7月29日,寧德時(shí)代正式發(fā)布第一代鈉離子電池。
據(jù)介紹,該電芯單體能量密度達(dá)到160Wh/kg,達(dá)到全球最高水平!
同時(shí),公司還宣布,下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh/kg。
與磷酸鐵鋰電池相比較,除了能量密度略低以外,鈉離子電池在低溫性能、快充性能等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
自從1991年索尼公司推出第一代商用鋰電池以來,鋰電池便占據(jù)了主流地位,在新能源大時(shí)代下風(fēng)生水起,持續(xù)獲得各路資本關(guān)注。
A股市場(chǎng)上,鋰電池板塊節(jié)節(jié)高升,以寧德時(shí)代、贛鋒鋰業(yè)等為代表的鋰電股頻頻創(chuàng)出歷史新高。
這樣火熱的市場(chǎng)直接導(dǎo)致鋰電池板塊估值過高,我們來看看幾家頭部企業(yè)的市盈率(TTM),寧德時(shí)代為189.18倍,比亞迪為191.12倍,贛鋒鋰業(yè)為181.40倍,恩捷股份為159.41倍……
上百倍市盈率已成為鋰電股的標(biāo)配,毫無疑問,這樣的股價(jià)早已透支多年的業(yè)績(jī)。
如果這時(shí)候有新產(chǎn)品對(duì)其進(jìn)行替代,這將會(huì)影響到鋰電股的投資邏輯。
那么,這個(gè)威脅會(huì)是鈉離子電池嗎?
01、工作原理基本相同
學(xué)過化學(xué)的人應(yīng)該都知道,鈉元素和鋰元素處于同一主族,這兩者的物理化學(xué)性質(zhì)非常相似。
所以,用鈉來取代鋰的鈉離子電池存在可行性。
事實(shí)上,將鈉離子作為電池正極的技術(shù)路線早在20世紀(jì)70年代就曾提出。
不過,相較鋰離子,鈉離子電位比較高、體積更大,這意味著鈉離子電池在材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)性能上要求更為嚴(yán)苛。
簡(jiǎn)單來講,即是鈉離子電池在能量密度和循環(huán)壽命上不如鋰電池,這也是鈉離子電池商業(yè)化進(jìn)程緩慢的主要原因。
直到2010年后,鈉離子電池的研究才進(jìn)入高速發(fā)展期,我國(guó)鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
而此次寧德時(shí)代將鋰離子電池的能量密度達(dá)到160Wh/kg的高度,可以說是鈉電池研究的一個(gè)重大突破。
目前鋰離子電池能量密度大約在150-350Wh/kg,其中磷酸鐵鋰電池的能量密度偏低,在150-210Wh/kg區(qū)間。
也就是說,鈉離子電池的能量密度已經(jīng)接近磷酸鐵鋰電池,并且在循環(huán)壽命上與磷酸鐵鋰電池相當(dāng),這使鈉離子電池替代鋰離子電池的可行性大大提高。
從技術(shù)路線來看,鈉離子電池與鋰離子電池的工作原理相同,均為嵌脫式電池。
鈉離子電池在充電時(shí),Na+從正極脫嵌,進(jìn)入負(fù)極;放電時(shí),Na+從負(fù)極回到正極,外電路電子從負(fù)極進(jìn)入正極,將Na+還原為Na。
02、成本優(yōu)勢(shì)突出
既然技術(shù)路線基本相同,且在能量密度上處于劣勢(shì),那為什么還要大張旗鼓去研究鈉電池呢?
自然是因?yàn)殁c電池?fù)碛胁糠咒囯姵責(zé)o法媲美的優(yōu)勢(shì),其中最受人關(guān)注的就是低成本。
鋰電池主要原材料成本構(gòu)成中,占比最大的是正極材料,也就是鋰鹽。
全球鋰資源比較稀缺,地殼中含量?jī)H0.0065%,并且地理分布不均勻,主要分布在澳洲、南美地區(qū)。
我國(guó)鋰資源儲(chǔ)量?jī)H占全球6%,開采成本高,目前電池生產(chǎn)用鋰對(duì)外依存度非常高。
隨著需求不斷提升,近年來鋰資源價(jià)格大幅上漲,其中電池級(jí)碳酸鋰已經(jīng)超過88000元/噸。
與鋰資源相比,鈉資源儲(chǔ)量非常豐富,地殼豐度為2.64%,是鋰資源的406倍,我們每日攝取的食鹽主要成分就是氯化鈉。
鈉離子電池正極材料主要有鈉過渡金屬氧化物(如NaMnO2)、鈉過渡金屬磷酸鹽(如Na3V2(PO4)3)、鈉過渡金屬硫酸鹽(如Na2Fe2(SO4)3)等。
有數(shù)據(jù)顯示,鈉離子電池(NaCuFeMnO/軟碳體系)的正極材料成本,僅為鋰離子電池(磷酸鐵鋰/石墨體系)正極材料成本的40%左右。
除此之外,在負(fù)極材料、集流體、電解質(zhì)等方面,鈉離子電池也存在明顯的成本優(yōu)勢(shì)。
比如說集流體,鈉電池正極和負(fù)極的集流體都可以使用廉價(jià)的銅箔,而鋰電池負(fù)極集流體為價(jià)格較高的銅箔。
據(jù)機(jī)構(gòu)估算數(shù)據(jù)顯示,鈉離子電池的材料成本將比鋰離子電池成本下降30%至40%。
03、多方面性能亮眼
除了在生產(chǎn)成本上占優(yōu)以外,鈉離子電池還擁有其他優(yōu)勢(shì)。
動(dòng)力電池發(fā)展的三大要素分別為續(xù)航、快充以及安全,在續(xù)航上,鈉離子電池能量密度已經(jīng)達(dá)到160Wh/kg,已經(jīng)接近磷酸鐵鋰電池,用在一些微型電動(dòng)車上完全足夠。
據(jù)悉,“國(guó)民神車”五菱宏光MINI EV,它的120km續(xù)航版車型電池能量密度是100Wh/kg,170km續(xù)航版車型能量密度則是110Wh/kg。
