2023年以來,全球碳酸鋰價格陡降,電池級碳酸鋰價格迄今18個月的累計跌幅達到85%,至今仍在10萬元/噸的低位區(qū)間運行。疊加儲能行業(yè)產(chǎn)能過剩下的價格內(nèi)卷,導致鋰離子電池價格不斷探低,磷酸鐵鋰儲能電池近期招標限價達到0.33元/Wh,儲能系統(tǒng)限價0.478元/Wh,再次擊破電池和系統(tǒng)集成企業(yè)虧本銷售的底線,使原本寄予厚望的鈉離子電池陡然喪失了其應有的“性價比”優(yōu)勢,也澆滅了重點電池企業(yè)鈉電池產(chǎn)業(yè)化的熱情。行業(yè)分析的全球鋰礦資源產(chǎn)能過剩,預期短時期甚至未來還有一個較長時期碳酸鋰價格仍將在10萬元左右的區(qū)間徘徊,最高不超過15萬元/噸,更為鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化蒙上一層濃重的陰影。甚至有業(yè)內(nèi)人士斷言,鈉電池可能成為電池發(fā)展史上的一個“故事”。盡管如此,進入2023年,仍有不少企業(yè)宣布投建GW級鈉離子電池產(chǎn)線,強力推進鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。鈉電池的產(chǎn)業(yè)化是否還有前途,應該怎樣走出其產(chǎn)業(yè)化的道路,值得深入梳理和研究。
一、鋰價走低鈉離子電池出路研判
(一)市場供需錯配,全球鋰價走低將持續(xù)較長時間
由于2021年-2022年需求端新能源汽車和儲能的迅猛增長帶動的鋰價狂飆,吸引資金大舉進軍上游鋰資源開采瘋狂擴產(chǎn)增加供給,而下游需求卻并未同步增長。導致整個鋰電產(chǎn)業(yè)鏈都陷入產(chǎn)能過剩狀態(tài),形成2023年全球碳酸鋰價格陡降,電池級碳酸鋰價格暴跌了80%以上,迄今18個月累計跌幅達到85%,跌至目前的9.58萬元/噸,也為鋰電池行業(yè)價格“內(nèi)卷”創(chuàng)造了條件。近日,碳酸鋰期貨、現(xiàn)貨價格第二次下破10萬關口。6月18日上海鋼聯(lián)數(shù)據(jù),國內(nèi)電池級碳酸鋰價格再次下跌,均價報9.75萬元/噸;廣期所數(shù)據(jù),碳酸鋰期貨6個合約收盤價均低于10萬元/噸,其中,2407、2408合約分別報收9.28萬元/噸、9.585萬元/噸。鋰價再次下破10萬元關口,依然是供大于求的結(jié)果。業(yè)內(nèi)人士指出,鋰鹽基本面中長期過剩預期未變,現(xiàn)貨市場庫存消化緩慢,預計后續(xù)市場延續(xù)偏弱震蕩,價格缺乏較強支撐。
一是從供給端來看2024-2025年將是全球鋰礦產(chǎn)能的集中釋放期。據(jù)有關數(shù)據(jù),從2022年開始,各大鋰礦廠商狂上產(chǎn)能,經(jīng)過兩年來的建設陸續(xù)投產(chǎn)。2023年全球鋰資源開發(fā)量約105萬噸LCE(碳酸鋰當量,同下),同比增加40%(其中澳洲產(chǎn)量占比36.2%,南美24.8%,中國21.9%,非洲4.7%)。2024-2025年將是全球鋰礦(含鹵水)產(chǎn)能集中釋放期,特別是2023年的供給增量弱于2022年底的預期,這部分產(chǎn)能也將后移至2024年釋放。預計2024年全球鋰資源增量35萬噸LCE,其仍高于當年消費增量14噸LCE,2024年過剩量約為25萬噸LCE。
從目前全球產(chǎn)能發(fā)揮的情況看,澳洲多個大礦擴產(chǎn)項目已穩(wěn)定投產(chǎn),2024年鋰精礦產(chǎn)量預計將增至380萬噸,折LCE47.5萬噸,預計增速為27.52%;南美鹽湖新增項目也具備了在2024年貢獻較大增量的潛力,目前產(chǎn)量最大的依舊是ALB和SQM在智利的Atacama鹽湖,但增量更多的是來自于阿根廷;非洲已經(jīng)成為鋰礦擴張的主賽場,甚至將會在2024年對供需平衡產(chǎn)生較大影響,也是中國鋰企在非洲開始收獲的一年,包括盛興、華友、雅化和中礦。國內(nèi)新疆和西藏有望成為鋰供應的主要地區(qū),但受環(huán)境因素影響預計開發(fā)較慢,江西鋰云母開采則面臨環(huán)保壓力,在價格下行周期中,預計2024年國內(nèi)鋰資源開發(fā)仍將受到影響。
二是從需求端來看動力電池在較高基數(shù)上需求增速已放緩,儲能占比較小短期發(fā)揮不了好大的拉動左右。動力電池對鋰需求的拉動仍然占據(jù)絕對位置,但未來新能源汽車增速放緩幾乎已是行業(yè)共識。EVTank數(shù)據(jù)顯示,2023年全球新能源汽車銷量同比增長35.4%,預計2024年同比增速約25%。在全球主要市場上,中國國內(nèi)銷量占到全球銷量的60%以上,其次為歐洲占比近20%,美國市場占比約為10%。當前中國市場新能源車滲透率已超過30%,隨著滲透率的不斷提升,降速是合理且必然的。歐洲新能源汽車行業(yè)2024年由于補貼退坡等原因銷量增速預計進一步放緩,德國針對C端補貼取消;法國補貼車型減少;荷蘭補貼微降13%。美國新能源汽車由于其占全球比例份額不高,短期仍難以扭轉(zhuǎn)全球市場增長速度放緩的大趨勢。儲能成為2023年增速最好的領域,占比約15%。2024年,儲能出貨大約為動力電池的29%,但短期仍然無法快速的帶動鋰需求的大幅增加。從長期的角度,未來儲能的快速增長將是帶動鋰需求提升的重要引擎,這一階段我們或許在2025年以后能夠見到。但新能源汽車增速放緩,是指增長幅度沒以前高,但基數(shù)已經(jīng)夠大,未來還將是重要支撐,由其中國新能源汽車已成為國家重要的經(jīng)濟增長引擎。
三是從鋰礦開采成本來看大部分礦山仍足以支撐鋰價現(xiàn)有低位運行區(qū)間。鹽湖提鋰的現(xiàn)金成本最具競爭力,在3-5萬元/噸范圍內(nèi);其次是高品質(zhì)的鋰輝石采礦的成本約為4-6萬元/噸,緊隨其后的是高品質(zhì)的鋰云母礦成本大致在6-8萬元/噸;而非洲資源的采礦成本相對較高,主要受制于能源和運輸?shù)母甙嘿M用,非洲礦預估在7-11萬元/噸之間。低品質(zhì)的鋰云母超出了12萬元/噸,面臨最高的成本壓力。
興業(yè)期貨依據(jù)當前合理的供應成本分布圖,認為行業(yè)成本重心有望落在8-9萬元。市場鋰價如較長時間維持在10萬元/噸LCE左右,有部分礦山可能因成本原因而停產(chǎn),但大部分鋰礦均有開采價值,行業(yè)基本實現(xiàn)供需緊平衡;若價格處于8萬元/噸左右,高成本礦山可能會關閉,可出清一部分礦山的產(chǎn)能;若價格處于14萬元/噸LCE,基本上絕大多數(shù)礦山都可以開采,生產(chǎn)企業(yè)將會加速產(chǎn)能擴張。從今年2、3月份市場看,價格10→12萬元時,對供給的刺激是有效的,2月底在價格10萬的時候,預期國內(nèi)3月份的碳酸鋰產(chǎn)量為3.7萬噸;到3月中旬價格在11.5-12萬的時候,產(chǎn)量預期值變成了4.1萬噸。其中,相當一部分是由于漲價之后有利可圖,一些小的精煉廠重新進入市場拿料開工所致。
鋰作為能源金屬,其價格走勢主要由供需和預期決定。有分析師指出,“基本面中長期過剩趨勢未改,短期月度供需邊際偏寬松。”自今年3月初漲至12.5萬元/噸后,碳酸鋰價格持續(xù)震蕩下挫,來到6月,直接重回10萬元/噸關口下方,且持續(xù)數(shù)日,并有繼續(xù)向下的趨勢。期貨方面,以碳酸鋰2407合約為例,6月11日收9.70萬元/噸,到6月18日已經(jīng)降至9.28萬元/噸,當日跌3.63%?,F(xiàn)貨方面,上海鋼聯(lián)數(shù)據(jù),6月12日,電池級碳酸鋰均價報9.95萬元/噸,到18日已經(jīng)跌至9.75萬元/噸。中長期看,若目前碳酸鋰行業(yè)利潤得以維持,則產(chǎn)能出清過程將更加漫長,行業(yè)仍將承受碳酸鋰產(chǎn)能過剩對價格的長期壓制,碳酸鋰價格也將面臨相對較為漫長的弱勢筑底過程。
