應(yīng)用嘗試;推動(dòng)鈉離子電池在不同規(guī)模、不同場(chǎng)景的示范項(xiàng)目和推廣應(yīng)用,培育市場(chǎng)對(duì)鈉離子電池的需求。推動(dòng)應(yīng)用示范,進(jìn)一步拓展需求場(chǎng)景加強(qiáng)論證和統(tǒng)籌規(guī)劃,做好頂層設(shè)計(jì),保障科技創(chuàng)新發(fā)展;加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)創(chuàng)新組織建設(shè),促進(jìn)行業(yè)新型通用技術(shù)的轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和首次商業(yè)化應(yīng)用,對(duì)產(chǎn)能布局進(jìn)行積極引導(dǎo);加大鈉離子電池應(yīng)用普及宣傳,提升社會(huì)認(rèn)知度。加強(qiáng)政策支持與引導(dǎo),提高消費(fèi)者認(rèn)知引導(dǎo)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)動(dòng),協(xié)同推進(jìn)鈉離子電池正負(fù)極、電解液等材料研發(fā),推動(dòng)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化;加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的合作,加快形成穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系;支持鈉離子電池標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)設(shè)備、適配電子元器件的研發(fā)生產(chǎn)與應(yīng)用推廣。完善產(chǎn)業(yè)鏈配套,加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同F(xiàn)f?RWARDriiJl?4.2té'tì??f?ü??xis$<
i??fè*5B?la"?$'tì%J?根據(jù)碳酸鋰的歷史價(jià)格走勢(shì),
未來兩三年仍將是鋰價(jià)的低價(jià)周期,
期間鈉離子電池難以取得成本優(yōu)勢(shì)。然而,這也正是鈉離子電池練‘內(nèi)功’的發(fā)展窗口期。推動(dòng)低成本、高密度、長(zhǎng)壽命、高穩(wěn)定鈉離子電池技術(shù)研發(fā),必然是未來鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的長(zhǎng)期攻關(guān)方向。4.1
技術(shù)研發(fā)趨勢(shì):致力于實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)性能與成本的均衡提升正極材料:層狀氧化物、普魯士藍(lán)化合物以及聚陰離子化合物是目前公認(rèn)的三大主流鈉離子電池正極方案,三者各有優(yōu)劣勢(shì)。但由于層狀氧化物在比容量(決定電池能量密度)上的額顯著優(yōu)勢(shì),其被認(rèn)為是正極材料突破能量密度的首選。負(fù)極材料:硬碳是當(dāng)前的絕對(duì)主流,但無法突破能量密度限制;合金類負(fù)極材料通過化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)鈉機(jī)制大幅提升比容量,是解決鈉離子電池能量密度較低問題的未來理想選擇。電解液:N
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