在快速發(fā)展的儲能領(lǐng)域 鈉離子電池行業(yè)未來發(fā)展如何2023

• 黃文玉 2023年9月16日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 817 50
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鈉離子電池研究最早開始于上世紀(jì)八十年代前后，早期被設(shè)計開發(fā)出來的電極材料如MoS2、TiS2以及NaxMO2電化學(xué)性能不理想，發(fā)展非常緩慢。尋找合適的鈉離子電極材料是鈉離子儲能電池實現(xiàn)實際應(yīng)用的關(guān)鍵之一。

鈉離子電池行業(yè)市場現(xiàn)狀分析

近日，小米投資鈉離子電池研發(fā)商零壹肆。鈉離子電池(Sodium-ion battery)，是一種二次電池(充電電池)，主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理相似。2022年度化學(xué)領(lǐng)域十大新興技術(shù)之一。

鈉離子電池研究最早開始于上世紀(jì)八十年代前后，早期被設(shè)計開發(fā)出來的電極材料如MoS2、TiS2以及NaxMO2電化學(xué)性能不理想，發(fā)展非常緩慢。尋找合適的鈉離子電極材料是鈉離子儲能電池實現(xiàn)實際應(yīng)用的關(guān)鍵之一。2010年以來，根據(jù)鈉離子電池特點設(shè)計開發(fā)了一系列正負(fù)極材料，在容量和循環(huán)壽命方面有很大提升，如作為負(fù)極的硬碳材料、過渡金屬及其合金類化合物，作為正極的聚陰離子類、普魯士藍(lán)類、氧化物類材料，特別是層狀結(jié)構(gòu)的NaxMO2(M= Fe、Mn、Co、V、Ti)及其二元、三元材料展現(xiàn)了很好的充放電比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。

在充放電過程中，Na+在兩個電極之間往返嵌入和脫出：充電時，Na+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極;放電時則相反。新款18650鈉離子電池，借助了鈉離子轉(zhuǎn)移(而不是鋰離子)來存儲和釋放電能。鈉離子電池使用的電極材料主要是鈉鹽，相較于鋰鹽而言儲量更豐富，價格更低廉。由于鈉離子比鋰離子更大，所以當(dāng)對重量和能量密度要求不高時，鈉離子電池是一種劃算的替代品。

與鋰離子電池相比，鈉離子電池具有的優(yōu)勢有：(1)鈉鹽原材料儲量豐富，價格低廉，采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元正極材料，原料成本降低一半;(2)由于鈉鹽特性，允許使用低濃度電解液(同樣濃度電解液，鈉鹽電導(dǎo)率高于鋰電解液20%左右)降低成本;(3)鈉離子不與鋁形成合金，負(fù)極可采用鋁箔作為集流體，可以進(jìn)一步降低成本8%左右，降低重量10%左右;(4)由于鈉離子電池?zé)o過放電特性，允許鈉離子電池放電到零伏。鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg，可與磷酸鐵鋰電池相媲美，但是其成本優(yōu)勢明顯，有望在大規(guī)模儲能中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國鈉離子電池行業(yè)發(fā)展分析及投資戰(zhàn)略預(yù)測報告》顯示：

現(xiàn)有的二次電池技術(shù)都還不能滿足大規(guī)模儲能的要求。例如：鉛酸、鎘鎳電池含有大量有害的重金屬元素，大規(guī)模應(yīng)用會在生產(chǎn)和廢棄階段造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且對環(huán)境溫度要求嚴(yán)格，僅適用室內(nèi)運行環(huán)境;鎳氫電池由于采用了昂貴的稀有金屬，價格上難于滿足大規(guī)模儲電的成本要求。全釩液流電池除了采用了貴金屬外，還有毒性和腐蝕性的問題;鈉硫電池因為需要高溫，液態(tài)硫和金屬鈉對氧化鋁隔膜具強腐蝕性，容易造成燃燒事故。

相比于上述的傳統(tǒng)二次電池，有機系離子電池以離子在正負(fù)極的嵌入脫出和在兩極間擴(kuò)散作為充放電基本原理，具有能量密度高，倍率高和循環(huán)壽命長的特點。在性能上可以滿足儲能系統(tǒng)的技術(shù)要求。然而，由于其大量使用易燃的有機電解質(zhì)，在生產(chǎn)和使用過程中會造成爆燃事故，有安全性問題缺陷。而水系離子電池由于采用中性的鹽水溶液作為電解質(zhì)，既避免了有機電解質(zhì)的易燃問題，又克服了傳統(tǒng)水系電池的高污染，壽命短(如鉛酸電池)和價格昂貴(鎳氫電池)的缺點，是能夠滿足大型儲能技術(shù)要求的理想體系之一。

近年來，水系離子(鋰、鈉等)電池的研發(fā)越來越受到關(guān)注。但是，地球上的鋰資源實際上是難以支撐大型儲能系統(tǒng)的應(yīng)用需求的。于是，與鋰的化學(xué)性能類似的鈉被認(rèn)為能夠替代鋰適用于水系離子電池體系。鈉是地球上儲量最豐富的資源之一，可以說是用之不竭。價格也顯著降低，通常為鋰鹽的1/10。因此，水系電解質(zhì)的鈉離子電池被認(rèn)為是最有潛力的適合大規(guī)模儲能系統(tǒng)的電池之一，成為最近業(yè)界研究工作的焦點。

2021年7月，寧德時代率先發(fā)布第一代鈉離子電池，引發(fā)各界廣泛關(guān)注。2022年以來，傳藝科技、華陽股份、鵬輝能源、容百科技、振華新材等上市公司紛紛布局鈉離子電池項目，不少項目已取得重要進(jìn)展。2022年10月，寧德時代在互動平臺上透露，公司致力推進(jìn)鈉離子電池在2023年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

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。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(dá)到了1379項。

鈉離子電池行業(yè)未來發(fā)展規(guī)劃分析

2022年以來，工信部等部門相繼出臺文件，進(jìn)一步加大政策支持力度。在此背景下，鈉離子電池賽道涌現(xiàn)投資熱潮。機構(gòu)預(yù)測，隨著鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷提速，未來兩到三年產(chǎn)能將持續(xù)釋放。

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(dá)峰、碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵支撐之一。

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