業(yè)內(nèi)預判,預計本輪磨底之路會較為漫長,高成本項目逐步出清仍需時間。隨著需求的恢復,特別是未來如果儲能領域快速增長拉動鋰需求的釋放,使供需平衡達到新的拐點,鋰價才有可能企穩(wěn)上漲,預計鋰價下一輪上行周期可能要在2025年以后出現(xiàn)。
根據(jù)以上情況,鋰礦資源供給端已形成如此規(guī)模的產(chǎn)能供給;需求端近兩三年既不會出現(xiàn)大范圍暴跌致使礦山大面積關閉情況,也不太可能出現(xiàn)有新增應用需求而暴增、導致鋰資源供給短缺的情況。在此情況下,澳洲、南美和非洲主要資源供給地區(qū)如無大的針對我國的地緣政治干擾,總體來看,鋰資源價格在10-15萬元/噸左右較低位區(qū)間運行的周期,可能不止兩三年的時間。也許要在2026、甚至2027/2028年后才會見出端倪。
(二)鋰價走低對鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化帶來很大的不確定性
鋰價回落和走低,對鈉電池產(chǎn)業(yè)化造成較大沖擊。此前鋰價上漲引發(fā)的鋰電池成本焦慮,是鈉離子電池近年來能夠異軍突起的主要原因。根據(jù)去年下半年以來碳酸鋰價格的一路狂跌,目前仍在低位徘徊的情況看,鋰價回落已對鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)生了明顯的沖擊。受制于硬碳負極等關鍵原材料成本、鈉離子電池生產(chǎn)制造工藝的工程能力和規(guī)?;识唐趦?nèi)難以突破的影響,致使鈉離子電池尚不具備與更高能量密度的鋰電池在成本上的顯著優(yōu)勢,在一定程度延緩了鈉電池大規(guī)模商業(yè)化應用和產(chǎn)業(yè)化的進展。
有觀點認為,從當前和未來一段時期鋰價低位運行的趨勢看,鈉離子電池降本的速度可能遠趕不上鋰離子電池降本的速度,鈉離子電池的成本優(yōu)勢就會降低甚至消失。據(jù)有關測算,碳酸鋰價格為20萬元/噸時,鈉離子電池的邊際成本領先約24%;碳酸鋰價格為10萬元/噸時,鈉離子電池的邊際成本領先約12%;若碳酸鋰價格回歸到5萬元/噸,鈉離子電池邊際成本僅領先約5%。與此同時,產(chǎn)業(yè)界對鈉離子電池的高預期并沒有實現(xiàn)。無論是寧德時代未來適配的奇瑞車型,還是頭部創(chuàng)業(yè)公司中科海鈉等已經(jīng)適配的車型,車的續(xù)航里程都沒超過260km。這也說明鈉離子電池能量密度的提升,并未如預期那樣迅速。鈉離子電池的推動力主要來源于上游的制造商和資本市場,并非來自下游的終端市場需求。當前鋰電儲能已經(jīng)相當成熟,在鋰電池價格一降再降的情形下,下游很難再有對鈉離子電池的需求動力;再加上碳酸鋰價格一再下跌,下游應用端壓力變小,對鈉電技術(shù)的迫切程度降低,其產(chǎn)業(yè)化進程恐難以繼續(xù)推進。
從目前鈉離子電池及材料研發(fā)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化的進程看,由于當前鈉電池生產(chǎn)制造成本還比較高,短期內(nèi)亦無法取得大的突破,因此,原期望的2024年實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)和應用,看來已無法實現(xiàn)。鈉電池的量產(chǎn)和應用,也許要在2025、2026年后鈉電池相關材料和電芯制造技術(shù)及工程能力得到全面提高,形成性價比優(yōu)于鋰電池后,方能實現(xiàn)。如果鈉離子電池的成本只比鋰電池稍微低一點,鈉電池其他性能上的優(yōu)越性,恐難抵消鋰電池能量密度的優(yōu)勢,從而形成與鋰電池正面對決的競爭能力。
但鈉離子電池長壽命、寬溫區(qū)、高倍率、高安全、低成本、可與鋰離子電池共線等優(yōu)點也仍被業(yè)界部分人士看好。鈉離子電池和鋰離子電池會長期共存,只是在不同階段和應用中分工會有所不同。在某些領域中鋰電池是必須使用的,而在其他領域則可以采用未來可能更具成本優(yōu)勢的鈉離子電池。憑借其多項優(yōu)勢,鈉離子電池有望成為鉛酸電池的替代品,以及鋰離子電池的重要補充。因此亦有觀點認為,鋰價下降對于鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展來說是把雙刃劍:一方面鋰價下跌會對鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成壓力,逼著鈉電池成本跟隨進一步下降;另一方面也能讓行業(yè)暫時冷靜下來,對鈉離子電池做持續(xù)的研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新。任何創(chuàng)新從一個技術(shù)變成產(chǎn)品、再到變成商品,需要走很長一段路。如今鋰價持續(xù)下跌,給真正有技術(shù)做研發(fā)的企業(yè)提供了持續(xù)對鈉離子電池進行研發(fā)以提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量的緩沖空間,避免在過熱的投資賽道沖擊和擠占“技術(shù)派”未來的發(fā)展空。鋰價下跌對鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化是大浪淘沙、優(yōu)中選優(yōu)的過程。
(三)鈉電池在原材料供應上的安全性和理論上的性價比,或決定其未來仍應有自己的應用空間
隨著市場鋰價歸位,鈉離子電池的成本優(yōu)勢將不再突出。目前鈉離子電池產(chǎn)業(yè)主要為中試線,并未實現(xiàn)真正意義上的大規(guī)模量產(chǎn),0.7元/Wh的制造成本依然較高,相較磷酸鐵鋰電池還遠不具備性價比的優(yōu)勢。目前磷酸鐵鋰電池已做到0.6元/Wh,部分領先企業(yè)已做到0.4元/Wh。
1、首先是鈉資源等材料供應上安全可靠無風險,鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化仍需給予足夠的重視和支持
鈉的來源非常廣泛,儲量很豐富,并且沒有什么明顯的地域分布特征,不像鋰資源主要集中在南美、澳大利亞、非洲等海外地區(qū)。因此從各個方面來看,鈉離子電池價格今后長遠均不會出現(xiàn)海外供應鏈波動影響,以及其他非市場因素的沖擊和威脅。鈉離子電池的主要材料,國內(nèi)均可自給自足,能夠保證供應的相對穩(wěn)定,也就保障了其材料價格的穩(wěn)定及其對儲能等市場電池供應的穩(wěn)定,保證市場的需要。
除了技術(shù)上提升能量密度、電池循環(huán)性能,解決電池運行安全性等痛點和生產(chǎn)制造成本的壓力,我國電化學儲能還面臨一個重要挑戰(zhàn),即其中用到不少關鍵金屬大量依賴進口。因此,從我國長期能源戰(zhàn)略考慮,鈉離子電池技術(shù)的發(fā)展和進步,是國家能源安全自主的重要保障,也是我國必須要大力發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)。
從上面可以看成,鋰電池尤其用于動力的三元鋰電,其核心原材料大部分甚至絕大部分都來自于海外。在當今東西方對立和全球政治“向右轉(zhuǎn)”的趨勢下,我國鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,未來可能會面對較嚴峻的外部環(huán)境挑戰(zhàn)。
