2、钠离子电池的工作原理:
1)从保障资源供应和控制成本的角度来考虑,钠钠离子电池凭借其独特的优势,成为了锂离子电池的有力补充。
2)从成本结构方面来看,正极材料和集流体是钠离子电池和锂离子电池成本差异最大的部分。和磷酸铁锂正极材料相比,钠离子电池的铜基正极材料成本可以降低近60%。此外,由于钠和铝不易产生合金化反应,集流体可以完全用铝箔替代铜箔,从而降低成本。
3)钠离子电池资源丰富,成本低廉,与锂电池在性能上形成有力互补。其高效充放电、低快充损耗及卓越低温性能,使其成为锂电池的理想替代品,地位稳固。
4)钠离子电池与锂离子电池生产工艺相通,现有锂离子电池生产线稍作调整即可转型生产钠离子电池,无需额外设备投入。这种灵活性使得钠离子电池的生产更加高效和经济,具有显著优势;从钠离子电池的形态方面来看,钠离子电池形态多样,可以制成软包、圆柱、方壳等不同的形态,来满足各种下游各种的应用场景的需求。
3、钠离子电产业链梳理
1)钠电池的产业链结构整体上与锂电池颇为相似,然而在一些核心环节中却展现出了独特的差异。这些差异使得钠电池在特定应用场景中具备独特优势。
2)钠电池产业链中,负极、电解液和隔膜的竞争格局保持稳定,而集流体领域则迎来变革。传统铜箔不再是唯一选择,新材料的应用为产业链注入新活力,推动了集流体技术的多元化发展。
3)钠离子产业链图示:
4)相较于锂离子产业链,钠离子产业链的主要变革在于上游原材料;不同电池企业采用的主要技术路线各异,因此所需的正极材料或其关键材料也有所不同。
4、钠离子电池正极材料
1)在正极材料的研发上,钠离子电池呈现三条各具特色的发展路线。每条路线均凭借其独特优势,为钠离子电池的性能提升和应用拓展奠定了坚实基础,展现出广阔的前景。
2)其中层状氧化物路线有望率先应用,层状氧化物的工艺流程类似于三元正极,具有较高的配方可调节性。此外,层状氧化物在电化学性能方面表现最为出色,其理论比容量约为240 mAh/g。
3)层状氧化物还具有原料来源广泛、结构简单且易于合成等优点,能够高度复用锂电路线,产业传导路径顺畅。因此层状氧化物最先具备产业化的基本条件,目前发展最为成熟,并走在产业化的最前沿。层状正极材料环节重点布局的厂商有振华新材、容百科技、当升科技、厦钨新能、万润新能等。 普鲁士类材料虽然比容量高、理论成本低,但是工艺难度较大。普鲁士类的主要布局厂商包括百合花和美联新材等;而聚阴离子材料的理论循环寿命最长,因此在储能领域具有广阔的发展前景。
5、钠离子电池负极材料
1)从负极材料方面来看,钠离子的半径大于锂离子,因此无法在石墨层间进行嵌入/脱嵌操作,这样负极材料就需要从石墨转变为无定形碳,其中硬碳和软碳都展现出了发展潜力。
2)软碳在早期具有十分明显的成本优势,硬碳则有望在中长期内实现降本;软碳的克容量低于硬碳,基成本也相对较低,前驱体为石油化工原料。此外,软碳的缺陷更少,其层级结构更加有序且层间距更短,导致其储钠量相对较低。因此当前行业内主要选择硬碳作为钠电池的负极材料。
3)硬碳的主要优势在于具有较高的储钠容量,但是前驱体通常为生物质或其衍生物,炭化后的产碳率较低,经济性稍显不足。
4)目前主要的负极企业均有技术储备,国内厂商以璞泰来、贝特瑞、中科电气等为主;元力股份、圣泉集团等企业亦均有布局。
6、钠离子电池电解液
1)电解液方面来看,在钠离子电池的实际应用中,锂电常用的有机电解液是最具潜力的选择。
2)酯类与醚类溶剂各有优势与不足,常混合使用以满足特定性能需求。混合使用可充分发挥两类溶剂之长,从而优化钠离子电池性能,实现效能最大化。
3)相较于锂离子电池,钠离子电池在电解液体系上的显著变革在于采用了六氟磷酸钠作为电解质,其制备过程则基本沿用了六氟磷酸锂的成熟技术,实现了高效且稳定的生产。
4)六氟磷酸钠因其能兼容现有产线,实现高效利用,降低生产成本,因此被视为量产首选方案,具有显著的经济优势和市场竞争力。
5)具有六氟磷酸钠生产能力厂商较多,国内主要布局厂商包括天赐材料、新泰材料、多氟多、石大胜华、杉杉股份、永太科技、天津金牛、滨化等。
6)此外,在钠离子产业链环节中,辅材集流体铝箔用量翻倍,粘结剂和导电剂有望迎来新一轮的升级机会。碳纳米管行业集中较高,行业内的主要玩家包括天奈科技、三顺纳米、青岛昊鑫等;铝箔环节的布局厂商有鼎胜新材、万顺新材等。
|