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CLNB2024(第九届)中国国际新能源产业博览会

以“智启双碳.绿动未来”为主题,展会将覆盖8大展馆,1200多家国内外参展商将集中亮相。

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CLNB2024(第九届)中国国际新能源产业博览会

钠离子电池在电动自行车的应用前景【SMM新能源峰会】

来源:SMM

5月30日,在SMM主办的CLNB 2024(第九届)中国国际新能源产业博览会-电动车绿色出行及电池应用高峰论坛上,无锡盘古新能源有限责任公司董事长胡明祥表示,2024年4月多项新规发布,确定电动自行车走向。工业和信息化部会同市场监管总局、国家消防救援局编制《电动自行车行业规范条件》、《电动自行车行业规范公告管理办法》,于4月30日正式印发。钠离子电池进入大众视野,雅迪、台铃等品牌接连推出钠电池电动自行车,推动钠电产业发展。

(嘉宾发言照片)

市场分析

电动自行车市场情况

►市场广:国际市场年复合增长率超10%。

►存量大:国内市场保有量超4.2亿辆。

►规范化:新国标出台,强制安全管理。

►个性化:用户体验先行,行业推陈出新。

搭载北斗/GPS/LBS定位系统:实现车辆位置查看、移动报警等功能。

通过传感监控和大数据算法:实时监测电池状态,预测电池寿命和性能衰减情况。

搭载更多智能交互技术:实现车体配件、车体、充电装置等交互。

电动自行车行业情况

►格局:各国出台鼓励措施,关注环保,国内钻研模式,关注安全。

欧洲市场倾向于电助力自行车;美国市场倾向于大型电摩;东南亚倾向于踏骑车型;西班牙、法国等国对新能源摩托车补贴力度较大;越南、印尼等国家人口基数大需求旺盛。多国政府补贴和税收减免助力e-bike发展。

国内,雅迪、爱玛、台铃、新日、九号等品牌布局海外,从代工、贴牌,到品牌出海模式转变,并逐步进行海外工厂落地。传统自行车和电动车制造商均在借力e-bike顺风车发展。

►趋势:新国标5年期满,行业加速重视多元智能和用户需求。

关注消费者需求,电动自行车逐步从配置层面走向差异化和多元化,如电池安全性、续航、智能系统、充电/换电系统等。

关注智能化功能,结合消费者需求,将电动自行车使用情况、车辆定位等功能上线,形成交互高体验。

出海战略成为重点方向,部分头部品牌已开始布局海外市场,建设生产基地和销售网络,抢占国际市场份额。

►政策:2024年4月多项新规发布,确定电动自行车走向。

工业和信息化部会同市场监管总局、国家消防救援局编制《电动自行车行业规范条件》、《电动自行车行业规范公告管理办法》,于4月30日正式印发。

工业和信息化部组织起草的《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》(GB 43854—2024)强制性国家标准已由市场监管总局(国家标准委) 于4月25日发布,将于2024年11月1日正式实施。

►前景:电池、电机技术持续突破,智能化、网联化带来新机遇。

钠离子电池进入大众视野,雅迪、台铃等品牌接连推出钠电池电动自行车,推动钠电产业发展。

快速充电技术研发成功,科学家们成功研发新型充电技术,充电速度提高数十倍,充电效率提升90%以上。

电动自行车换电多场景应用,关乎民生安全,深圳、上海、杭州、南京等多地积极推动换电服务。

行业痛点及需求分析

发展机会

新国标更关注安全和管理规范

钠离子电池被更多人关注

工信部锂电及类似产品标准工作组组建《钠电技术路线》起草组。

钠离子电动自行车、电动车纷纷试点下线,国内首个大容量钠电储能电站投运。

微信指数:钠离子电池搜索及被关注趋势呈波动上升态势。

钠离子电池发展机会已来

钠离子电池发展优势

安全性高:

◼ 钠离子电池内阻高,电池短路电路电流更低,瞬间发热更少。

◼ 锂的标准电极电位更负,在水溶液里表现更为比钠更容易失电子,因而钠离子电池具有更高的稳定性。

◼ 钠的活性高,在一定条件下钠枝晶比锂枝晶更易发生自消融,进而避免了电池短路自燃。

◼ 钠离子电池在热失控过程中易钝化失活,在过充、过放、挤压、针刺等安全测试中均不起火爆炸,热稳定性远超国家强标安全要求。

◼ 锂离子电池在过放电的情况下,金属态的铜会沉积在阴极上形成金属枝晶铜,金属枝晶铜的生长会造成内部短路并造成严重的热危害。而钠离子电池负极允许使用铝箔作为集流体,使其能够安全的放电至0V,而不会出现Al 溶解等任何问题。