一是美歐持續(xù)打壓和圍堵我國“新三樣”新能源產(chǎn)業(yè)。包括通過其國內(nèi)投資補貼和稅收減免削弱對我國電池進口的競爭力,直接的投資排斥,綠色貿(mào)易壁壘限制,高關稅封鎖,反補貼調(diào)查,反規(guī)避調(diào)查,直接的干預,圍堵我國企業(yè)在海外獲取礦產(chǎn)等。美國出臺《通脹削減法案》(IRA),用投資補貼和稅收減免,對2026年后低于關鍵礦物質(zhì)美國及其自貿(mào)協(xié)議國采購80%,電池組件北美制造2024年起50%、2028年后100%實施排斥。動力鋰電池從2024年起、儲能電池2026年起實施。歐盟《新電池法》亦采取類似政策,不過關鍵原材料采購標準低于美國(40%以上),且需進行全部的電池回收。歐盟《新電池法》還對進口的鋰電池實施“電池護照”政策,執(zhí)行十分嚴苛的碳足跡追蹤和重要原材料回收管理。近期拜登政府出臺法案將新能源汽車進口稅提高為100%、動力電池自2024年起關稅由7.50%提升至25%;非動力電池(含儲能電池)自2026年起關稅從7.5%提升至25%;歐盟在反補貼調(diào)查后也出臺對新能源汽車17.4-38.1%的臨時關稅。歐盟《凈零工業(yè)法案》還推出碳邊境調(diào)節(jié)稅,對碳排放不達標的產(chǎn)品課以額外的關稅。美國《通脹削減法案》還直接運用“外國敏感實體”(含中國政府持有、控制或受其管轄的實體)政策進行排斥,規(guī)定只要有任何電池組件部分在外國敏感實體生產(chǎn)或組裝,2024年后只要有任何關鍵礦物質(zhì)在外國敏感實體提取、加工或回收,即無法獲得稅收減免,以此圍堵來自我國企業(yè)的投資和電池產(chǎn)品。此外,美國還對我國企業(yè)在東南亞、墨西哥建廠出口到美國的新能源“新三樣”產(chǎn)品進行“反規(guī)避”調(diào)查,加征同樣關稅。近日,美國多位眾議院議員共同發(fā)起一項《脫離外國敵對電池依賴法》的議案,要求禁止美國國土安全部從包括寧德時代、比亞迪、國軒高科、遠景能源、億緯鋰能、海辰儲能在內(nèi)的六家中國電池企業(yè)采購電池,同時希望推動與美國地緣政治對手在供應鏈方面的脫鉤。加拿大政府還直接廢止了我國企業(yè)與加企業(yè)簽署的鋰礦礦山購買協(xié)議。未來不排除極端情況下美國對南美等重要鋰資源國家的拉攏和干預,遏阻我國從海外獲取鋰資源,試圖將我國排除在鋰等關鍵原材料供應鏈體系之外,竭力壓制我國鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
二是全球市場競爭對我國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來嚴重挑戰(zhàn)。近日召開的G7峰會針對中國在綠色科技領域的競爭力,通過聯(lián)合聲明要求中國減少工業(yè)品的出口,遏制中國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國和歐洲等國家將從保護本國產(chǎn)業(yè)角度將持續(xù)加大對中國產(chǎn)品、投資、技術(shù)的圍堵、封鎖和打壓。從更長遠的角度,則是要壓制中國新能源等科技產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,通過市場的控制讓我國高科技企業(yè)失去持續(xù)發(fā)展的能力和產(chǎn)業(yè)的競爭力。全球市場消費中美西方就占了約60%的份額,其中美國又占了大頭。失去這60%的份額,對我國企業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的壓力可想而知。
在新能源產(chǎn)業(yè)尤其鋰電池領域,美國和歐洲多個國家均制定了雄心勃勃的振興發(fā)展計劃。將中國排除在全球供應鏈和產(chǎn)業(yè)鏈之外,已基本成為美、歐、日、韓、澳整個西方體系的共識和共同行動。
上述情況表明,我國儲能和新能源產(chǎn)業(yè),仍需要找到一條自主安全可控的道路,才能保障我國未來能源發(fā)展的安全。鈉離子電池技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,仍需給予足夠的重視和支持。
2、鈉離子電池材料價低易得,未來其“性價比”優(yōu)勢或?qū)⒅浍@得一定的應有空間
鈉是地球上第六豐富的元素,目前工業(yè)級碳酸鈉僅2000元/噸,而碳酸鋰在11萬元/噸上下,是碳酸鈉價格的50倍,正極材料是鋰電正極的1/3。鈉離子電池正負極均可以采用價格更低的鋁箔作為集流體,相比鋰電池負極集流體只能選用銅箔成本更低,鋁箔價格僅為銅箔的1/3。此外,鈉離子化學使用的材料比鋰離子對應物使用的材料便宜,這使得鈉離子電池不太容易受到鋰、鈷和鎳成本增加的影響。在所有材料價格上漲10%的情況下,鈉離子材料成本將僅小幅上漲0.8%,而磷酸鐵鋰(LFP)成本將上漲3.2%。由于鈉離子在電解液中具有更高的電導率,可以減少電解液溶質(zhì)使用量,降低電解液使用成本。此外,鈉離子電池的封裝成本也較低。
上述因素,在鋰電池現(xiàn)有技術(shù)狀況下,一般鈉離子電池可以做到比鋰電池低30%的成本,未來鈉離子電池可做到0.2-0.3元/Wh;磷酸鐵鋰電池在當前鋰價破10情況下,一般在0.6元/Wh的水平,部分領先企業(yè)可做到0.4元/Wh。國家新型儲能發(fā)展《指導意見》提出,到2025年鋰電池達到0.45元/Wh,是基于推動鋰電池儲能的規(guī)?;l(fā)展需要。目前儲能招投標領域低于0.4元/Wh的報價或中標價,應該說是低于成本價的競價行為。
當前鈉離子電池成本優(yōu)勢尚未發(fā)揮出來,主要在其電池的材料及制造技術(shù)和工藝還沒突破,加之規(guī)?;芤辔窗l(fā)揮,包括鈉電池的能量密度提升、循環(huán)壽命等。鈉電池要實現(xiàn)理想中0.3元/Wh以下的成本,需打通產(chǎn)業(yè)鏈,并實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)以后。目前鈉電池正負材料還處于小批量生產(chǎn)階段,價格偏高,尤其是硬碳負極材料要10萬元/噸,而鋰電石墨可能只有3萬元/噸;電解液由六氟磷酸鈉替代鋰電池的六氟磷酸鋰,由于未實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)現(xiàn)階段售價6萬/噸,鋰電池電解液僅2.4萬元/噸。加之材料合成工藝、電池設計及制造待成熟,鈉離子電池能量密度較低,各項材料單 GWh 用量較磷酸鐵鋰電池高。據(jù)有關測算,目前鈉電池電芯成本為0.67元/Wh,綜合成本在0.77元/Wh左右,與磷酸鐵鋰電池在碳酸鋰價格為40萬元/噸時的成本大致相當,其性價比優(yōu)勢基本沒有。
鈉離子電池的降本空間主要源自于:1)主材的量產(chǎn)化,2)負極集流體方面用鋁箔替代銅箔。根據(jù)有關測算,假設未來碳酸鋰價格穩(wěn)態(tài)為20萬元/噸價格,預計磷酸鐵鋰電芯成本為0.46元/Wh;碳酸鋰價格降至10萬元/噸,預計磷酸鐵鋰電芯成本為0.39元/Wh。鈉離子層狀氧化物路線假設量產(chǎn)后正極材料6萬元/噸,負極材料4.5萬元/噸,電解液4萬元/噸,預計電芯成本為0.35元/Wh,較磷酸鐵鋰電池穩(wěn)態(tài)價格下成本下降約24%;鈉離子普魯士藍路線,假設量產(chǎn)后正極材料3萬元/噸,負極材料4.5萬元/噸,電解液4萬元/噸,我們預計電芯成本為0.27元/Wh,較磷酸鐵鋰穩(wěn)態(tài)價格下成本降低約40%。按此測算,鈉離子電池發(fā)揮“性價比”的優(yōu)勢,需在全球鋰資源供給恢復到“緊平衡”狀態(tài),即需求端要有一個較大的增量來消化現(xiàn)有鋰礦產(chǎn)能;而這一情景的到來,從全球新能源汽車和儲能市場未來的發(fā)展來看,恐非短時間能實現(xiàn)。