在快充方面,鈉離子電池充電15分鐘,電量就可以達(dá)到80%,與鋰電池相比有過之而無不及。
在安全方面,鈉離子電池的內(nèi)阻比鋰離子電池稍高,在短路情況下瞬間發(fā)熱量少、溫升較低,其熱穩(wěn)定性已超越國(guó)家動(dòng)力電池強(qiáng)標(biāo)的安全要求。
此外,在循環(huán)壽命上,寧德時(shí)代發(fā)布的鋰離子電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)與磷酸鐵鋰電池相當(dāng),解決了此前鈉電池一大不足。
在用車環(huán)境上,鋰電池低溫性能表現(xiàn)較差,這也導(dǎo)致了電動(dòng)汽車不受北方消費(fèi)者待見,而鈉離子電池可以在-20℃低溫下,仍有90%以上的放電保持率。
鈉離子電池在系統(tǒng)集成效率方面,也可以達(dá)到80%以上,更加方便進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化。
總的來看,寧德時(shí)代的第一代鈉離子電池除了在能量密度方面低于目前的三元鋰電池以及磷酸鐵鋰電池之外,它無論是在快充性能、低溫性能、系統(tǒng)集成效率還是電池成本方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
04、率先實(shí)現(xiàn)部分替代
綜合鈉離子電池的優(yōu)缺點(diǎn),鈉離子電池將主要應(yīng)用在對(duì)密度要求不高的場(chǎng)景,比如電動(dòng)兩輪車、低速四輪車、儲(chǔ)能電站、家用儲(chǔ)能產(chǎn)品等。
目前我國(guó)低速電動(dòng)車以鉛酸電池為主,鋰電池為輔。隨著未來產(chǎn)業(yè)規(guī)?;?,鈉電池有望取代鉛酸電池成為低速電動(dòng)車的主流電池。
在儲(chǔ)能領(lǐng)域,儲(chǔ)能系統(tǒng)是新能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵一環(huán),在電源側(cè)棄電消納、電網(wǎng)側(cè)輔助調(diào)峰、用戶側(cè)削峰填谷和分布式發(fā)電中發(fā)揮的重要作用。(關(guān)于儲(chǔ)能方面的研究,可以參考此前文章:這個(gè)賽道火了!滿屏20cm漲停)
相較于鋰電池,鈉電池在材料成本方面優(yōu)勢(shì)明顯,未來有望部分取代鋰電池應(yīng)用到儲(chǔ)能增量市場(chǎng)。
儲(chǔ)能的風(fēng)口毋庸置疑,但目前行業(yè)的儲(chǔ)能的手段卻并不如意,安全、長(zhǎng)壽、低價(jià)、大規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)仍然不及預(yù)期,僅僅依靠鋰離子電池,無法滿足快速擴(kuò)張的儲(chǔ)能市場(chǎng)。
國(guó)家發(fā)改委、能源局在《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中提到:“新型儲(chǔ)能是支撐新型電力系系統(tǒng)等重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備,在推動(dòng)能源領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和過程中發(fā)揮顯著作用,要加快飛輪儲(chǔ)能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?;囼?yàn)示范。”
有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),到2025年,鈉離子電池在A00級(jí)別汽車、兩輪車、儲(chǔ)能三大領(lǐng)域需求量將達(dá)到123GWh,對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間為537億元。
當(dāng)然了,寧德時(shí)代看上的還不止這些,它還獨(dú)創(chuàng)了AB電池包模式。
將鈉離子電池與鋰離子電池同時(shí)集成到同一個(gè)電池系統(tǒng)里,將兩種電池按一定的比例和排列進(jìn)行搭配。
既彌補(bǔ)了鈉離子電池在現(xiàn)階段的能量密度短板,也發(fā)揮出了它高功率、低溫性能的優(yōu)勢(shì),這樣的鋰-鈉電池系統(tǒng),就能適配更多應(yīng)用場(chǎng)景。
05、相關(guān)企業(yè)受益
如果鈉離子電池真能實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用,那么其產(chǎn)業(yè)鏈上游、中游企業(yè)將會(huì)受益。
上游主要最受益的領(lǐng)域?yàn)樘妓徕c(純堿),碳酸鈉之于鈉離子電池,正如碳酸鋰之于鋰離子電池。
主要上市公司有遠(yuǎn)興能源、中鹽化工、南風(fēng)化工等。
中游參與鈉離子電池產(chǎn)品、材料研發(fā)和布局的企業(yè)有寧德時(shí)代、華陽(yáng)股份、欣旺達(dá)等。
寧德時(shí)代(300750):已發(fā)布鈉離子電池,是全球領(lǐng)先的動(dòng)力電池企業(yè),2017-2020年動(dòng)力電池使用量連續(xù)四年排名全球第一。
遠(yuǎn)興能源(000683):公司是國(guó)內(nèi)最大的天然堿法制純堿和小蘇打企業(yè),純堿產(chǎn)能居于國(guó)內(nèi)第四位,小蘇打產(chǎn)能全國(guó)第一。