2022年鈉離子電池全景速覽

2022年鈉離子電池全景速覽

一、政策：國家政策的支持將快速推動鈉離子電池的發(fā)展由于鋰資源供不應(yīng)求，鋰電池價格上漲趨勢明顯，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(chǎn)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(shù)和核心技術(shù)裝備攻關(guān)。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(shù)。二、發(fā)展現(xiàn)狀：鋰電池價格上漲，推動鈉離子電池需求量的增加2010年，隨鋰離子電池研究和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)趨于成熟，以及對鋰資源的擔憂，鈉離子電池的研究和產(chǎn)業(yè)化進程，進入復(fù)興時期。數(shù)據(jù)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(dǎo)致鋰離子電池原材料成本較高，價格上漲趨勢明顯，對鈉離子電池發(fā)展起到一定的推動作用，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。三、企業(yè)格局：企業(yè)重視產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)投入，鈉離子電池技術(shù)得到一定突破從鈉離子電池研發(fā)情況來看，寧德時代為平衡資源、成本及碳足跡等潛在問題，開發(fā)鈉離子電池，目前，已經(jīng)發(fā)布了第一代鈉離子電池，為了充分發(fā)揮鈉離子電池的優(yōu)勢，迎合市場的需要，該企業(yè)加大了研發(fā)投入力度，促進鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，進一步提高能量密度及綜合性能。鵬輝能源是基于鈉成本和資源優(yōu)勢，研發(fā)高性能鈉離子電池，目前，已經(jīng)能實現(xiàn)小批量生產(chǎn)，未來將進一步提升鈉離子電池的能量密度、循環(huán)壽命及低溫性能，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。四、發(fā)展趨勢：隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷提升，鈉離子電池未來發(fā)展前景廣闊由于鈉離子半徑要比鋰離子大70%，導(dǎo)致鈉離子電池能量密度不足，為此，相關(guān)企業(yè)紛紛加大研發(fā)投入力度，鈉離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵問題被逐漸攻克，前期制約鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的正負極材料均已實現(xiàn)技術(shù)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)模化量產(chǎn)，未來隨著我國儲能市場累計裝機規(guī)模持續(xù)增長以及電動車的不斷發(fā)展，鈉離子電池的需求量將不斷增加，未來市場規(guī)模將會不斷擴大。關(guān)鍵詞：鈉離子電池、鋰電池、研發(fā)投入、發(fā)展趨勢一、政策：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(yīng)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(chǎn)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(shù)和核心技術(shù)裝備攻關(guān)。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(shù)。在2021年發(fā)布的《關(guān)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(chǎn)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、軍事等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的關(guān)鍵支撐之一。二、發(fā)展現(xiàn)狀：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(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的速度不及鋰離子電池，但近年來學術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)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(yīng)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(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)趨于成熟，以及對鋰資源的擔憂，鈉離子電池的研究和產(chǎn)業(yè)化進程，進入復(fù)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(chǎn)業(yè)鏈，疊加鋰價在2021年底-2022年年初快速上漲，引發(fā)全產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)量快速增長，導(dǎo)致鋰離子電池產(chǎn)能的提升，從而出現(xiàn)碳酸鋰價格飛漲的局面。