钠离子电池是对锂电池技术路线的重要补充,下游应用场景与锂电池高度重叠,随着全产业链量产提速、成本下降,在储能、两轮车等领域有望实现对锂电池的替代,未来市场规模可达千亿元。超级电容器适合于短时大功率储能场景,在电网调频、混合储能和汽车领域前景广阔。
1、钠离子电池
1)应用现状。钠离子电池的出现是对现有锂电池技术的重要补充,将是锂电池之后率先实现产业化的电池,预计2023年进入商业化量产。钠和锂具有相似的电化学特性,且钠盐的储量丰富、成本低廉,钠离子电池具有环境友好、高低温下性能表现好以及安全性好等优势,钠离子电池在理论上是锂离子电池的优良替代品。在高锂价压制下,产业界对钠离子电池的量产替代需求更加迫切。从下游应用来看,钠电池与锂电池场景也高度重叠,尤其是在储能、两轮车、低速电动车、电动工具等领域的可替代性较强。根据中国电子技术标准化研究院报告,钠电池将主要应用于电动自行车、电动汽车(A0级、货车、电动公交)、储能等领域,其中两轮电动车有望成为最先落地的应用场景。2023年,两轮车应用方面雅迪、台铃、星恒先后发布钠电池产品,6月中旬奇瑞和江铃两款钠电池乘用车型进入工信部目录;从能量密度看,钠离子电池与三元锂电池有较大差距,但已逐步接近磷酸铁锂电池。钠荷质比、比容量、容量密度低于锂,使得钠离子电池的能量密度上限不及锂离子电池。宁德时代2021年推出的第一代钠离子电池单体能量密度达到160Wh/kg,预计2023年量产出货。2023年7月中国电子技术标准化研究院发布的“全国首批钠离子电池测评名单”中,17家送样测试企业的产品平均能量密度为104.1Wh/kg,排名居前四家企业的产品能量密度在120Wh/kg至130Wh/kg之间。目前三元锂电池单体能量密度可达到300Wh/kg,磷酸铁锂电池单体能量密度达到200Wh/kg,钠离子电池距离磷酸铁锂也还有一定差距。如宁德时代规划中的第二代钠离子电池实现量产(预计单体能量密度将突破200Wh/kg),则可接近当前磷酸铁锂水平。
2)市场规模。根据EV Tank《中国钠离子电池行业发展白皮书(2023年)》数据,截止到2023年6月底,全国已经投产的钠离子电池专用产能达到10GWh,相比2022年年底增长了8GWh,预计到2023年年底全国或将形成39.7GWh的钠离子电池专用量产线。现有钠离子电池企业的合计规划产能已经达到275.8GWh。根据EV Tank在2022年的测算,考虑到钠离子电池各潜在应用场景对电池的需求量,理论上在100%渗透的情况下,钠离子电池2026年的市场空间可达到369.5GWh,市场规模或将达到1500亿元。
3)应用优势。一是资源储量优势。我国锂资源严重依赖进口。根据美国地质调查局数据,2021年全球锂金属资源量约为8900万吨,锂金属储量约2200万吨,其中智利、澳大利亚、阿根廷储量合计占比78%。而钠资源在地壳元素含量中为2.75%,数百倍于锂资源,不仅总量丰富,而且全球分布都较分散,在矿石、盐湖、海水中均有广泛的分布,我国发展钠离子电池有利于保障供应链安全,避免原材料卡脖子风险。二是工艺路线切换便利。在制造工艺方面,钠离子电池可以实现与锂电池生产设备、工艺兼容,产线可进行快速切换,完成产能快速布局,因此锂电池、动力电池主流厂商均可布局延伸发展。三是规模量产后的成本优势。根据中科海钠测算,当超过100GWh的大规模生产实现后,每生产1GWh钠离子电池的直接材料成本比磷酸铁锂电池低30%-40%。四是性能优势。钠离子电池相较锂电池拥有更快的充电速度,更宽的工作温度范围,循环寿命和热稳定性则与磷酸铁锂电池相当。比如,钠离子电池比锂电池更适用于高寒地区高功率应用场景,对于温差大的高纬度国家,钠电池将是储能的重要选择。
4)现阶段,与磷酸铁锂等成熟锂离子电池相比,钠离子电池体系由于工艺不成熟、研发设备成本摊销大以及产品一致性等问题,BOM成本优势未能发挥。而且随着2023年锂价波动下行,一定程度上削弱了钠电池的性价比优势,如果碳酸锂价格降至15万元/吨以内,钠电池发展可能受到较大影响。随着全产业链加快量产、技术趋于成熟,钠电池生产有望实现规模效应、成本大幅降低。
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