只有跨過規(guī)?;慨a(chǎn)的門檻,實現(xiàn)真正意義上的降本,鈉電方可邁入商業(yè)化之路,也才能讓終端買單更加積極。公開資料顯示,目前鈉電池小試階段BOM成本約0.82元/Wh,中試階段為0.76-0.82元/Wh,小批量量產(chǎn)階段可降至0.49元/Wh,最終理論成本約0.27-0.29元/Wh。隨著鈉電產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善,以及產(chǎn)能逐步釋放,在規(guī)?;厔菹?,鈉電成本將逐步下降。。
此外,鋰離子電池也在持續(xù)進步和迭代升級,對鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化又將形成較大的威脅。一方面通過硅碳負極材料和磷酸錳鐵鋰正極材料的應用,大幅提升鋰電池的能量密度,從而降低鋰電池的度電成本。使用硅碳負極材料,能將現(xiàn)有液態(tài)狀態(tài)的鋰電池能量密度提高50%,從而將每kWh單價成本降低30-40%;使用磷酸錳鐵鋰正極材料,能將鋰電池的能量密度提升20%。鋰電池材料的創(chuàng)新,將進一步拉大鋰電池與鈉離子電池在儲存能量上的差距。疊加鋰礦資源產(chǎn)能供給飽和(過剩),這將大大抵消鈉離子電池主打的性價比優(yōu)勢,更進一步增加鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的難度,在儲能領域的應用,不論大儲還是工商儲能用戶,可能都愿意選擇價格差距不大的鋰電池儲能產(chǎn)品。
3、鈉離子電池寬溫性能在電池的容量保持率上大大優(yōu)于鋰電池
相比于鋰離子電池-20℃到60℃的工作溫度區(qū)間,鈉離子電池可以在-40℃到80℃的溫度區(qū)間正常工作,-20℃環(huán)境下容量保持率近 90%,而磷酸鐵鋰電池僅能達到60-70%。鋰電池在低溫下充電易析鋰,而鈉離子不會析出,鈉離子零下20℃電池容量保持率仍在90%左右,可解除大量高緯度地區(qū)新能源汽車和儲能設備電池容量衰減之痛。作為儲能,亦不需要電池加溫保溫輔助能源設施。磷酸鐵鋰電池目前亦在攻克高溫電池和低溫電池技術(shù),但其通過材料改性增加材料和工藝,亦將帶來增加生產(chǎn)制造成本的困擾。目前積極推進的磷酸錳鐵鋰電池,能量密度密度比常規(guī)的磷酸鐵鋰電池高15-20%,低溫性能也有改進,在零20℃電池容量保持率85%。磷酸錳鐵鋰電池成本也會貴10-15%。
4、鈉電池優(yōu)越的安全性,可解除用戶端對電池起火爆炸之虞
鈉離子電池相較鋰離子電池內(nèi)阻更高,在電池短路時電路中電流更低,瞬間發(fā)熱更少,熱失控的溫度條件高于鋰離子電池,具備更高的安全性;鈉鹽電解質(zhì)的電化學窗口較大,電解質(zhì)在參與反應的過程中分解的可能性更低,電池系統(tǒng)更穩(wěn)定。鋰離子電池存在過放電的問題,會造成銅箔等集流體溶解、電池容量不可逆衰減;而鈉離子電池無過放電情況,正極可以放電至0V而不影響后續(xù)使用,進而使得電池在儲存運輸過程中更具安全性。鈉離子電磁熱失控溫度更高,在高溫環(huán)境下容易鈍化、氧化而不自燃,因而安全性能更好。
5、鈉離子電池倍率性能更好,快充性能明顯優(yōu)于鋰電池
鈉離子具有更好的界面離子擴散能力,具有比鋰鹽電解液更高的離子電導率,倍率性能更好,功率輸出和接受能力更強,充電速度均明顯優(yōu)于鋰離子電池。適合在快充、響應型儲能和規(guī)模供電等場景應用。充電速度方面,鈉離子電池只需10分鐘即可充滿,相比之下三元鋰電池需要至少40分鐘。
6、發(fā)展鈉離子電池的重置成本較低
鈉離子電池生產(chǎn)工藝同鋰離子電池類似,二者產(chǎn)線可兼容,生產(chǎn)設備可共用。因此,鋰離子電池現(xiàn)有的電池組裝生產(chǎn)線稍加修改、調(diào)整參數(shù)即可用來生產(chǎn)鈉離子電池,發(fā)展鈉離子電池的重置成本很低。
由于鈉離子電池可采用鋁箔作為負極集流體,因此正、負極片可采用相同的鋁極耳,極耳焊接等相關工序可以更加簡化。
(四)相比鋰電池,鈉電池存在如下劣勢
1、能量密度方面低于鋰電池。目前鈉離子電池能量密度在120-150Wh/kg,低于目前能量密度在150-180Wh/kg的磷酸鐵鋰電池,和三元鋰電池200-250Wh/kg有一定差距。而且鋰電池通過正極磷酸錳鐵鋰和負極硅碳材料的研發(fā),能量密度還有望進一步提升到200Wh以上,理論上可達到400Wh/kg;目前已開始投入裝車試運行的凝聚態(tài)(寧德時代)或半固態(tài)鋰電池,其能量密度普遍已在300Wh/kg以上甚至400Wh以上。雖然鈉金屬負極亦可在能量密度上達到200Wh以上,但其研發(fā)進度及研發(fā)投入、研發(fā)力量上相比已經(jīng)形成規(guī)模的鋰電池技術(shù)進步,相差比較遠。這成了鈉離子電池的致命硬傷。
2、循環(huán)壽命方面相較磷酸鐵鋰電池也有差距。鈉離子體積更大,難以脫嵌,循環(huán)性能較差。鈉離子半徑比鋰離子大,因此導致鈉離子在剛性結(jié)構(gòu)中相對比較穩(wěn)定,難以可逆脫嵌。即使可以發(fā)生脫嵌,鈉離子嵌入脫出的動力很慢,并且容易引起電極材料的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可逆的相變,從而降低了電池的循環(huán)性能。目前鈉離子電池的循環(huán)次數(shù)一般在2000-3000次,磷酸鐵鋰電池循環(huán)次數(shù)一般在3000-6000次。循環(huán)壽命的差距,也決定了鈉離子電池全生命周期的度電成本上也不太占優(yōu)勢。
(五)總體判斷
1、從鋰電池原料海外依存度過高、國家能源安全和產(chǎn)業(yè)安全角度,發(fā)展鈉離子電池勢在必行。
2、從鈉離子電池在性價比、寬溫性能(低衰減)、安全性、倍率性(快充)的比較優(yōu)勢,與比鋰電池較差的能量密度、循環(huán)壽命的不足綜合來看,鈉離子電池的綜合優(yōu)勢和綜合競爭力,肯定與鋰電池有一定差距,始終無法去搶占大規(guī)模的鋰電池市場。
但在部分重視性價比的領域,未來鈉離子電池還是有可以發(fā)揮自己優(yōu)勢的領域:城鄉(xiāng)代步用的兩輪、微型(A00)、小型(A0)電動車(實際我國新增新能源汽車銷售中,已有相當比例;電動兩輪車已在歐美城市形成新的風向);工程車、園區(qū)物流車、景區(qū)擺渡車等;電動工具等工業(yè)領域的電能替代;部分儲能(循環(huán)壽命比鋰電池差,可能會限制其大規(guī)模采用)。鈉離子電池會在一些對溫度比較敏感、對能量密度要求不太高的場景率先取得突破;然后是大規(guī)模儲能。同時還有一些對能量密度要求不高,但對成本很敏感的場景,如小動力車、小型消費電子產(chǎn)品。有機構(gòu)預測,2023-2025年,兩輪電動車為代表的小動力將占據(jù)鈉電池出貨量的絕大部分;2025年后,鈉電池循環(huán)壽命將持續(xù)增長,其在儲能領域的占比將可能有提高。
實際上述領域的應用場景和未來的應用規(guī)模,還是具有一定的市場空間。總體來說,鈉離子電池不可能與鋰電池“一爭高下”,但未來仍然還是有較大的市場容量,依然是一個有希望的產(chǎn)業(yè)領域。
3、鈉離子電池仍是有比較突出的“性價比”優(yōu)勢的。僅從采用的主要原料領域,鈉離子電池的主要原料不涉及貴金屬,未來鈉離子電池的制造成本應比鋰電池低。因為鈉離子電池在能量密度、循環(huán)壽命的弱點,性價比是鈉離子電池的主要競爭優(yōu)勢。
