鈉離子電池三大技術(shù)路線“競速”

2023年被視為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

近日，眾鈉能源簽訂多筆兩輪車鈉離子電池訂單，除了兩輪車上的應(yīng)用，眾鈉能源也正在加快電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)。其中，戶儲(chǔ)鈉離子電芯計(jì)劃于今年四季度上市，目前已獲客戶定點(diǎn)。

同在本月，普利特控股子公司海四達(dá)與天宸股份全資子公司天宸能源簽訂合作，雙方約定，本協(xié)議簽署后12個(gè)月內(nèi)，交付不少于1GWh產(chǎn)品，協(xié)議簽署24個(gè)月內(nèi)，累計(jì)交付不少于5GWh產(chǎn)品。

7月，傳藝科技公告，已進(jìn)入某全球知名的汽車制造商的供應(yīng)鏈體系并獲得其子公司的訂單，由傳藝鈉電為其提供應(yīng)用于乘用車領(lǐng)域的鈉離子電池產(chǎn)品。

近期訂單接連“高歌”，預(yù)示著鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程開始提速。

從技術(shù)路線來看，基于正極材料差異化，目前鈉電已經(jīng)發(fā)展為層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士類化合物三大技術(shù)路線。

由于三大技術(shù)路線優(yōu)勢、劣勢各異，且市場需求及響應(yīng)速度不同，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度也存在差異。

具體來看，層狀氧化物能量密度、倍率性能等在三種技術(shù)路線中表現(xiàn)最好，已率先完成了產(chǎn)業(yè)化。布局該路線的電池企業(yè)主要有寧德時(shí)代、蜂巢能源、孚能科技、星恒電源、中科海納、海四達(dá)、傳藝科技等。

聚陰離子化合物穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性高，且具備最長的理論循環(huán)壽命，落地兩輪車、低速車、儲(chǔ)能等應(yīng)用前景廣闊，產(chǎn)業(yè)化速度較快。目前布局該路線的企業(yè)有眾鈉能源、鵬輝能源、鈉創(chuàng)新能源、海四達(dá)、億緯鋰能、傳藝科技等。

普魯士類化合物方面，由于制備結(jié)晶化及熱失控后產(chǎn)生有毒氣體等原因，目前產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度較慢，入局的企業(yè)有寧德時(shí)代、美聯(lián)新材、華鈉新材等。

由于材料本身性能以及應(yīng)用場景需求不同，電池企業(yè)在技術(shù)路線選擇上均傾向于布局兩種產(chǎn)品路線。其中，層狀氧化物是目前鈉電的主流技術(shù)路線，而聚陰離子化合物由于具備最長理論循環(huán)壽命，更適配儲(chǔ)能市場，也得到了諸多企業(yè)的加碼。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2023年以來，已有超100億資金涌入聚陰離子鈉電池產(chǎn)業(yè)。

行業(yè)認(rèn)為，未來層狀氧化物主要針對的應(yīng)用領(lǐng)域是電動(dòng)兩輪車、電動(dòng)汽車，聚陰離子未來會(huì)在儲(chǔ)能端發(fā)力。

層狀氧化物：

鈉電產(chǎn)業(yè)化道路“清晰”

層狀氧化物是目前鈉電的主流技術(shù)路線，在結(jié)構(gòu)上可類比為鋰電中的三元材料，比容量相對較高，可通過摻雜其他元素解決易相變、殘堿高、易吸濕等難點(diǎn)，且其工藝流程與三元材料相似，率先完成產(chǎn)業(yè)化。

2023年以來，多家企業(yè)紛紛官宣鈉電項(xiàng)目，將進(jìn)一步推動(dòng)層狀氧化物鈉電應(yīng)用落地。

輕型車市場，星恒電源發(fā)布第一代鈉電池“超鈉F1”，該電池未來將配套星恒電源兩輪車，性能方面比肩鋰電池，常溫循環(huán)2000次以上，成本比當(dāng)前鋰電降低約20%。

動(dòng)力市場，孚能科技于2月收到江鈴集團(tuán)“EV3鈉電池定點(diǎn)函”，為其提供鈉離子電池包總成服務(wù)。此前，孚能科技表示在鈉電方面的技術(shù)路線為層狀氧化物+硬碳。

儲(chǔ)能市場，中科海納目前已發(fā)布多款鈉電電芯，包括12Ah圓柱電芯，能量密度為140Wh/kg，循環(huán)壽命為2000-3000次；方形方面則研發(fā)了80Ah、240Ah兩款電芯，可應(yīng)用于電動(dòng)乘用車、工商業(yè)儲(chǔ)能、家庭儲(chǔ)能等不同領(lǐng)域。

寧德時(shí)代在今年上海車展展示的260Ah鈉離子電池產(chǎn)品，正極材料體系顯示為層狀氧化物，能量密度為160Wh/kg，循環(huán)壽命大于2000次。

層狀氧化物鈉電產(chǎn)業(yè)化道路清晰，更多的企業(yè)紛至沓來，包括英能基、維科技術(shù)、海四達(dá)、多氟多、立方新能源、昌意鈉電等均在層狀氧化物鈉電方向有所部署。

