全球鋰資源分布不均、寡頭壟斷分析

全球鋰資源分布不均、寡頭壟斷

由于鈉離子電池的結構和工作原理基本與鋰離子電池相同，因此，鈉離子電池可以借鑒鋰離子電池的產業(yè)化經驗，極大的簡化鈉離子電池的生產工序。但是由于鈉離子半徑要比鋰離子大70%，導致鈉離子電池能量密度不足，為此，相關企業(yè)紛紛加大研發(fā)投入力度，鈉離子電池應用的關鍵問題被逐漸攻克，前期制約鈉離子電池產業(yè)化的正負極材料均已實現(xiàn)技術突破，層狀氧化物正極+碳基負極+有機電解液體系的鈉離子電池即將邁入到商業(yè)化階段，有望實現(xiàn)規(guī)?；a。同時，鈉離子電池的原材料成本相對于鋰離子電池具有天然的優(yōu)勢，尤其是在碳酸鋰價格處于高位的情況更為顯著，鋰離子電池成本居高不下將推動鈉離子電池產業(yè)化進程的加速。全球鋰資源分布不均、寡頭壟斷全球鋰資源分布高度集中，形成寡頭壟斷局面，2020年，73%鋰資源分布在北美洲和南美洲，其他地區(qū)如大洋洲（8%）、亞洲（7%）、歐洲（7%）和非洲（5%）則分布較少。關于促進儲能技術與產業(yè)發(fā)展的指導意見2017年10月11日，《關于促進儲能產業(yè)與技術發(fā)展的指導意見》（簡稱《指導意見》）正式發(fā)布?！吨笇б庖姟肥俏覈笠?guī)模儲能技術及應用發(fā)展的首個指導性政策，由國家能源局科技司牽頭，電力司、新能源司、市場監(jiān)管司參加的起草工作小組和20位專家組成的專家咨詢組，委托中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟牽頭，中科院工程熱物理所、中科院物理所、中國電科院、清華大學等具體負責相關研究工作。隨著《指導意見》的頒發(fā)與落實，以及儲能技術的迅猛發(fā)展、成本不斷下降、電力市場改革的推進，儲能技術與產業(yè)應用未來的前景無疑將越來越廣闊?！吨笇б庖姟窂拇龠M儲能技術與產業(yè)發(fā)展的總體要求、重點任務和保障措施三個方面提出了指導性意見，為全面促進儲能技術與產業(yè)發(fā)展提供了政策依據?！吨笇б庖姟愤€指出，近年來，我國儲能呈現(xiàn)多元發(fā)展的良好態(tài)勢：抽水蓄能發(fā)展迅速；壓縮空氣儲能、飛輪儲能，超導儲能和超級電容，鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等儲能技術研發(fā)應用加速；儲熱、儲冷、儲氫技術也取得了一定進展。我國儲能技術總體上已經初步具備了產業(yè)化的基礎。加快儲能技術與產業(yè)發(fā)展，對于構建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源產業(yè)體系，推進我國能源行業(yè)供給側改革、推動能源生產和利用方式變革具有重要戰(zhàn)略意義，同時還將帶動從材料制備到系統(tǒng)集成全產業(yè)鏈發(fā)展，成為提升產業(yè)發(fā)展水平、推動經濟社會發(fā)展的新動能。國家有關部門積極推動新型電池發(fā)展國家有關部門高度重視新型電池產業(yè)發(fā)展，從加強行業(yè)管理、統(tǒng)籌產業(yè)規(guī)劃、支持技術創(chuàng)新、加快標準建設等角度出發(fā)，采取一系列措施促進新型電池產業(yè)健康有序發(fā)展。工信部長期以來積極推動新型電池產業(yè)發(fā)展。一是制定發(fā)布《信息產業(yè)發(fā)展指南（2016—2020年）》，推動新型電池技術進步和創(chuàng)新升級，支持鈉離子電池、液流電池等新型電池產業(yè)發(fā)展。二是積極開展電池領域相關標準研制工作，推動將先進技術創(chuàng)新成果轉化為標準，規(guī)范和引領產業(yè)高質量發(fā)展。三是支持電池檢測平臺建設，指導組建國家動力電池制造業(yè)創(chuàng)新中心，統(tǒng)籌資源推動產業(yè)技術進步，支持新型正極材料等關鍵技術攻關和產業(yè)化。