近日,中科海钠与思皓新能源打造的行业首台钠离子电池试验车公开亮相,让业界为之一振,被视为钠离子电池“从0到1”的突破。
伴随着新能源市场的快速增长以及锂盐价格的高位震荡,钠离子电池的成本有望比磷酸铁锂电池降低20%以上,为大规模推广创造了有利条件。也将作为一项有替代潜力的技术路线持续获得关注。
从2021年开始,国家各部委以及地方政府出台了多项政策,鼓励包括钠离子电池在内的多种储能技术并行发展。如今,包括宁德时代在内的几乎所有锂电产业巨头都在积极布局钠离子电池的推动其研发及量产。
作为一条全新的技术路线,钠离子电池的发展也将大幅提振上游钠离子电解液、钠盐材料的需求。作为深耕锂电材料多年的产业龙头,天赐材料也在这条赛道上摩拳擦掌、蓄势待发。
产能共享延续龙头优势
钠离子电池电解液可沿用锂离子电池电解液生产体系,实现产能共享。钠离子电池电解液同锂离子电池电解液一样,也是由溶剂、溶质和添加剂组成,主要区别在于溶质由六氟磷酸锂替换为六氟磷酸钠。六氟磷酸钠制备流程与六氟磷酸锂相似,区别仅是其原材料用钠盐替代了碳酸锂,而且原材料成本更低。
天赐材料是锂电池电解液的龙头企业,因此能够复制在六氟磷酸锂的领先地位,在钠离子电池材料市场中占据产能优势。
2022年8月,天赐材料公告称,随着钠离子电池产业链规模化,下游客户对相关电解液的需求已提上日程,为满足核心客户未来的产业链布局需求,公司拟将建设10000t/a的六氟磷酸钠产线。
据了解,该项目目前的进度是已经拿到项目备案,正在稳步推进,天赐材料也会根据市场需求加快建设进度。随着钠离子电池技术的逐步应用,六氟磷酸钠将迎来需求上升期,公司的提前布局并已具备量产技术将进一步延续龙头发展优势,在市场受益。
具备系统性的钠离子电池材料解决能力
据天赐材料研发相关负责人介绍,作为在电解质行业特别是六氟磷酸锂领域深耕10余年的企业,公司已经很早关注到钠离子电池的发展。
天赐材料参与了国家十四五规划国家重点研发计划项目——储能与智能电网重点专项,负责由中科院物理所牵头的“百兆瓦时级钠离子电池储能技术”项目中课题:钠离子电池高稳定电解液材料优化及量产技术。公司作为该项目为该计划项目唯一参加的电解液生产厂商,为钠离子电池材料技术研发做足储备。
该负责人指出,当前的钠离子电池的技术路线,按照正极材料区分可分为三种主要的技术路线:层状氧化物路线、聚阴离子路线、普鲁士蓝类路线。目前天赐材料在上述三条技术路线上都在开发适配的电解液产品,通过针对性调整溶剂、锂盐、添加剂,给客户提供系统性的电解液配方方案。
其中,公司通过含S类高温添加剂解决了层状氧化物电池易产气的问题,改善了电池的高温存储产气和高温循环性能;通过溶剂体系的调整解决了聚阴离子体系导电性差的问题,提升了电池的倍率性能;通过除水添加剂解决普鲁士蓝类正极结晶水导致结构不稳定的问题,改善了电池的循环性能。目前,公司层状氧化物体系能做到循环性能3000周,聚阴离子体系能够做到循环性能5000周,处于行业领先位置。
此外,天赐材料已经实现NaFSI(双氟磺酰亚胺钠)的中试开发,目前中试产品已经产出,其品质满足钠电的使用。针对钠电池相关的配套添加剂,公司也在对应锂盐添加剂的技术基础上进行研究,已经储备多种钠盐添加剂的合成技术。
当前,天赐材料在各环节进行了布局,具备了系统性的钠离子电池材料解决能力,可根据市场需要快速实现量产。
“目前,相关企业正纷纷加大研发投入力度,钠离子电池应用的关键问题正被逐渐攻克,前期制约钠离子电池产业化的正负极材料均已实现技术突破。未来随着我国储能市场累计装机规模持续增长,以及电动车的不断发展,钠离子电池的需求量将不断增加,未来市场规模将会不断扩大。”天赐材料方面表示,公司的目标是2025年完成电解液产线的连续生产及钠盐产线的连续生产,公司也会根据市场的需求和上量情况及时调整进度和时间目标。
钠离子电池市场需求快速增长
当前,被普遍应用的锂离子电池体系其实并不完美:其中,三元正极电池能量密度高,但循环寿命较差;磷酸铁锂正极电池循环寿命高,但能量密度较低;锰酸锂正极电池工作电压高,但能量密度和循环寿命都较差。
更重要的是,锂离子电池还受到锂矿资源的制约,地壳中锂储量很少,且分布极其不均匀,不同地区资源属性差距较大。
从原材料和成本层面来看,钠离子电池体系则可以很大程度上缓解锂电的“原料焦虑”。地壳中含有2.75%的钠,且钠分布于全球各地,不受资源和地域的限制,成本也远低于锂。据中科海钠团队研究,产业化的钠离子电池材料成本相较磷酸铁锂电池可降低30%-40%。
在性能层面,钠离子的溶剂化能比锂离子更低,且钠离子的斯托克斯直径比锂离子的小,相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率,或更低浓度电解液可以达到同样离子电导率,使得钠离子电池具备更快的充电速度;此外,钠离子电池还拥有比锂电池更佳的耐低温性能和安全性能。
在天赐材料研发相关负责人看来,未来钠离子电池与锂离子电池应该是同时存在、部分替代、互补协同的关系。根据不同的应用场景,锂离子电池可专注于高比能储能领域,钠离子电池可发挥其成本和规模优势精耕于中、低比能场景,最后各司其职、协同发展。
东吴证券此前发表的行业研报指出,钠离子电池具备资源丰富、成本低廉、环节友好、循环寿命长、安全性好等优势,可广泛应用于储能、两轮车及A00级电动车,首先取代铅酸电池并逐步实现两轮车、后备/启停电源等领域的无铅化,并在大规模储能需求爆发对磷酸铁锂电池部分替代,预计钠离子电池2025年需求超过100GWh,2030年超过555GWh。