目前鈉離子電池在主要的技術(shù)上基本都已取得突破,導致其成本居高不下、達不到應用的“性價比”的原因,主要在于受到鋰電池上游鋰資源和碳酸鋰大規(guī)模降價、以及鋰電池儲能全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能過剩的沖擊,由此也在很大程度影響了部分頭部電池企業(yè)持續(xù)研發(fā)鈉離子電池的信心,大大減緩了鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的進程,從而限制了鈉離子電池的規(guī)模化應用和規(guī)?;a(chǎn)。目前鈉離子電池成本高企的核心原因,也正在于鈉電池包括上游材料未實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。未來隨著鈉離子電池市場應用規(guī)模的逐步擴大,上游材料規(guī)?;a(chǎn)后必然帶來材料成本的大幅下降,從而降低鈉離子電池的生產(chǎn)制造成本,實現(xiàn)鈉離子電池的“性價比”優(yōu)勢。有業(yè)界人士認為,碳酸鋰價格下降后,鈉離子電池的預期成本優(yōu)勢仍舊存在,但需要建立在量產(chǎn)降本之后。有機構(gòu)測算,即便碳酸鋰價格跌至10萬元/噸時,規(guī)?;a(chǎn)后采用層狀氧化物體系的鈉電池較其仍有15%的成本優(yōu)勢。
在此情況下,原有鋰電池生產(chǎn)企業(yè)許多都放慢了鈉電池產(chǎn)業(yè)化的進程,反倒是鈉電池初創(chuàng)企業(yè)加碼布局,等待鋰資源供給減少和鋰價上漲,以給鈉電池騰出一定市場空間。頭部電池企業(yè)及整車企業(yè),亦未放棄鈉離子電池的研發(fā)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化進程,寧德時代、比亞迪、瑞典電池企業(yè)Northvolt等,都有布局鈉離子電池的研發(fā)與生產(chǎn)。
4、從當前全球鋰資源供給能力與下游新能源汽車及儲能等應用端的需求配比來看,這一輪鋰周期下行和低位運行的時間可能會比較長。超低價的碳酸鋰,拉動了鋰電池成本的大幅下滑,提前達到《指導意見》0.45元/Wh的目標,但實際上這一目標是需要鋰電池通過技術(shù)進步達到的。在低價鋰電池的沖擊下,鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化之路會更加漫長。原預判的2023年“產(chǎn)業(yè)化元年”,也許要等到2025、2026年之后。
二、當前鈉離子電池研發(fā)應用進展情況
目前,鈉離子電池已逐步開始了從實驗室走向?qū)嵱没瘧玫碾A段,國內(nèi)外已有多家企業(yè),包括英國FARADION公司,美國Natron Energy公司,法國Tiamat公司,日本岸田化學、豐田、松下、三菱化學,以及我國的中科海鈉、寧德時代、鈉創(chuàng)新能源等公司,正在進行鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的相關布局。國內(nèi)在鈉離子電池產(chǎn)品研發(fā)制造、標準制定以及市場推廣應用等方面的工作正在全面展開,鈉離子電池即將進入商業(yè)化應用階段,相關工作也走在世界前列。
(一)電池材料和電池結(jié)構(gòu)的進步
鈉離子電池主要生產(chǎn)制備技術(shù)已基本成熟,處于量產(chǎn)的前夜。正極材料方面,目前投入研究比較多的包括層狀氧化物、聚陰離子型、普魯士藍(白)等,其中層狀氧化物正極材料的理論能量密度最高,有望率先商用;負極材料方面,現(xiàn)階段技術(shù)路線以硬碳為主,軟碳為輔;電解液方面,以六氟磷酸鈉電解質(zhì)為主;集流體方面,低成本鋁箔替代銅箔正在不斷推進中;隔膜材料可沿用鋰電池隔膜體系。
1、正極材料:三種技術(shù)路線之爭,層狀氧化物體系有望率先商用
當前鈉離子電池正極材料存在三種技術(shù)路線之爭,目前業(yè)內(nèi)普遍共識,是層狀氧化物工藝成熟,其工藝流程與設備和鋰電三元材料相似,配套企業(yè)基本為成熟的三元正極材料廠商,能夠提供一致性好、性能穩(wěn)定的樣品和量產(chǎn)原料,是近期產(chǎn)業(yè)化首選方案。
1)層狀氧化物:層狀氧化物在能量密度、循環(huán)壽命、倍率性能、物料成本等方面在三種技術(shù)路線中綜合表現(xiàn)較好。鈉電池產(chǎn)業(yè)化的初衷在于降本,因此其主要替代動力和儲能的性價比市場。鈉電層狀氧化物正極相較于磷酸鐵鋰正極材料單瓦時成本更低,小動力及動力性價比市場場景下,層狀氧化物路線依托其較磷酸鐵鋰更高的倍率、低溫性能優(yōu)勢,以及更低的成本,有望形成差異化競爭優(yōu)勢。但層狀氧化物依然存在結(jié)構(gòu)相變復雜和循環(huán)壽命短等問題,提升層狀正極材料的綜合性能仍是目前鈉離子電池的重要研究方向。中科海納、傳藝科技、孚能科技等眾多企業(yè)均布局層狀氧化物鈉離子電池。
2)普魯士藍:相比而言,普魯士藍類化合物成本低廉,有著較高的電壓和可逆容量,具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和倍率性能。從成本和能量密度來說,未來普魯士藍類材料相對成熟后,性價比較高,增長會加速。但存在結(jié)晶水難以去除、過渡金屬易溶解、循環(huán)壽命低等問題。目前,寧德時代普魯士藍和層氧兩種技術(shù)路線都有布局。
3)聚陰離子:化合物穩(wěn)定性高,具備最長的理論循環(huán)壽命,落地低速車、儲能等應用前景廣闊。但這類材料的電子電導較差,電池能量密度偏低,往往需要對其進行碳包覆改性,目前生產(chǎn)成本較高。鵬輝能源主要在層氧材料,該材料更適合大規(guī)模儲能領域。鈉創(chuàng)新能源、眾鈉能源為布局聚陰離子類鈉離子電池的代表企業(yè)。
以上三種技術(shù)路線各有優(yōu)劣,但業(yè)內(nèi)認為未來不同正極路線的鈉電池和鋰電池將會并存,且各有各的優(yōu)勢應用場景。短期來看,兩者相互補充、互通有無。
2、負極:使用無定型碳而非石墨,硬碳為主流,軟碳為輔助
鈉離子電池負極材料使用無定形軟碳、硬碳材料。硬碳比容量性能優(yōu)越,在工作電位、容量、首次庫侖效率等方面具有優(yōu)勢,是目前最有競爭力和應用前景的負極材料,具備開發(fā)高能量密度鈉電池的潛力,但由于其原料多為生物質(zhì)產(chǎn)率偏低,現(xiàn)階段其制作成本較高;此外還有儲鈉容量和首次庫侖效率較低等問題。目前主要通過對硬碳的孔結(jié)構(gòu)、界面等進行調(diào)控來解決。硬碳的前驅(qū)體來源、批次一致性及工藝適配性極待突破,是制約其產(chǎn)業(yè)化的關鍵一環(huán)。
軟碳相對于硬碳在結(jié)構(gòu)上更為有序,故儲鈉比容量較低,但采用煤、瀝青等原料,其成本低。
現(xiàn)階段鈉電負極廠商技術(shù)路線以硬碳為主、軟碳為輔。采用硬碳路線的主要負極廠商較多,包括日本可樂麗、佰思格、貝特瑞、多氟多、圣泉集團、元力股份等,采用軟碳路線的相對較少,主要有華鈉芯能、漢行科技等。產(chǎn)能規(guī)模方面,部分廠商已建成千噸級產(chǎn)線,萬噸級產(chǎn)線還在建設中。
3、電解液:要解決六氟磷酸鈉化學穩(wěn)定性等問題
目前滿足需求的鈉離子電池電解質(zhì)主要是六氟磷酸鈉(NaPF6),但是存在化學穩(wěn)定性較差、易水解、遇痕量水生成HF會導致正極材料金屬溶出從而導致正極材料性能衰減的問題。
4、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新提升鈉電成組效率
