咨询热线

400-007-6266

010-86223221

钠离子电池行业发展进入新篇章,企业争相研发布局

钠离子电池工作原理与锂离子电池相似,具备性能和成本等多重优势

(一)钠离子电池工作原理与锂离子电池相似

钠离子电池(Sodium-ionbattery),是一种二次电池(充电电池),主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作,与锂离子电池工作原理相似,主要包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。钠电池主要通过Na+在电池正负极之间来回的脱出和嵌入来实现充放电过程。在充电时,Na+从正极材料脱出,经过电解液和隔膜嵌入到负极材料,此时,外电路中电子从负极流向正极。钠电池放电过程与充电过程相反。锂电池则是通过Li+在电池正负极之间来回的脱出和嵌入来实现上述过程,因此两者工作原理相似,均被称为“摇椅式电池”。

钠离子电池工作原理

<strong>钠离子电池工作原理</strong>

资料来源:《钠离子电池阻燃电解液研究》(喻妍),观研天下数据中心整理

根据观研报告网发布的《中国钠离子电池行业现状深度分析与发展前景研究报告(2022-2029年)》显示,在生产工艺方面,钠离子电池生产工序主要包括极片制作(制浆-涂布-辊压-模切)和电芯的组装(卷绕/叠片、入壳、封装、化成、分容),整体生产工艺与锂离子电池类似,仅在负极集流体上换用铝箔、以及配方调整。目前锂离子电池产线基本在调试之后可切换成钠离子电池产线,不需要额外设备投资。与锂离子电池类似,钠离子电池也可制成软包、圆柱、方壳形态。

钠离子电池生产工艺流程

1

资料来源:中科院物理所,观研天下数据中心整理

(二)钠离子电池具有性能和成本上的优势

目前根据最新的研究结果发现了钠离子电池的诸多优势。比如,在资源方面,钠资源储备丰富,正极上游材料价格低廉且稳定相比锂资源,钠资源非常丰富,地壳中钠是锂的423倍。钠资源更高的丰度保证了正极材料上游原材料价格的低廉。目前碳酸钠价格在0.3万元/吨左右,显著低于目前的碳酸锂的价格(50万元/吨左右)。

钠离子电池具备更优的安全性、放电性和工作温度区间。钠电池在放电的时候可以放电到0伏,不存在锂电池同情况下面临的安全问题;同浓度的钠盐电解液比锂盐电解液离子导电率更高,这决定了钠离子电池具有更优秀的快充性能;钠离子电池低温性能更优异,在-20℃低温环境中,也拥有88%以上的放电保持率。

钠离子电池能量密度指标已具备经济性。中科海纳、宁德时代等龙头研发的钠离子电池能量密度已经达到140-160Wh/kg水平。相较而言,磷酸铁锂电芯单体的能量密度在180Wh/kg左右。钠离子电池的能量密度接近磷酸铁锂水平,在对质量和能量密度不十分敏感的储能、低速车、两轮车等领域已经能够满足要求。

另外,钠离子电池正负极集流体均可使用价格便宜的铝箔相较于锂元素,钠离子和铝在低电位下不易发生合金化反应。这使得钠离子电池的负极集流体可替换为成本更具有优势的铝箔。因此,在成本上,钠离子电池相对锂离子电池更具优势。此外,钠离子的摩尔离子电导率更高,充电效率更高,因此钠离子电池具备更好的倍率性能,能够适应响应型储能和大规模供电的需求。