十三五期間，科技部通過國家重點研發(fā)計劃智能電網技術與裝備重點專項，對電池儲能相關技術進行了系統(tǒng)部署。其中，鈉基儲能電池技術作為重點支持方向之一，在高安全長壽命和低成本鈉基儲能電池的基礎科學問題研究等項目系列成果推動下進步顯著。近年來，財政部通過新能源汽車推廣應用補助等政策，帶動了新能源汽車動力電池產業(yè)蓬勃發(fā)展，推動新型電池產品技術水平迅速提高、成本迅速下降。從電池循環(huán)壽命來看，鈉離子電池遠高于鉛酸電池行業(yè)內一般以鈉/鋰電池滿充滿放的循環(huán)次數(shù)來計算循環(huán)壽命。在使用的過程中，離子電池內部會發(fā)生不可逆的電化學反應導致容量下降，比如電解液的分解，活性材料的失活，正負極結構的坍塌導致鋰離子嵌入和脫嵌的數(shù)量減少等等。通過科學實驗表明，更高倍率的放電會導致容量更快的衰減，如果放電電流較低，電池電壓會接近平衡電壓，能釋放出更多的能量。目前，鈉離子電池的循環(huán)壽命遠高于鉛酸電池，距離鋰電池還有些差距;低溫揮發(fā)率較高，為85%;每月自放電率低于鋰離子電池，為5%。國家正式提出研究開展鈉離子電池等新一代高能量密度儲能技術試點示范《十四五新型儲能發(fā)展實施方案》正式印發(fā)，國家正式提出研究開展鈉離子電池等新一代高能量密度儲能技術試點示范。方案提出，推動多元化技術開發(fā)。開展鈉離子電池、新型鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池、壓縮空氣、氫（氨）儲能、熱（冷）儲能等關鍵核心技術、裝備和集成優(yōu)化設計研究，集中攻關超導、超級電容等儲能技術，研發(fā)儲備液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池等新一代高能量密度儲能技術。突破全過程安全技術。突破電池本質安全控制、電化學儲能系統(tǒng)安全預警、系統(tǒng)多級防護結構及關鍵材料、高效滅火及防復燃、儲能電站整體安全性設計等關鍵技術，支撐大規(guī)模儲能電站安全運行。國家政策的支持將快速推動鈉離子電池的發(fā)展鈉離子電池，是一種二次電池，主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理相似。隨著我國新能源汽車呈現(xiàn)持續(xù)高速增長趨勢，對鋰離子電池需求較大，然而我國鋰資源十分有限，必然會出現(xiàn)鋰鹽供不應求的局面。為此，我國將大力發(fā)展在資源和成本上都更有優(yōu)勢的鈉離子電池，通過頒布多項政策來推動鈉離子電池的產業(yè)化進程。在2022年發(fā)布的《十四五可再生能源發(fā)展規(guī)劃》中，提出加強可再生能源前沿技術和核心技術裝備攻關。研發(fā)儲備鈉離子電池、液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池、鋰硫電池等高能量密度儲能技術。在2021年發(fā)布的《關于在我國大力發(fā)展鈉離子電池的提案》中，提到鋰離子電池、鈉離子電池等新型電池作為推動新能源產業(yè)發(fā)展的壓艙石，是支撐新能源在電力、交通、工業(yè)、通信、建筑等領域廣泛應用的重要基礎，也是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的關鍵支撐之一。從電池的安全性來看，鈉離子電池具有更好的熱穩(wěn)定性全球鋰電池起火事故頻出，電動車、儲能起火事故頻發(fā)，據不完全統(tǒng)計，2011-2021年全球共發(fā)生32起儲能電站起火爆炸事故，其中26起事故采用三元鋰離子電池。鈉離子電池電化學性能相對穩(wěn)定，熱失控過程中容易鈍化失活，安全實驗表現(xiàn)較鋰離子電池更好。目前，鈉離子電池已通過中汽中心的檢測，針剌時不冒煙、不起火、不爆炸，經受短路、過充、過放、擠壓等實驗也不起火燃燒。對比鋰離子電池起始自加熱溫度達到165℃，鈉離子電池則達到260℃：且在ARC測試中鈉離子電池最大自加熱速度顯著低于鋰離子電池，這些均表明鈉離子電池具有更好的熱穩(wěn)定性。