孚能科技董事長王瑀表示，經(jīng)過詳細(xì)測算，即使碳酸鋰價(jià)格降至5萬元/噸，鈉電池依然具有成本優(yōu)勢，結(jié)合電池機(jī)理、電機(jī)控制系統(tǒng)等技術(shù)創(chuàng)新，鈉電池或成為600km以下電動(dòng)車的主流解決方案。

聚陰離子鈉電：

長循環(huán)壽命優(yōu)勢，儲(chǔ)能潛力盡顯

聚陰離子化合物具有堅(jiān)固且開放的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可類比為鋰電材料中的磷酸鐵鋰，其克容量達(dá)80-130 mAh/g，穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性高，且具備最長的理論循環(huán)壽命。

但由于聚陰離子導(dǎo)電性較差，能量密度較低，其中摻釩路線成本較高、摻鐵路線能量密度表現(xiàn)較差，當(dāng)前主要作為儲(chǔ)備方案。

聚陰離子技術(shù)路線包括磷酸釩鈉、磷酸錳釩鈉、硫酸鐵納等。目前來看，聚陰離子技術(shù)路線由于在三種材料中成本最低，在鋰礦價(jià)格持續(xù)下行或更具優(yōu)勢。

應(yīng)用端，該材料由于具備最長理論循環(huán)壽命，更適配儲(chǔ)能市場。2023年以來，多家企業(yè)也紛紛官宣聚陰離子鈉電進(jìn)展。

5月，聚焦聚陰離子技術(shù)路線的眾鈉能源，項(xiàng)目簽約安徽宣城，總投資100億元，建20GWh鈉離子電池電芯及10GWh鈉離子電池系統(tǒng)。

億緯鋰能表示，鈉離子電池研發(fā)項(xiàng)目目前完成氧化物體系技術(shù)儲(chǔ)備，聚陰離子大儲(chǔ)能電池在開發(fā)中。

鵬輝能源公告，公司聚陰離子體系的鈉離子電池循環(huán)次數(shù)已達(dá)6000次以上，層狀氧化物體系的鈉離子電池已交車廠裝車測試。

多氟多表示，2023年將推出層狀氧化物鈉電第二代產(chǎn)品以及聚陰離子鈉電第一代產(chǎn)品。

GGII指出，聚陰離子路線產(chǎn)業(yè)化加速，主要原因是聚陰離子化合物兼顧低成本以及長循環(huán)等性能，適配于儲(chǔ)能以及工程機(jī)械等市場。預(yù)計(jì)到2023年，中國聚陰離子鈉電池需求量約0.5GWh，到2030年市場需求量有望超120GWh。

普魯士類鈉電：

入局企業(yè)少，競爭格局小

普魯士類化合物是一種典型的立方晶體結(jié)構(gòu)，其所有的金屬離子位于立方體頂角，具有較大的隧道結(jié)構(gòu)，可允許鈉離子自由嵌入和脫嵌，理論倍率性能、循環(huán)性能優(yōu)異，克容量達(dá)90-140 mAh/g。

但由于普魯士類化合物量產(chǎn)時(shí)結(jié)晶水控制較難，當(dāng)前穩(wěn)定性較差，工藝控制有待進(jìn)一步成熟，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度將伴隨研究進(jìn)度同步提高。

此前，寧德時(shí)代推出的第一代鈉電池所使用的材料便是普魯士類化合物，從最新消息看，寧德時(shí)代正致力推進(jìn)鈉離子電池在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，目前正全面推進(jìn)鈉離子、M3P、凝聚態(tài)、無鉆電池、全固態(tài)、無稀有金屬電池等電池技術(shù)布局。

GGII分析，顏料企業(yè)布局普魯士類化合物正極材料具有一定的技術(shù)與資源優(yōu)勢，切入速度快，生產(chǎn)成本能夠較好的控制，顏料企業(yè)布局普魯士類化合物正極材料將成趨勢。

高工鋰電注意到，目前美聯(lián)新材與七彩化學(xué)對普魯士類化合物的產(chǎn)業(yè)化投入最大。1月，美聯(lián)新材及旗下美彩新材與立方新能源、七彩化學(xué)簽訂《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，就鈉離子電池正極材料普魯士藍(lán)（白）共同展開研發(fā)、實(shí)驗(yàn)，首期合作期限為10年。

3月，美聯(lián)新材、七彩化學(xué)、美彩新材簽署投資協(xié)議增資星空鈉電，星空鈉電擬將鈉離子電池的普魯士藍(lán)正極材料、硬碳負(fù)極材料等17項(xiàng)相關(guān)技術(shù)及專利權(quán)無償轉(zhuǎn)讓給美彩新材。此前，星空鈉電已完成普魯士藍(lán)鈉電池在軟包電池系統(tǒng)中的應(yīng)用，并建立了鈉電池的中試線。

總的來看，層狀氧化物鈉電產(chǎn)業(yè)化道路較為清晰，入局企業(yè)較多，2023年產(chǎn)能規(guī)劃較大，且已實(shí)現(xiàn)配套A00車型的突破，落地應(yīng)用更為廣闊；聚陰離子化合物鈉電在循環(huán)壽命要求更高的兩輪車、儲(chǔ)能等的市場需求更大；普魯士類化合物產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度較為緩慢。

審核編輯：劉清