由于鈉電池體積比鋰電池要大20%-30%,需要開發(fā)鈉離子電池無模組電池包(CTP)技術(shù),并結(jié)合鈉離子電池正負極集流體均可采用鋁箔做成雙極性電池的特點,將電池包成組效率提升到極致,避免鈉離子電池在能量密度上的相對劣勢,進一步發(fā)揮鈉離子電池的低成本優(yōu)勢。
(二)鋰價走低沖擊下,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)投資和研發(fā)仍在繼續(xù)推進
在確定性需求和政策支持下,國內(nèi)目前已有寧德時代、比亞迪、孚能科技、億緯鋰能、蜂巢能源、欣旺達、超威集團、星恒電源、比克電池、中科海鈉、傳藝科技、鈉創(chuàng)新能源、眾鈉能源、立方新能源、鵬輝能源、派能科技、華宇鈉電新能源等超200家企業(yè)競逐鈉電賽道。據(jù)統(tǒng)計,從2023年擴產(chǎn)項目來看,涉及鈉離子電池開工的項目達到8起,投資規(guī)模超416億元,產(chǎn)能規(guī)劃超過100GWh。此外,鈉電池領域的投融資也在升溫。據(jù)電池網(wǎng)不完全統(tǒng)計,截至2023年12月31日,鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈領域25家企業(yè)進行82次融資。據(jù)不完全統(tǒng)計,截至2023年6月,全國已投產(chǎn)鈉電池產(chǎn)能達10GWh,相較2022年年底新增8GWh。從2023年鈉電池投產(chǎn)項目來看,還多為一些中試線、測試項目。隨著越來越多的鈉電池項目逐漸建設落地,鈉電池產(chǎn)品應用也將提速。
2024年1月4日,比亞迪徐州鈉離子電池項目正式落地,項目總投資100億元,該生產(chǎn)基地將主要生產(chǎn)鈉離子電池電芯以及PACK等相關配套產(chǎn)品,計劃年產(chǎn)能30GWh。近日,比亞迪旗下弗迪電池公司宣布,將其在乘用車領域的研發(fā)成果轉(zhuǎn)移到兩輪車電池的開發(fā)中。孚能科技還透露,2024年將推出其第二代鈉電池產(chǎn)品,性能進一步提高,成本向更低價位的碳酸鋰看齊。
1月12日消息,全球第四大汽車制造商Stellantis宣布,將投資法國鈉離子電池初創(chuàng)公司Tiamat,在法國啟動鈉離子電池工廠建設項目。
1月15日,青鈉科技與立馬集團簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,立馬集團將采購青鈉科技生產(chǎn)的鈉離子電池用于旗下二輪車、三輪車等整車生產(chǎn),年度目標采購量0.5GWh。
1月28日,湖州超鈉新能源規(guī)?;瘍δ茆c離子電池關鍵材料產(chǎn)業(yè)化項目簽約四川綿竹。項目總投資30億元,將在綿竹建設8萬噸級鈉離子電池正極材料的生產(chǎn)基地。
日前,瑞典電池制造商Northvolt在官網(wǎng)宣布,其推出一款先進的鈉離子電池,經(jīng)實驗室驗證能量密度超過160瓦時/千克。電池是由硬碳陽極和普魯士白陰極組成,成為第一個將普魯士白電池工業(yè)化且商業(yè)化的企業(yè)。
2024年2月1日,寧德時代公布了一項鈉離子電池國際專利申請,專利名為“鈉離子電池電解液、二次電池、電池模塊、電池包和用電裝置”。更早之前,寧德時代推出的第一代鈉電池能量密度為160Wh/Kg,已實現(xiàn)裝車,并宣布其下一代鈉電池能量密度研發(fā)目標超200Wh/kg。2024年2月28日,寧德時代在回復投資者提問中宣布,正在研發(fā)第二代鈉離子電池,能量密度可以提升到200Wh/kg,在成本、壽命和低溫性能等方面預計將有更好的表現(xiàn)。
國家知識產(chǎn)權(quán)局2月6日公告了深圳新宙邦“一種鈉離子電池”專利;廈門廈鎢新能源“一種低溫型鈉離子電池正極材料、制備方法及電池”專利。
近日,力神電池宣布推出160Wh/kg圓柱鈉離子電池,該產(chǎn)品可實現(xiàn)﹣40℃放電容量保持率大于80%;5C快充,充電12分鐘達到80%電量,并通過GB38031-2020安全性能測試,可應用于電動車及大規(guī)模儲能。
蜂巢能源去年年末發(fā)布全球首款350km+續(xù)航短刀鈉離子電池,滿足A00級和A0級電動車、電動兩輪車等市場當前需求。
2023年,湖鈉能源鈉離子電池及系統(tǒng)項目、眾鈉能源廣德尋鈉鈉離子電池制造基地項目、東馳新能源年產(chǎn)20GWh新型鈉離子電池項目、青鈉新能源10GWh鈉離子電池項目等鈉電池項目迎來大批量開工,且投資額大多為數(shù)十億/上百億,鈉電池已逐漸成為電池行業(yè)又一大項目投資路線。
(三)當前鈉離子電池應用領域及未來需求預測
預計鈉離子電池規(guī)?;慨a(chǎn)與大規(guī)模商業(yè)化應用尚需時日,與鋰離子電池的應用競爭格局短期內(nèi)不會有明顯變化。隨著技術(shù)攻關與產(chǎn)業(yè)鏈布局完善,鈉離子電池正逐步開始得到推廣和應用。主要的應有領域有:
一是在兩輪車、低速電動車領域,憑借較鉛酸和鋰電更高的性價比率先快速替代鉛酸電池的市場;二是儲能領域,憑借安全和耐低溫的優(yōu)勢,率先應用在對于能量密度和循環(huán)壽命要求較低、對價格敏感性較高的用戶側(cè)儲能、通信基站和數(shù)據(jù)中心、電動船舶等領域;三是乘用車領域,通過鈉鋰混搭技術(shù)有望覆蓋65%純電乘用車市場。
首先是替代兩輪電動車鉛酸電池的市場。低速電動車一般是指速度低于70km/h的純電動車,主要涵蓋電動自行車、電動三輪車、四輪低速電動車(A00級)等。據(jù) GGII 的數(shù)據(jù),現(xiàn)階段兩輪電動車鉛酸電池占據(jù)了約70%的市場份額。鉛酸電池能量密度、使用壽命、各方面提升及成本下降空間已非常有限,而且由于鉛酸電池中含有重金屬鉛,近年來面臨著嚴格的環(huán)保壓力。基于近 5 年的兩輪電動車銷量數(shù)據(jù),到2025年鈉離子電池的滲透率按20%,則兩輪電動車領域?qū)︹c離子電池的需求量有望達到 13GWh。
第二是A0級和A00級小微型電動汽車部分取代鋰電池的市場。由于鈉離子電池的較低能量密度,只能率先應用于低速電動車以及部分低續(xù)航乘用車領域。A00級和A0級小微車型對價格更敏感,對電池性能要求不高,具有價格優(yōu)勢的鈉離子電池有望在此類車型中部分取代鋰離子電池的市場份額。A00級電動車特有的便捷的代步功能,所承載的功能和場景是主流電動汽車所不具備的,但市場仍不容小覷,假設到2025年A00 級和A0級電動汽車的年銷量達到300萬輛,鈉離子電池的市場滲透率達到5%,則A0級和A00級電動汽車對鈉離子電池的需求量有望達到3.75GWh。
第三是在戶用和工商儲能領域,將成為鋰電池的重要補充。目前進入儲能應用的二次電池技術(shù)主要有鉛酸電池、高溫鈉電池、全釩液流電池和鋰離子電池等,然而上述電池技術(shù)都有各自的局限。鉛酸電池能量密度很低而且存在環(huán)保壓力;全釩液流電池初始投資成本偏高且占用體積較大;鋰離子電池受鋰資源的限制未來難以同時支撐電動汽車和規(guī)模儲能的發(fā)展。據(jù)中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源等公開的鈉離子電池性能參數(shù),現(xiàn)階段電芯循環(huán)壽命均可達4500周以上,初步滿足電化學儲能系統(tǒng)運行十年以上的要求。預計在國內(nèi)各省規(guī)劃的超過60GW新型儲能中,鈉離子電池按10%的滲透率為,裝機規(guī)模有望達到 6GW/18GWh。目前,日本的儲能領域已有屬于高溫鈉離子電池的鈉硫電池的實際應用;室溫鈉離子方面,中科海鈉已有儲能用鈉離子電池。