鈉離子電池有望應用于儲能和動力兩個領域綜合鈉離子電池的電池容量性能、電池循環(huán)壽命和電池的安全性來看，未來鈉離子電池有望應用于儲能和動力兩個領域。在動力領域，鈉離子電池將在兩輪車和電動汽車兩個方面得到應用。在兩輪車領域，由于鈉離子電池有有能量密度相對較低、安全性比較高的特點，因此有望實現(xiàn)在對鉛酸電池的逐步替代。其中電動汽車方面，有望通過寧德時代發(fā)布的鈉離子電池與鋰離子電池集成系統(tǒng)的形勢得以應用。在儲能領域，2021年07月15日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布了《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》提出加快飛輪儲能、鈉離子電池等技術開展規(guī)?；囼炇痉?，以需求為導向，探索開展儲氫、儲熱及其他創(chuàng)新儲能技術的研究和示范應用。因此，在政策的推動下，鈉離子電池有望加快應用于電網側、用電側和發(fā)電側儲能。鋰電池價格上漲，推動鈉離子電池需求量的增加鈉離子電池的研發(fā)起步較早，產業(yè)化應用的速度不及鋰離子電池，但近年來學術研究和產業(yè)應用的熱度持續(xù)上升。在1967年，高溫鈉硫電池出現(xiàn)是鈉離子電池發(fā)展的萌芽時期，到1979年法國的Armand提出了搖椅式電池的概念后，由于鋰離子電池體系中應用較為廣泛的石墨負極儲鈉能力欠缺，對鈉離子電池的研究幾乎停滯。直至2000年加拿大Dahn等發(fā)現(xiàn)硬碳負極具備優(yōu)異的可逆儲鈉能力，學界才繼續(xù)推進。到2010年，隨鋰離子電池研究和產業(yè)鏈建設趨于成熟，以及對鋰資源的擔憂，鈉離子電池的研究和產業(yè)化進程，進入復興時期。直至2021年7月，寧德時代發(fā)布第一代鈉離子電池，宣布計劃2023年形成基本產業(yè)鏈，疊加鋰價在2021年底-2022年年初快速上漲，引發(fā)全產業(yè)鏈對互補、替代方案鈉離子電池的高度重視，涌現(xiàn)數(shù)十家推動鈉離子電池及原材料量產的企業(yè)。磷酸鋰是一種鋰離子電池電極材料，主要用于鋰離子電池。近年來由于我國電動汽車產量快速增長，導致鋰離子電池產能的提升，從而出現(xiàn)碳酸鋰價格飛漲的局面。數(shù)據顯示，我國磷酸鋰價格在2021年年末到2022年年初價格增長迅速，導致鋰離子電池原材料成本較高，價格上漲趨勢明顯，將使其在大規(guī)模儲能中的應用受到限制。同時，鋰元素的地殼豐度只有0．0065%，我國鋰資源十分短缺，大部分依賴于進口，而鈉元素的地殼豐度為2．74%，地域分布廣泛，我國的鈉資源較鋰資源相對豐富，成本低廉。為了防止國外對鋰資源的壟斷，我國將大力發(fā)展鈉離子電池，以替代鋰離子電池，在一定程度上緩解由于鋰資源短缺引發(fā)的儲能電池發(fā)展受限問題。因為能量密度的短板，鈉離子電池的應用尚出現(xiàn)在中高端的電動汽車上，在微型電動車及兩輪電動車上將率先應用。數(shù)據顯示，近年來，隨著經濟的快速發(fā)展，人們的收入水平的提高，兩輪電動車的產銷量整體呈現(xiàn)上漲趨勢，其中產量從2017年的3113萬輛增加到2021年的5443萬輛，銷售量從2017年的2943萬輛增加到2021年的4100萬輛。由于兩輪電動車產品價格較低，適合中、小型城市和縣鄉(xiāng)市場的用戶，未來市場空間廣闊，有利于促進鈉離子電池需求量的增長。當前電動兩輪車、A00級電動車受鋰離子電池價格上漲的影響，選擇性價比較高的鈉離子電池進行替代，隨著電動兩輪車、A00級電動車的不斷發(fā)展，鈉離子電池的需求量向好發(fā)展，同時，鈉離子電池可利用廉價的鈉鹽取代鋰鹽作為電池關鍵原料，已經成為新一代儲能電池研究的熱點，在快速發(fā)展的儲能領域，鈉離子電池有望成為重要的技術路線之一。在2017-2021年中，我國鈉離子電池供給量和需求量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，其市場價格走勢不