钠离子电池特性及优势

项目

钠离子电池

锂离子电池

三元

磷酸铁锂

地壳丰度

2.60%

锂:0.0017%;镍:0.008%;钴:0.002%

锂:0.0017%

资源保障

来源丰富,分布广泛,提炼简单

分布不均,锂集中在澳大利亚、南美等;镍集中在印尼、北美等;钴集中在刚果(金)、澳大利亚等

分布不均匀,我国已探明锂资源占全球6%

环境影响

较轻,氰化钠有毒

较轻,钴有毒

较轻

实际能量密度

140-160Wh/kg

240-280Wh/kg

150-180Wh/kg

循环次数

1000-5000次

3000-6000次

4000-8000次

热稳定性

较好

高镍较差

较好

低温性能

较好

较好

较差

电压平台

2.8-3.7V

4.2-4.5V

3.2V

其他优点

负极可用铝箔代替铜箔;快充不影响寿命

-

-

资料来源:观研天下数据中心整理

二、钠离子电池研究提速,行业发展进入新篇章

从锂离子电池的发展历程来看,钠离子电池的研究可以追溯到20世纪70年代,甚至早于锂离子电池的研究。虽然在1991年后锂离子电池的成功商业化吸引了大多数科学家的注意力,但钠离子电池的发展却从未停止,近10年来钠离子电池的相关研究更是迎来了井喷式增长。根据钠离子电池的发展特征,其发展历程大致可分为三个阶段:

第一阶段为1967-2010年,处于实验室研发阶段。钠电池与锂电池在研发初始阶段近乎同步。但相较于锂电池,钠电池由于钠元素本身的性能导致其能量密度较低,且其正负极材料研发进度慢于锂电池。因此锂电池率先于1991年进入商业化阶段,而钠电池也迎来了充分的技术储备期,长时间处于实验室研发阶段。

第二阶段为2011-2016年,开始出现钠电池示范产品。继2011年全球首家钠离子电池公司Faradion在英国成立后,钠离子电池公司不断涌现,钠电池示范产品逐渐进入大众视野。2015年钠离子软包电池示范,2016年小批量试制钠离子软包电池和圆柱电池。

第三阶段为2017年-至今,开始走向实用化应用阶段。2017年,国内首家钠离子电池公司中科海钠成立,同年国内实现了首辆钠离子电动自行车示范。2019年国内首座100kWh钠离子电池储能电站示范。2021年宁德时代发布第一代钠离子电池,同年全球首套1MWh钠离子电池光储充智能微网系统正式投入运行。在不断探索中,钠离子电池的应用场景和发展思路逐步清晰明了,开启实用化应用的新篇章。

钠离子电池发展历程

<strong>钠离子电池发展历程</strong>

资料来源:观研天下数据中心整理

三、企业争相研发布局,市场群雄并起

(一)国外:多家企业布局、进展成果显著

钠离子电池受到了国内外学术界和产业界的广泛关注,其相关研究迎来了爆发式增长。目前,国内外已有多家企业正在进行钠离子电池产业化的相关布局,并取得了重要进展。

国外布局钠电池领域的企业主要集中于英国、美国、法国、日本:

英国方面,Faradion公司于2011年成立,是较早布局钠电池技术研发及产业化的企业,已取得较为显著的研发成果。Faradion公司已研发出10AhNi基层状氧化物/硬碳软包电池样品,其能量密度可达140W·h/kg,在80%DOD循环寿命预测超过1000次。

美国方面,NatronEnergy公司研发出的高倍率普鲁士蓝对称水系钠电池在2C倍率下循环寿命可达10000次,但其体积能量密度仅为50W·h/L。

法国方面,NAIADES计划团体已研发出氟磷酸钒钠/硬碳18650电池,能量密度为90W·h/kg,在1C倍率循环次数达4000次。

日本方面,2020年日本布局钠电池领域的企业主要包括日本岸田化学、日本丰田、日本松下和日本三菱化学,其中日本岸田化学布局钠电池电解质材料开发,日本丰田布局钠电池正极材料开发,日本松下布局钠电池负极材料开发,日本三菱化学则积极推动与东京理工大学在钠电池领域的合作。

国外钠离子电池产业链布局

公司名称 布局
日本岸田化学 钠离子电池电解质材料开发
日本丰田 钠离子电池正极材料开发
日本松下 钠离子电池负极材料开发
日本三菱化学 氟磷酸钒钠/硬碳18650电池,90W·h/kg,1C倍率4000次容量保持率80%
法国NAIADES计划团体 Ni基层状氧化物/硬碳软包电池,140W·h/kg,80%DOD循环寿命预测超过1000次
英国Faradion公司 高倍率普鲁士蓝对称水系电池,50W·h/L,2C循环10000次
美国NatronEnergy公司 普鲁士白类正极研发制备与销售
瑞典ALTRIS公司 普鲁士蓝/硬碳材料开发