以上,預計到2025年,鈉離子電池市場應用總規(guī)模,可達35GWh左右。
據(jù)研究機構(gòu)EVTank預測,2023年年底,全行業(yè)將形成13.5GWh的鈉離子電池專用量產(chǎn)線產(chǎn)能;到2030年,鈉離子電池的實際出貨量或?qū)⑦_347GWh。照此推算,2024年至2030年期間,鈉電池出貨量復合增長將達到58.1%。近日,韓國市場調(diào)查機構(gòu)SNE Research發(fā)布報告預測,中國鈉離子電池將于2025年正式投入量產(chǎn),主要用于兩輪車、小型電動車和儲能領域等。預計到2035年,鈉離子電池價格將比磷酸鐵鋰電池價格低11%至24%,市場規(guī)模將達每年142億美元。有機構(gòu)預計,到2026年,全球鈉電池需求將達116GWh。其中,儲能領域應用占比最高,達71.2%。到2030年,全球?qū)︹c電池的需求將進一步增長至526GWh。
2023年2月,中科海鈉與思皓新能源聯(lián)合發(fā)布首臺鈉離子電池試驗車;同年3月雅迪發(fā)布搭載鈉電池的兩輪車;4月寧德時代宣布鈉離子電池將首發(fā)落地奇瑞車型。
2023年12月,全球首款搭載鈉離子電池的A00級微型電動車江淮釔正式下線,新車已于2024年1月5日開啟批量交付,搭載中科海鈉鈉離子圓柱電芯。
2023年12月,江鈴集團與孚能科技合作推出的首款鈉離子電池純電A00級車型江鈴易至EV3(青春版)正式下線。
在江淮和江鈴之外,奇瑞、比亞迪等電動四輪車企和淮海等電動三輪車企都有清晰的鈉離子電池上車計劃,或者已經(jīng)向中機車輛技術(shù)服務中心申報了相關車型;雅迪、臺鈴、新日等電動兩輪車企則推出了搭載鈉離子電池的車型。目前,寧德時代、中科海納、孚能科技鈉離子電池配套的車輛都已正式進入公告,預計將在2025年正式量產(chǎn)上車。中國科學院青島生物能源與過程研究所研發(fā)的60伏特鈉離子電池組順利完成在電動兩輪車的裝車示范。
目前,比亞迪150Ah刀片鈉電芯已經(jīng)通過中試,可進行規(guī)?;纳a(chǎn),20MWh的鈉電魔方儲能系統(tǒng)在其南寧工業(yè)園正在試用。
三、鈉離子電池產(chǎn)業(yè)市場發(fā)展格局情況
(一)上游電池關鍵材料成為鈉離子電池技術(shù)投資重點賽道,產(chǎn)業(yè)鏈基礎好發(fā)展快
從鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈投資重點分析,59%的被投項目專注于上游鈉離子電池正負極材料、電解液等關鍵材料;24%的被投項目專注于中游鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn);14%的被投項目專注于鈉離子電池解決方案。
整體行業(yè)格局來看,由于鈉離子電池材料結(jié)構(gòu)與鋰電池類似,傳統(tǒng)鋰電材料龍頭具備先發(fā)優(yōu)勢,相對于其他新型儲能技術(shù)需要更多的技術(shù)研發(fā)和資金投入實施新布局,鈉離子電池上游材料端產(chǎn)業(yè)鏈基礎較好,發(fā)展較快。
鈉離子電池正極材料三種技術(shù)路線各有優(yōu)劣,預計維持多種路線并存的格局,并匹配不同場景下的需求。層狀氧化物成熟度相對較高,且綜合性能優(yōu)異,該路線廠商主要有容百科技、振華新材、當升科技、億緯鋰能等。海外企業(yè)中Faradian采用鎳基層狀氧化物方案。普魯士藍類正極材料主打成本優(yōu)勢,代表企業(yè)有百合花、七彩化學/美聯(lián)新材、漢行科技等。聚陰離子材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)壽命長,但是成本高、能量密度表現(xiàn)較差。眾鈉能源采用低成本的硫酸鐵鈉作為解決方案,鈉創(chuàng)新能源在積極研發(fā)磷酸釩鈉、磷酸錳釩鈉等材料體系。海外企業(yè)中,法國Naiades和Tiamat均采用了氟磷酸釩鈉作為正極材料。
目前多數(shù)負極廠積極布局硬碳路線。傳統(tǒng)鋰電負極公司如杉杉股份、貝特瑞、翔豐華、中科電氣等公司均有硬碳材料負極的技術(shù)布局,其中杉杉股份的進展相對較快,其鈉電負極材料已經(jīng)實現(xiàn)批量銷售。非上市公司成都佰思格、珈鈉能源等,已開發(fā)迭代多款負極產(chǎn)品,佰思格計劃把產(chǎn)能擴大到1萬噸左右,到2025年會進一步把產(chǎn)能擴大到5萬噸,產(chǎn)業(yè)化布局較為積極。
華陽股份與中科海納綁定,采用軟碳路線,通過無煙煤實現(xiàn)軟碳生產(chǎn)。圣泉股份酚醛樹脂產(chǎn)能行業(yè)領先,成本優(yōu)勢顯著;元力股份借助活性炭工藝經(jīng)驗有望進入負極行業(yè)。
集流體環(huán)節(jié)主要廠商包括鼎勝新材和萬順新材等;電解液頭部廠商包括天賜材料、多氟多、江蘇國泰、永太科技等;隔膜環(huán)節(jié)主要廠商有恩捷股份、星源材質(zhì)和中材科技等。
(二)鋰電龍頭和鈉電新勢力競逐鈉離子電池制造
目前全球已有近30家企業(yè)布局鈉離子電池,產(chǎn)業(yè)化應用涉及儲能、電動車多領域。國內(nèi)主要分為兩類企業(yè)具備較高關注價值:
一類是參與拓展布局鈉離子電池的鋰電池龍頭企業(yè),如寧德時代、比亞迪、鵬輝能源、孚能科技、興旺達等,這類企業(yè)在布局和鋰電池相近的鈉離子電池方面,由于鈉電原理與結(jié)構(gòu)與鋰電類似,鋰電龍頭具備先發(fā)優(yōu)勢。
另一類是從“0”到“1”鈉離子電池領域的創(chuàng)新型企業(yè)(鈉電新勢力),但布局時間較早并且和一些科研院所合作,擁有技術(shù)優(yōu)勢的創(chuàng)新型企業(yè),如2017年成立,依托中科院物理所的技術(shù)支撐,是國內(nèi)首家鈉離子電池企業(yè)的中科海鈉,華陽股份持股該公司;創(chuàng)始團隊來自上海交通大學的鈉創(chuàng)新能源則與維科技術(shù)合作;以及2022年起全面轉(zhuǎn)型鈉離子電池的筆記本電腦輸入設備龍頭傳藝科技。漢行科技、眾鈉能源、星空鈉電、傳藝科技等。新勢力企業(yè)現(xiàn)在的方向還是以材料為主,目前國內(nèi)企業(yè)主要集中在小規(guī)模生產(chǎn)制造。
據(jù)公開信息,目前共有兩批25家企業(yè)鈉離子電池通過測評(國家綠色電池質(zhì)量檢驗檢測中心、綠色電池評價分析工業(yè)和信息化部重點實驗室測評)。2023年7月14日公布的全國首批17家合格鈉離子電池包括:中科海鈉、漢行科技、湖南德賽電池、華陽新材、派能電池、大連化物所、湖南立方、海四達、弗迪電池、鵬輝、嘉盛、?;?、盤古鈉祥、星恒、昆宇電源、傳藝鈉電、蜂巢。2023年9月11日公布第二批8家合格企業(yè):維科技術(shù)、國鈉能源、珠海冠宇、深圳珈鈉、深圳拓邦鋰電池、東莞市創(chuàng)明電池、江蘇浩鈉新能源、湖南鈉能時代。其中,原傳統(tǒng)鋰電池企業(yè)僅有6家(不包含寧德時代、比亞迪);其余均為新進入電池生產(chǎn)制造的“鈉電新勢力”企業(yè)。