數(shù)據(jù)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用。數(shù)據(jù)顯示，近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的收入水平的提高，兩輪電動車的產(chǎn)銷量整體呈現(xiàn)上漲趨勢，其中產(chǎn)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(chǎn)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(guān)鍵原料,已經(jīng)成為新一代儲能電池研究的熱點，在快速發(fā)展的儲能領(lǐng)域，鈉離子電池有望成為重要的技術(shù)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，其市場價格走勢不斷下降，從2017年的7.14億元/GWh下降到2021年的6.66億元/GWh。目前，我國鈉離子電池處于發(fā)展前期，還未形成基本的產(chǎn)業(yè)鏈。從專利申請量來看，在2017-2021年間，中國鈉離子電池專利申請量整體上處于上升趨勢，其中2020年受疫情影響，鈉離子電池的申請量有小幅下降，較2019年減少33項，根據(jù)IP管家統(tǒng)計，2022年1-11月的申請量達到了1379項，可見，鈉離子電池逐步受到各方面的重視，未來市場占有率也將逐步提升。三、企業(yè)格局：企業(yè)重視產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)投入，鈉離子電池技術(shù)得到一定突破鈉離子電池作為一種新的電池技術(shù)路線，吸引眾多鋰離子電池企業(yè)入場布局，其中布局鈉離子電池技術(shù)的公司就有寧德時代、鵬輝能源等等。從企業(yè)營業(yè)收入來看，寧德時代營業(yè)收入在2017-2021年間呈現(xiàn)逐年上升的走勢，其中2021年漲幅最大，主要是因為業(yè)務(wù)規(guī)模增長、產(chǎn)銷量提升帶動營業(yè)收入相應(yīng)增長，而毛利率受部分原材料價格上漲的緣故，則處于不斷下降的狀態(tài)。鵬輝能源營業(yè)收入整體也處于不斷增長的狀態(tài)，但是增長幅度與寧德時代相比較低，其毛利率雖然整體處于下降趨勢，但是在2019年有明顯的上升趨勢，這主要受公司ETC業(yè)務(wù)快速增長，帶動了企業(yè)毛利率的從研發(fā)投入來看，寧德時代的研發(fā)投入從2018年的19.91億元增加到2021年的76.91億元，其中2021年研發(fā)費用占總營業(yè)收入的比重達到了5.90%；鵬輝能源的研發(fā)投入整體處于小幅上升的狀態(tài)，到2021年研發(fā)投入為2.46億元，占總營業(yè)收入的比重達到了4.33%。由于兩家公司高度重視產(chǎn)品和技術(shù)工藝的研發(fā)，隨著鋰電池行業(yè)發(fā)展受限，對于作為替代品的鈉離子電池來說，將會受到企業(yè)的重視，大力推動該產(chǎn)品的發(fā)展。從鈉離子電池研發(fā)情況來看，寧德時代為平衡資源、成本及碳足跡等潛在問題，開發(fā)鈉離子電池，目前，已經(jīng)發(fā)布了第一代鈉離子電池，為了充分發(fā)揮鈉離子電池的優(yōu)勢，迎合市場的需要，該企業(yè)加大了研發(fā)投入力度，促進鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，進一步提高能量密度及綜合性能。鵬輝能源是基于鈉成本和資源優(yōu)勢，研發(fā)高性能鈉離子電池，目前，已經(jīng)能實現(xiàn)小批量生產(chǎn)，未來將進一步提升鈉離子電池的能量密度、循環(huán)壽命及低溫性能，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。四、發(fā)展趨勢：隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷提升，鈉離子電池未來發(fā)展前景廣闊1、鈉離子電池生產(chǎn)技術(shù)不斷成熟，規(guī)模量產(chǎn)有望實現(xiàn)由于鈉離子電池的結(jié)構(gòu)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(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，極大的簡化鈉離子電池的生產(chǎn)工序。但是由于鈉離子半徑要比鋰離子大70%，導(dǎo)致鈉離子電池能量密度不足，為此，相關(guān)企業(yè)紛紛加大研發(fā)投入力度，鈉離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵問題被逐漸攻克，前期制約鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的正負極材料均已實現(xiàn)技術(shù)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)模化生產(chǎn)。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(chǎn)業(yè)化進程的加速。2、鈉離子電池前景廣闊，跨界企業(yè)加速布局目前，我國鋰離子電池受原材料影響價格猛漲，相關(guān)企業(yè)成本增加導(dǎo)致盈利減少，為此，鋰電池相關(guān)企業(yè)選擇性價比較高的鈉離子電池來替代鋰離子電池發(fā)展。在資源方面，我國鈉資源儲量豐富，分布廣泛，與鋰資源相比能很好的減少對國外資源的需求。在價格方面，由于鈉離子電池正極用銅鐵錳，負極用無煙煤做的碳，整體電芯成本低于鋰電池，并不會像鋰離子電池一樣受到原