资料来源:观研天下数据中心整理

(二)国内:初创+传统并驱,产业化爆发在即

国内初创企业及传统锂电企业持续加码布局钠电池产业链。目前国内布局钠电池领域的初创企业主要包括中科海钠、众钠能源、钠创能源等;传统锂电企业主要包括宁德时代、贝特瑞、杉杉股份、天赐材料、多氟多、翔丰华、鹏辉能源等。上述企业积极布局钠电池正极材料、负极材料、电解液以及钠电池等。

正极材料方面,据不完全统计,目前已实现钠电池正极材料销售的企业包括容百科技、振华新材,其中容百科技已接到一些批量钠电池正极材料订单;振华新材正极材料已实现吨级产出与销售。目前已投产钠电池正极材料的企业包括众钠能源、华阳股份,其中众钠能源百吨级正极材料线已经于2022年3月份投产;华阳股份2000吨/年钠电池正极材料项目已于2022年3月投产。处于送样阶段的企业包括当升科技。具有中量试生产技术的企业为厦钨新能,已完成百公斤级的钠电材料试生产工作。此外,格林美已经做好批量生产钠离子电池材料的准备,七彩化学和美联新材共同投建年产18万吨电池级普鲁士蓝(白)项目,根据2022年11月22日公告,美联新材拟向全资子公司四川美联增资4.5亿元,并以该子公司为实施主体投资100亿元建设“年产230万吨新能源及高分子材料产业化建设项目”。百合花已掌握普鲁士蓝(白)核心技术。

钠电池正极材料企业布局情况

公司名称 布局情况
容百科技 已接到一些批量钠电池正极材料订单;公司规划2023年层状氧化物正极材料产能达3.6万吨/年,2025年达10万吨/年
振华新材 正极材料已实现吨级产出与销售
众钠能源 百吨级正极材料线已经于2022年3月份投产
华阳股份 2000吨/年钠电池正极材料项目已于2022年3月投产
当升科技 已完成新一代钠电池正极材料的工艺定型并向客户送样
七彩化学/美联新材 共同投资25亿元建设年产18万吨电池级普鲁士蓝(白)项目。公司为实施主体投资100亿元建设“年产230万吨新能源及高分子材料产业化建设项目”
格林美 在普鲁士蓝和层状氧化物等钠离子电池材料两大技术路线均已积累了相关产业技术并和多家下游客户正在认证;公司已经做好批量生产钠离子电池材料的准备
厦钨新能 已掌握钠离子电池正极层状材料中量试生产技术,钠电正极材料前驱体及材料开发已完成百公斤级的钠电材料试生产工作
钠创能源 已建成全球首套吨级铁酸钠基层状氧化物正极材料生产示范线,完成年产3000吨正极材料,正极材料已经在20余家电池制造企业进行验证
百合花 已掌握普鲁士蓝(白)核心技术

资料来源:企业公告,观研天下数据中心整理

负极材料方面,据不完全统计,目前布局钠电池负极材料的企业主要包括华阳股份、贝特瑞、杉杉股份、翔丰华、百合花等。其中华阳股份2000吨/年钠电池负极材料项目已于2022年3月投产;贝特瑞硬碳负极材料已开发至第五代,可应用于钠电池中;杉杉股份已拥有软硬碳方面的技术积累和量产能力;翔丰华高性能硬碳负极材料正在由相关客户测试中;百合花在进行钠离子电池正负极材料的研究开发。

钠电池负极材料企业布局情况

公司名称 布局情况
华阳股份 2000吨/年钠电池负极材料项目已于2022年3月投产
百合花 在进行钠离子电池负极材料的研究开发
贝特瑞 硬碳负极材料已开发至第五代,可应用于钠电池中,公司可量产的负极硬碳材料型号克容量主要是240、300、350、400mAh/g,处于小试转中试阶段的是450mAh/g
杉杉股份 已拥有软硬碳方面的技术积累和量产能力
翔丰华 高性能硬碳负极材料正在由相关客户测试中

