В последнее время все больше и больше клиентов задают нам вопрос о том, заменит ли натрий-ионная батарея литиевую батарею в будущем. В чем основное отличие натрий-ионной батареи от литиевой батареи? Здесь мы подробно объясняем.
Как ожидается, CATL ускорит индустриализацию натрий-ионных батарей и частично заменит железо-литиевые батареи в будущем.
Что такое натрий-ионный аккумулятор? Каковы его преимущества и недостатки, а также перспективы его дальнейшего применения? Наше мнение следующее:
1) Натрий-ионный аккумулятор не является новой технологией, не существует так называемых «прорывных» инноваций, скорее это технологическая итерация;
2) Натрий-ионные аккумуляторы обладают явными преимуществами и недостатками, огромными ресурсами и ценовыми преимуществами, что позволяет ожидать, что они будут иметь хорошие перспективы применения в области хранения энергии, электрических двухколесных транспортных средств и тихоходных транспортных средств класса A00. Однако низкая плотность энергии затрудняет замену высокопроизводительных автомобильных аккумуляторов (если только плотность энергии натрий-ионных аккумуляторов следующего поколения не превысит 200 Втч/кг);
3) Учитывая, что запасы натрия более велики, чем лития, предприятиям следует обратить должное внимание на стратегическое значение натриевых батарей как технического резерва обеспечения энергетической безопасности.
1. Что такое натрий-ионный аккумулятор?
Исследования ионно-натриевых батарей начались в 1970-х годах. За последние 10 лет соответствующие исследования привели к взрыву, и отрасль начала разрушаться. Подобно принципу работы кресла-качалки с литий-ионной батареей, работа натрий-ионной батареи основана на движении ионов натрия между положительными и отрицательными электродами.
Самая большая разница между натрий-ионной батареей и литиевой батареей заключается в материале катода:
1) Натрий-ионный аккумулятор использует систему NaCuFeMnO/мягкий углерод вместо системы литий-железо-фосфат/графит;
2) Выберите материалы на основе углерода, оксиды переходных металлов, сплавы и т. д. для отрицательного электрода;
3) В качестве электролита выберите натриевую соль, например гексафторфосфат натрия, а не литиевую батарею;
4) Анодный токосъемник выполнен из алюминиевой фольги, а не из литиево-медной фольги.
С точки зрения производства и производственного оборудования натрий-ионные и литиевые батареи имеют высокую совместимость.
Каково развитие натрий-ионных аккумуляторов?
С 2021 года высокий рост мирового спроса на аккумуляторы начал сталкиваться с проблемой нехватки литиевых ресурсов. По данным ветра, по состоянию на 20 июля 2021 г. цена на карбонат лития в этом году выросла на 66%, а на гидроксид лития - на 96%.
По сравнению с литиевыми ресурсами, натриевые ресурсы богаты запасами и широко распространены, поэтому натриевые батареи будут иметь большее ценовое преимущество после крупномасштабного коммерческого использования.
2. Сравните преимущества и недостатки литиевых батарей и разработайте натрий-ионные батареи.
По сравнению с литиевыми аккумуляторами натрий-ионные имеют следующие преимущества:
1) Обильные ресурсы, содержание ионов натрия в корке основного носителя заряда натрий-ионных аккумуляторов составляет около 2,36%, что намного выше, чем 0,002% ионов лития;
2) Стоимость ниже. Стоимость катодного материала натрий-ионных батарей (система NaCuFeMnO/мягкий углерод) составляет всего 40% стоимости катодного материала литий-ионных батарей (система литий-железо-фосфат/графит);
3) Более безопасный, натрий-ионный аккумулятор имеет относительно стабильные электрохимические характеристики.
Недостатки литиевых и натрий-ионных аккумуляторов:
1) Плотность энергии низкая. Текущая удельная плотность энергии натрий-ионных аккумуляторных элементов составляет всего 120 Втч/кг, что значительно ниже, чем 180 Втч/кг литий-железо-фосфатных батарей и троичных 240 Втч/кг.
2) Срок службы относительно короткий. Текущее время цикла натрий-ионных батарей составляет примерно 1500 раз, что значительно ниже, чем в 6000 раз у литий-железо-фосфатных батарей и в 3000 раз у NMC-батарей.
3) Производственная цепочка все еще несовершенна. Поскольку инженерное оборудование и средства обеспечения цепочки поставок еще не сформированы, текущая себестоимость производства выше, чем у литиевых батарей.
3. Натрий-ионные аккумуляторы занимают десятки миллиардов рыночных площадей.
В результате приведенного выше анализа будет обнаружено, что натрий-ионные батареи имеют весьма явные преимущества и недостатки.
Огромные ресурсы и ценовые преимущества позволяют ожидать, что он будет иметь широкие перспективы применения в области хранения энергии, электрических двухколесных транспортных средств и автомобилей класса А00. Однако низкая плотность энергии привела к низкой степени соответствия долгосрочным требованиям к выносливости новых энергетических транспортных средств.
CITIC Securities полагает, что благодаря своим ценовым преимуществам ионно-натриевые батареи, как ожидается, будут коммерциализированы для хранения энергии, строительной техники, базовых станций связи, двухколесных транспортных средств и других сценариев с более низкими требованиями к плотности энергии. Технология образует определенное дополнение.
Everbright Securities считает, что натрий-ионные аккумуляторы имеют хорошие перспективы применения в области хранения энергии, электрических двухколесных транспортных средствах и автомобилях класса A00. По оценкам, в 2025 году внутренняя потребность в хранении энергии составит 48 ГВтч, двухколесные транспортные средства — 41 ГВтч, а автомобили класса A00 — 34 ГВтч. В настоящее время в этих трех сценариях в основном используются литий-железо-фосфатные батареи. Если индустриализация натрий-ионных батарей будет идти гладко, железо-литиевые батареи будут заменены.
Сейчас все больше и больше компаний отказываются от исследований и коммерциализации натрий-ионных аккумуляторов. VTC Power также делает этот шаг и инвестирует миллиарды юаней в натрий-ионные аккумуляторы для будущего рынка.
VTC Power Co., LTD, натрий-ионный аккумулятор, литиевый аккумулятор, литий-ионный аккумулятор, аккумулятор lifepo4, аккумуляторная батарея, аккумулятор электромобиля
