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,SMM高级咨询顾问夏文静表示,锂电磷酸铁锂电池在系统寿命及系统效率上存在明显优势;钠电层氧因循环低,系统寿命低导致应用场景受限,技术性能长期不具优势;2028年钠电聚阴循环有望实现万周左右,系统寿命及系统效率提升将对锂电造成冲击。
储能技术类别介绍
储能技术分类中,电化学储能技术因其不受区位限制(相比抽水),且技术成熟度高在储能市场上得到快速发展;氢储因其清洁低碳、存储时间长且可进行长距离运输方案受到市场广泛关注。
锂电及钠电应用前景分析
技术性能对比(2023-2030E)
锂电磷酸铁锂电池在系统寿命及系统效率上存在明显优势;钠电层氧因循环低,系统寿命低导致应用场景受限,技术性能长期不具优势;2028年钠电聚阴循环有望实现万周左右,系统寿命及系统效率提升将对锂电造成冲击。
SMM评述:
►储能领域对电芯能量密度并非特别敏感,电芯的技术竞争核心在于系统寿命及系统效率。
►当前储能应用大多以一充一放为主,逐渐转向两充两放,考虑充电时长等问题,预计发电侧一充一放居多;电网、工商业应用场景等将逐渐走向两充两放。
-锂电-磷酸铁锂系统寿命及系统效率表现均高于钠电-层氧及钠电-聚阴离子;
-钠电-层氧循环最高达5000次,适用于一充一放3-4年电站寿命设计及两充两放5-8年电站设计,技术性能长期不具优势;
-钠电-聚阴伴随循环提升至10,000周左右,整体电站寿命提升,叠加系统效率持续提升,或将对铁锂市场造成冲击(如一充一放存在10年向15年转化,聚阴可满足要求)。
成本结构对比(2023-2027E)
因出货规模及技术成熟度的限制,当前市场中的钠电池成本价高于磷酸铁锂电池30%左右,但随市场需求增加、规模效应显现,预计2027年钠电池主流路线成本将接近磷酸铁锂成本。
度电成本对比(2023-2027E)
储能场景下,聚阴离子正极路线的钠电池因其具备高循环寿命的特点,在材料改善成熟后,成本有望下降约70%,初具度电竞争优势;层氧虽成本也可降50%以上,但因其材料特性,更适用于动力市场。
随储能行业发展,国内对产业内应用性及盈利性需求逐渐明确,同时海外保持对高品质产品的强需求,在此背景下,产品的全生命周期成本(度电成本/LCOS)越来越受到业内应用认可。
-钠电-层状氧化物:因正极材料带来的循环寿命低导致电站建成后总处理电量低,钠电层状氧化物路线在发电侧上缺少度电竞争优势;
-钠电-聚阴离子:随聚阴离子材料经历多轮改善,循环寿命提升至理论值,预计在2027年成本稳定、竞争优势显现。
钠电池行业市场研究
电芯
1.宏观环境
-国家战略层面:锂资源依赖进口,易受资源“卡脖子”;
-行业双线并行方案:锂钠并行,推动行业多线发展;
-增强、拓宽行业方案:优质性能助力产品替代升级;
-企业新赛道:新能源蓝海市场,行业新机遇。
2.市场进程
-预期驱动的开发期:2020年-2023年,钠电作为锂电的优质替代品进入企业研发列表;
-技术迭代的验证期:2024–2026年,优势体系搭配得以确认,产业链搭建基本完备;
-需求爆发的应用期:2027年起,技术成熟度高、综合成本下降,市场转为需求驱动。
3.技术发展
-正极层氧、聚阴双线并行,其他主材选型相对固定。
-负极:生物质硬碳;
-电解液:六氟磷酸钠电解液;
-隔膜:12μm干法隔膜;
4.经济性测算
-电芯成本:当前,各路线下的钠电池电芯成本均超0.5元/wh,超磷酸铁锂成本约30%。
-度电成本:
-当前钠电储能领域度电成本约为磷酸铁锂的2倍;
-预计2027年,聚阴路线度电成本在发电侧与磷酸铁锂接近持平,在工商业侧具约33%的竞争优势。
正极材料
负极材料
技术路线:因钠离子半径大于锂离子,石墨层间距不利于离子脱嵌,且硬碳克容优于软碳,故硬碳为钠碳负极首选材料。
-生物质硬碳原料获取难度低、生产过程简单且成本较为低廉;
-树脂基及化石燃料目前仍在研发过程中;
生命周期:
-2023年:钠电负极出货量达千吨级别,生物质硬碳市占99%;
-2024-2025年:钠电负极出货达万吨级,生物质硬碳市占99%;
-2026年:出货量稳定提升,生物质硬碳市占85%;
经济性分析:
-中期内主流方案仍为生物质硬碳上,该方案的原材料成本及加工成本降幅均有限,远期预计可下降20%左右;
-其他负极材料目前仍处于研发初期,预计待技术路线成熟后,成本及结构都有明显改变。
电解液
技术路线:
-因具备高导电率和高抗氧化性优势,六氟磷酸钠为钠电池的主流溶质选择;
-溶剂与常规添加剂整体复用锂盐体系,其中成膜添加剂方面引入多类新型有机钠盐,能有效改善SEI膜性能、提升电解液效果。
生命周期:
-2023年:钠电电解液出货量800吨,六氟磷酸钠电解液市占99%;
-2024-2026年:钠电电解液出货增加,六氟磷酸钠电解液可量产;
-2027年:出货量稳定提升,六氟磷酸钠电解液规模化供应,NaClO₄达千吨。
经济性分析:
钠电池电解液的溶剂和添加剂成分几乎与锂电电解液相同,但溶质为钠电市场催生出的新材料,所以当前售价较高,预计待钠电市场成熟后,溶质成本下行,整体电解液成本预期降本可达45%。