资料来源:企业公告,观研天下数据中心整理

电解液方面,据不完全统计,目前布局钠电池电解液的企业主要包括钠创能源、天赐材料、多氟多、传艺科技等。其中钠创能源已完成5000吨电解液的生产工艺包设计,并在20余家电池制造企业进行验证;天赐材料已拥有钠电池电解液量产技术,且具备六氟磷酸钠量产能力;多氟多已具备年产千吨的六氟磷酸钠生产能力,且公司产品已实现批量生产销售;传艺科技于2022年9月8日发布公告称拟设立控股孙公司江苏传艺钠电新材料有限公司,并以其为投资主体拟

投资建设一期5万吨/年、二期10万吨/年的钠电池电解液项目。

钠电池电解液企业布局情况

公司名称 布局情况
钠创能源 5000吨电解液的生产工艺包设计,已经在20余家电池制造企业进行验证
天赐材料 已拥有钠电池电解液量产技术,产品已通过客户认可,且公司具备六氟磷酸钠量产能力
多氟多 已具备年产千吨的六氟磷酸钠生产能力,且公司产品已实现批量生产销售
传艺科技 公司发布公告称拟设立控股孙公司江苏传艺钠电新材料有限公司,并以其为投资主体拟投资建设一期5万吨/年、二期10万吨/年的钠电池电解液项目

资料来源:企业公告,观研天下数据中心整理

钠电池方面,据不完全统计,目前已具备GWh钠电池量产能力的企业包括中科海钠、华阳股份和多氟多,其中中科海钠1GWh钠电池生产线于2022年7月在安徽投产;华阳股份1GWh钠离子电芯生产线于同年9月投产,目前正积极推进1GWh钠离子电池PACK生产线项目,预计于2022年内投产;多氟多控股子公司焦作新能源已具备1GWh钠电池产能。目前拥有在建钠电池生产线的企业包括宁德时代和传艺科技,其中宁德时代已启动钠离子电池产业化布局,预计于2023年将形成基本产业链;传艺科技年产4.5GWh钠电池各生产设备及装置安装调试进展顺利,中试生产即将投产运行。此外,众钠能源、鹏辉能源、派能科技、维科技术均在积极布局钠电池领域。

钠电池企业入局情况

公司名称 产能 投产时间 项目进展
宁德时代 - 2013年 已启动钠离子电池产业化布局,2023年将形成基本产业链
中科海钠 1GWh 2022年7月 该生产线已于7月在安徽投产
传艺科技 4.5GWh 2023年初 各生产设备及装置安装调试进展顺利,中试生产即将投产运行
二期项目将根据一期项目进展情况和市场需求情况具体制定
众钠能源 - 2023年 形成覆盖正负极材料、电芯、PACK 及储能示范项目的中试布局
众钠能源 - 2023年 形成覆盖正负极材料、电芯、PACK 及储能示范项目的中试布局
鹏辉能源 - 2023年年底前 已做出钠离子电池样品(采用磷酸盐类钠正极与硬碳体系负极),6 月份进行中试
多氟多 1GWh - 控股子公司焦作新能源已具备 1GWh 钠电池产能
华阳股份 1GWh - 1GWh 钠离子电芯生产线已于2022 年9月投产;正积极推进1GWh 钠离子电池 PACK 生产线项目,预计于 2022 年内投产
派能科技 - - 已开发出了第一代钠离子电池产品并完成小试
维科技术 - - 处于建设期,没有产品下线亦没有向客户提供样品

资料来源:企业公告,观研天下数据中心整理

更多好文每日分享,欢迎关注公众号

【版权提示】观研报告网倡导尊重与保护知识产权。未经许可,任何人不得复制、转载、或以其他方式使用本网站的内容。如发现本站文章存在版权问题,烦请提供版权疑问、身份证明、版权证明、联系方式等发邮件至kf@chinabaogao.com,我们将及时沟通与处理。