根據(jù)上述情況,2023年以來在鈉離子電池領域加速布局的企業(yè),大部分為近幾年新進入電池領域的鈉電“新勢力”企業(yè)。從電池產(chǎn)能布局看,根據(jù)桫欏鈉電統(tǒng)計的2023年45個鈉電池相關項目,25個項目為電池生產(chǎn)制造項目,約為55.5%,其余為正負極等鈉電材料項目;13個項目電池產(chǎn)能布局在10GWh以下,20GWh及以上項目有4個,其中淮??毓杉瘓F與弗迪電池簽約百億鈉離子電池項目,該項目計劃總投資100億元、年產(chǎn)能30GWh,將打造全球最大的微型車鈉電系統(tǒng)配套商。材料領域,也大都是新進入企業(yè)布局,老電池材料企業(yè)中,容百科技規(guī)劃在仙桃市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)新建年產(chǎn)10萬噸磷酸錳鐵鋰和5萬噸鈉電正極材料產(chǎn)能;美聯(lián)新材投建年產(chǎn)6萬噸電池級普魯士藍(白)項目。說明也有部分老牌鋰電池及材料企業(yè),在看好鈉離子電池的未來與前途。
與此形成鮮明對照的,是老電池企業(yè)近期行動相對較遲緩。尤其2023年下半年至今在碳酸鋰材料降價潮沖擊下,大部分原在鈉離子電池領域布局的企業(yè),明顯減緩了鈉電池產(chǎn)業(yè)化的步伐;但比亞迪大規(guī)模產(chǎn)線建設仍很堅定,寧德時代持續(xù)推進鈉電池的迭代研發(fā),其他部分電池企業(yè)也在布局產(chǎn)能(2024年1月4日,比亞迪徐州30GWh鈉離子電池項目正式落地,項目總投資100億元。旗下弗迪電池公司宣布,將其在乘用車領域的研發(fā)成果轉(zhuǎn)移到兩輪車電池的開發(fā)中,2024年將推出其第二代鈉電池產(chǎn)品。據(jù)悉,比亞迪海鷗車型將于2023年第二季度上市,將推出鈉電池和鋰電池兩種版本,續(xù)航300公里—400公里。如果順利上市,比亞迪有可能成為全球第一個將鈉離子電池裝上汽車的公司。2024年2月1日,寧德時代公布了一項鈉離子電池國際專利申請;寧德時代第一代鈉電池已實現(xiàn)裝車,近期宣布正在研發(fā)第二代鈉離子電池,能量密度可以提升到200Wh/kg。此外,派能科技、海四達、易事特、興儲世紀也已開展鈉離子電池產(chǎn)線建設)。
上述這些情況說明:
1、鈉離子電池仍有未來,仍是需要高度重視的一條新賽道。主要的因素包括:
一是我國儲能(含新能源汽車)要找到一條自主安全可控的道路;儲能電池產(chǎn)業(yè)(包括鋰電、鈉電等)也要為自己找到一條自主可控的道路(避免國際動蕩或鋰資源國際供給大幅波動對整個新能源電池產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生大的震蕩);同樣電池企業(yè)也需要為自己找一條自主可控的道路,來應對上游原材料供給大起大落波動給企業(yè)穩(wěn)定經(jīng)營和可持續(xù)發(fā)展帶來的巨大影響和干擾。我國鋰電產(chǎn)業(yè)近幾年“過山車”般的潮起潮落,核心根源在于上游鋰資源海外供給,70%以上的對外依存度,始終是一個巨大的威脅。不僅電池企業(yè)受沖擊,上游鋰礦和鋰鹽生產(chǎn)企業(yè)、正極材料企業(yè)等,同樣受到很大影響。近期號稱“亞洲鋰都”的江西宜春,與鋰有關的企業(yè)都大面積停產(chǎn)。
二是現(xiàn)有鈉電領先企業(yè)的技術(shù)水平下,通過鈉離子電池的規(guī)模化生產(chǎn),已基本能夠達到成本略優(yōu)于鋰電池的目標;通過持續(xù)的技術(shù)及工程化應用能力提升,未來2-3年時間,鈉離子電池全面提升其成本和價格競爭力、形成自身一定的“性價比”優(yōu)勢是可預期的。
2、近期鈉電池領域“新老兩派”的不同表現(xiàn),有其自身邏輯:
一是新勢力“遇難而上”逆周期發(fā)力。一方面是沒有“退路可言”,堅信會打出一片新天地,但其行動可能也帶有一定“賭未來”的成分,先行把產(chǎn)能布局搞起來,較大規(guī)模投入產(chǎn)線建設,等待市場打開的那一天迎來自己的生機;另一方面也期望通過自身力量,推動鈉電池的規(guī)模生產(chǎn)和市場的規(guī)模應用,來打破“降本——規(guī)模應用——規(guī)模生產(chǎn)——降本”的市場與產(chǎn)業(yè)“死結(jié)”,積極尋求下游應用端用戶的市場合作,包括向小動力電動車、電動工具、儲能等下游用戶提供產(chǎn)品進行驗證性實驗,或與下游能源企業(yè)、地方政府共建鈉離子儲能示范項目等,期望逐步通過產(chǎn)品應用的規(guī)?;嵘齺韺崿F(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)模化,而達到規(guī)?;a(chǎn)攤薄和降低產(chǎn)品成本的目的。
而這一過程,如果僅憑市場的力量在當前碳酸鋰價格持續(xù)走低的情況下,恐需較長時間。但目前至少有三種力量在推進加快:第一是國家層面的引導和鼓勵,如工信部、科技部、能源局等部委均對鈉離子電池的技術(shù)進步給予支持;第二是地方層面,從培育和發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)角度給出項目和市場支持;第三是企業(yè)自身持續(xù)在創(chuàng)新技術(shù)與產(chǎn)品,優(yōu)化提升生產(chǎn)制造的工程化能力,不斷降低產(chǎn)品制造成本。此外,“鋰賤傷礦”,市場供求關系決定的碳酸鋰價格,未來可能還是會回歸到15萬元/噸左右的正常區(qū)間。目前,澳洲和南美鋰資源國家已通過“限產(chǎn)保價”措施,在限制鋰礦開采和鋰精礦的供應,鋰資源的“鋰佩克”國際組織大概率也會形成。據(jù)多家頭部鈉電池企業(yè)數(shù)據(jù),在這一區(qū)間鈉離子電池規(guī)模化生產(chǎn)后,可逐步顯現(xiàn)其產(chǎn)品“性價比”的優(yōu)勢。因此,業(yè)內(nèi)有判斷,鈉離子電池規(guī)模化生產(chǎn)的時間,大體在2026年前后,值得“新勢力”們期待。
二是老勢力等待觀望行動遲緩。一方面是在等待時機、選擇時機發(fā)力。鋰價下行和走低沖擊下,現(xiàn)有鈉離子電池成本優(yōu)勢盡失,擴建產(chǎn)能短時期內(nèi)會為企業(yè)背上沉重的資金包袱,因此大都在等待鋰價反彈鋰資源價格走勢確定以后再發(fā)力。另一方面,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進程被延遲,也為老牌電池企業(yè)在產(chǎn)品技術(shù)端(包括電池和材料)持續(xù)優(yōu)化給出更多時間。寧德時代、比亞迪將推出第二代鈉電池,性能將接近鋰電池;其他老電池企業(yè)實際也沒閑著,很多也在持續(xù)推進產(chǎn)品的研發(fā)迭代。
在鈉離子電池“量產(chǎn)前夜”,老勢力企業(yè)主要有三種表現(xiàn):
第一是持續(xù)研發(fā)、引而不發(fā)。如寧德時代、比亞迪等在研發(fā)性能與鋰電池比肩的第二代鈉電池,但在產(chǎn)能上無動作,或許計劃屆時改造現(xiàn)有鋰電產(chǎn)線投入鈉離子電池生產(chǎn)。寧德時代等一線鋰電企業(yè)有實力和能力做長遠戰(zhàn)略布局。
第二是持續(xù)觀望、伺機而動。如鵬輝能源、億緯鋰能、蜂巢、欣旺達等二線鋰電池企業(yè),既無研發(fā)動靜,亦無產(chǎn)能布局動作。估計更多企業(yè)是在等待時機再出擊。一方面是目前他們要應對鋰電價格內(nèi)卷多搶訂單渡過眼前危機而“無暇顧鈉”;另一方面在鈉電池產(chǎn)品方面已有較成熟技術(shù),改造現(xiàn)有產(chǎn)線即可投入新賽道。
第三種積極參與鈉電池布局的老電池或老儲能企業(yè),在過往未抓住鋰電儲能大發(fā)展機遇,期望搶抓鈉電池風口好乘勢而上。如海四達、興儲世紀等企業(yè),轉(zhuǎn)型進入鈉離子電池領域。
此外,比亞迪大規(guī)模布局電池生產(chǎn)制造,是由其車企主要性質(zhì)決定的,自己生產(chǎn)電池給自己用,率先在鈉電池新能源汽車領域蹚出一條路子,在下一輪電車價格戰(zhàn)中增添底氣和實力。