低温优异:

◼ 钠离子离子电导率高,电解液的浓度要求更低,低温时电解液粘度比锂离子电池更低,电池整体性能更为优异。钠离子电池正常工作温度范围在-40℃-80℃,部分产品在-20℃下容量保持率能够达到90%,显著优于磷酸铁锂60-70%左右的容量保持率。

倍率优异:

◼ 钠离子溶剂化能低于锂离子,界面离子扩散能力强,钠离子斯托克斯半径小,相同浓度电解液情况下较锂盐电解液离子电导率更高,快充性能更好。钠离子电池能在15min内充电至80%,充电速度均明显优于正常状态下锂离子电池90min充电80%的充电速度。

资源丰富:

钠元素在地壳中丰度为2.3%,位居所有元素第六位,显著高于锂元素的0.0017%。

目前全球探明的可开采的锂资源量仅能满足14.8亿辆电动汽车,随全球电动化加快,锂资源短缺压力进一步体现。

据美国地质调查局2019年报告显示,南美洲国家阿根廷、智利、玻利维亚三国锂资源储量在全球中占比达到52.10%,中国锂资源储量占比仅为7.26%,资源分布极度不均匀。中国所需60%以上锂原料均需要进口,对外依存度高。钠元素以盐的形式广泛存于陆地与海洋中,获取便捷度高。

成本较低:

钠盐替换锂盐,铝箔替换铜箔,硬碳体系替换石墨体系,正负极、隔膜等成本降低30-40%。

◼ 钠盐替换锂盐。金属钠价格为1.9万元/吨、碳酸钠价格为0.3万元/吨,显著低于金属锂的298万元/吨、碳酸锂的11.4万元/吨,原材料价格更为低廉。

◼ 铝箔替换铜箔。假设铜箔价格为11万元/吨、铝箔价格为4万元/吨,假设1GWh锂电池需要622吨铜箔、400吨铝箔,1GWh钠离子电池需要800吨铝箔,那么锂电池单Wh集流体成本为0.084元、钠电池单Wh集流体成本为0.032元,成本下降0.052元/Wh。

◼ 无烟煤有望替代石墨负极降低成本。

钠离子电池后期成本优势明显,性能优异补足磷酸铁锂短板。

钠离子电池与锂离子电池工作原理相同,其优势在于成本低、倍率性能优异、低温容量保持率高及更安全。钠离子在放电时从负极脱出,经过电解液和隔膜,嵌入正极,而充电时则发生相反过程,因此充放电行为和锂离子电池基本一致,均属于摇椅式二次电池。钠离子电池同样采用正极、负极、隔膜、电解液作为电池主材,但具体结构变化在于负极集流体使用铝箔,同时正极材料选择性更广,负材料使用孔隙大的硬软碳而非石墨。在产品性能方面,钠离子主要对标磷酸铁锂电池,其具备成本优势(比LFP低20%以上),同时倍率性能优异(Na+溶剂化程度低),低温容量保持率高(-20℃比三元高20%,比铁锂高30%+),安全性高(热失控温度高,可过放不带电运输),充分补充磷酸铁锂的短板,但其能量密度偏低(140Wh/kg,比LFP低30Wh/kg,比NCM811低70Wh/kg),循环性能偏低(4000次,比LFP低2000次+)。

钠离子电池仍有不足,循环寿命、能量密度尚有优化空间。

电动自行车产业链已开始行动

本田、哈雷、杜卡迪等品牌摩托车开始转型电动化。华为鸿蒙、腾讯、美的等巨头开始跨界参与布局。

铁塔、嘟嘟、弗迪电池等垂直企业开始布局钠电。

◼ 2023年,铁塔换电累计服务用户突破110万,覆盖全国300余个城市。铁塔换电提供换电服务累计超过14亿次,每天为外卖骑手、快递小哥提供超过200万次换电服务,在全国累计建设500余个“骑手之家”。

◼ 2023年6月,嘟嘟换电参与起草深圳《电动自行车充换电设施建设及运营管理规范》,并在深圳建成1300个点位,包含2600个换电柜和1万个换电仓,覆盖多个区域。后期预计将在深圳投入1万个机柜和近6万个换电口,以服务更多的电动自行车车主。

◼ 2023年9月,弗迪电池与京东在北京签署战略协议。双方在换电、微型车辆、电驱动、消费类3C产品、民用电池、储能等领域,共同开拓市场份额。合作拓展物流换电场景,形成一体化电动车补能网络。

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张珊珊
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