我国燃料油行业进口依赖度高 外贸船燃市场发展空间较大

我国燃料油行业进口依赖度高 外贸船燃市场发展空间较大

2023年世界燃料油市场消费量约3.9亿吨。目前,亚太、中东为燃料油的主要消费地区,二者合占燃料油消费的63%;欧洲地区燃料油市场规模第三,约占14%,但由于欧盟在推进环保转型方面起到一定引领作用,预计未来欧洲地区燃料油市场占比将有所下降。

2024年09月12日
国内光伏产业迎来转型升级 新兴市场成为未来发展重点

国内光伏产业迎来转型升级 新兴市场成为未来发展重点

2024年7月9日,工信部电子司发布了《光伏制造行业规范条件(2024年本)》(征求意见稿)。新版《规范条件》主要有六方面修订,一是继续引导光伏企业减少单纯扩大产能的光伏制造项目,避免低水平重复扩张;二是提高部分技术指标要求;三是加强质量管理和知识产权保护;四是引导提升绿色发展水平;五是鼓励参与标准制(修)订工作;六是

2024年08月30日
我国海洋油气工程行业规模持续扩大 市场呈现“三足鼎立”态势

我国海洋油气工程行业规模持续扩大 市场呈现“三足鼎立”态势

经过近十年努力,我国深海油气工程建设取得历史性突破,以固定式深水海洋平台、全海式油气生产装备、海上施工装备技术为代表的深海油气工程建设一体化能力跃居世界先进水平,使我国一跃成为全球少数几个能够自主开发深水油气资源的国家之一。截止2023年,我国海洋油气工程行业市场规模约为298.78亿元,保持持续的增长态势。

2024年07月26日
我国水务行业供需矛盾加剧 供水能力建设发展空间大 智慧水务将为重要方向

我国水务行业供需矛盾加剧 供水能力建设发展空间大 智慧水务将为重要方向

根据国家统计局公布的数据,近年来,我国自来水生产和供应行业规模以上企业的营业收入和利润总额均呈上升趋势。2022年,我国水务行业市场规模约为4201.37亿元,预计2023年市场规模约为4380.16亿元。这是由于近两年阶梯式计价方式的持续铺开,部分高价水用量的提升带动了水务行业市场规模增速的加快。

2024年07月03日
我国锂电池回收行业:“白名单”再次扩容下市场及规模或更加规范和壮大

我国锂电池回收行业:“白名单”再次扩容下市场及规模或更加规范和壮大

2021年-2022年受动力电池原材料价格影响,2022年底发布的第四批年“白名单”企业数量出现翻倍增长,2023年11月发布的第五批次“白名单”企业数量更是一次增加27家。

2024年06月17日
固态电池产业技术全面进步 行业量产可期

固态电池产业技术全面进步 行业量产可期

固态电池的最大优势在于高安全性和高能量密度,此外在轻量化、循环寿命和工作温度范围等方面也具备优势,但是锂枝晶生长影响安全、离子传输困难导致动力性能差。目前材料成本约为1.5-2.5元/wh,产线仍需改造。

2024年05月22日
各国车企纷纷布局固态电池  eVTOL也成为固态电池发展新助推力

各国车企纷纷布局固态电池 eVTOL也成为固态电池发展新助推力

考虑到当前锂离子动力电池的复合增速与固态电池相对高成本的车型适配范围,预计2030年,量产全球锂离子固态/半固态电池商业化产能有望初见规模,届时固态锂电池对应的续航里程或可达到液态锂电池的2-3倍,追平燃油车续航力。

2024年05月21日
我国光伏运维行业:光伏装机量增长带动需求增加 集中式占比最大

我国光伏运维行业:光伏装机量增长带动需求增加 集中式占比最大

累计并网容量超过30GW的省、市、区有4个,江苏省3928万千瓦排名第三,河南省装机量3731.4万千瓦排名第四,浙江省装机量3356.6万千瓦排名第五,安徽省累计并网容量3223.1万千瓦排名第六。

2024年05月16日
微信客服
微信客服二维码
微信扫码咨询客服
QQ客服
电话客服

咨询热线

400-007-6266
010-86223221
返回顶部