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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

钠电面临挑战及应对策略【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,天能控股集团有限公司新型电池副总经理邬财浩表示,差异化竞争是钠电短期市场突围的突破口,钠电耐过放、低温性能优异、适合大功率充放电的特性为其找到短期市场突围的路径。与锂电互补混搭的应用方案,成为当前部分汽车企业在探索的钠电上车应用方案之一。

为什么要发展钠电产业

钠电是中国新能源产业健康有序发展关键

钠电发展自主安全可控:

国内新能源产业蓬勃发展带动锂电产业高歌猛进,但锂电池核心材料锂资源、钴资源、镍资源等严重依赖进口,供应链安全和市场价格波动频发,发展钠离子电池是保障中国锂电和新能源产业健康有序发展关键计划。

钠电池生产工艺与锂电池相似

生产工艺方面:

钠离子电池生产工艺同锂离子电池类似,主要包括极片制造(正负极搅拌制浆料-烘干-涂布等)和电池装配(辊压-模切-卷绕/叠片-入壳-封装-化成-分容分选等),主要区别在于钠离子电池可采用铝箔作为负极集流体,因此正、负极片可采用相同的铝极耳,极耳焊接等相关工序可以更加简化。因此,锂离子电池现有的电池组装生产线稍加修改即可用来生产钠离子电池,发展钠离子电池的重置成本低。

钠电具备低温性能好、循坏寿命长、成本及安全可控等优势

钠离子电池具备更优的安全性、放电性和工作温度区间。

钠离子电池无过放电情况,正极可以放电至0V而不影响后续使用,长期储存和长途运输优势显著。

低温性能佳、倍率性能好。

规模量产后,原材料成本优势显著。

钠电产业化和市场应用推进预估

从钠离子电池性能、成本、安全性等方面的研究,以及产业链实际布局情况出发可以看出,近期钠离子电池产业化的关键思路是继续提升技术水平、初步规模化、同步降本,将钠的本征低成本属性发挥出来。当前钠离子电池技术尚不成熟,度电总成本处在约0.8-1元/Wh区间。未来,随技术进步与成熟化,万吨级材料规模产业化效应、材料技术进步等因素催化,钠电的成本有一半甚至更多的下降空间。

当前挑战和应对策略

钠离子市场应用中需要克服的主要阶段性问题

►钠离子电池的行业规范和产品的国家标准缺失

当钠离子电池产品开始进入市场推广应用时,企业需制定钠离子电池产品的企业标准,并上报有关行政主管部门审核、备案,以此作为企业组织产品生产、判定产品质量以及销售的依据。

►钠离子电池尚未实现规模量产和规模应用 上游材料售价过高

原材料出货规模少,售价高,技术路线没有充分定型;钠离子电池产品性能测试和市场应用验证不充分;钠离子电池产品测试数据积累少,无法支持快速研发迭代。

►需重新匹配适合钠离子电池充放电特性的电子元器件

欠缺配套钠离子电池产品特性的专用充电器;匹配钠离子电池放电特性的控制器;匹配钠离子电池模组和系统管理的BMS。

►缺少成熟的下游应用示范解决方案

缺少成熟应用搭配钠离子电池的应用场景的解决方案;不断面临创新挑战,下游客户产品应用需要冒一定的创新风险。

钠离子工程化挑战

电芯前端环境和工艺的要求非常高;负极硬碳的材料特性与石墨不同,在铝箔涂布工艺尚需进一步验证与优化。

材料端还没有具备规模产业化、工程化的基础。解决材料在使用过程中的空气稳定性,以及胀气等问题,减少材料在电芯端使用的难度,还需要材料端继续进步。

材料不成熟,技术快速迭代,导致电芯匹配难度大。在不同场景下电芯结构的最佳路线不清晰,这主要由于材料与工艺的快速迭代导致。

钠电在二轮车上应用 需符合新国标 迎战其他电池竞争

关于成本:钠电层氧正极材料成本构成

中镍层状体系中Ni占材料总成本的80%+,减少Ni的含量可有效降低正极材料成本。

钠离子电池硬碳负极克容量、首效和压实 需同步发展

• 钠离子电池负极材料:钠离子电池的硬碳材料是当前优选负极,但是目前硬碳材料的克容量只在280-300mAh/g,而锂电石墨负极的克容量在350mAh/g。

• 负极“克容量”、”首效”、”压实”对钠电能量密度提升都起到非常关键的作用,负极的技术进步对钠电电芯成本降低也发挥着重要作用。

• 当硬碳克容量达到350mAh/g(全电池发挥容量)时,搭配层状氧化物150mAh/g的正极(全电池发挥容量) ,钠电的整体能量密度和成本将会实现更大的飞越,将可以与铁锂电池互补替代。

当前钠电相较锂电尚未体现出成本优势

钠电现阶段如果技术不进步 、单靠规模降本,到2025年规模量产后的成本只能和碳酸锂价格在30万元时的锂电成本相当。

以当前钠电现有能量密度、技术不进步,以26700圆柱电芯测算相关核心材料规模降本后与锂电的成本对比。

差异化竞争是钠电短期市场突围的突破口

• 钠电耐过放、低温性能优异、适合大功率充放电的特性为其找到短期市场突围的路径。

• 与锂电互补混搭的应用方案,成为当前部分汽车企业在探索的钠电上车应用方案之一。

耐过放:钠电耐过放, 可放电导“0”V的能力 可以有效用于出口市场,有利运输和存储安全等。

低温性能:利用钠电低温性能好,充电快等优势,在北方市场可以弥补磷酸铁锂电池的性能劣势。有利于新能源车在北方市场的销售。

大功率充放电:利用钠电大功率充放电和低温性能优势,钠电可在商用车启动电源、低压负载供电、应急供电、电动工具等细分领域找到突破口。

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张珊珊
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