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嘉宾:唐堃,中科海钠科技有限责任公司执行董事长
唐:目前钠离子电池得到了国家政策等支持,这是在国家双碳战略目标之下,储能需求非常大,锂价格问题高涨等等,钠离子也是国内科研院所多年研究,在即将规模产业化的节点,受到很多关注,今天也是邀请到很多专家共同交流,我们先抛砖引玉。
钠离子电池是储能的新选择。在2020年之前,储能很少有提及钠电池,提到钠电池都是钠硫电池,2020年之后出现在公众视野里。那我们谈一下发展钠离子的必要性、可行性(技术产业链是否可行)、中科海钠的实践和理解,最后是对整个钠离子电池未来的展望。
钠离子电池缘起是解决卡脖子问题,现在大家已经是共识,就是锂资源其实非常稀缺,70%锂资源在南美洲,中国作为锂电池生产大国,除了内销之外还向世界提供锂电池,世界上60-80%锂电池是中国制造,但是我们80%的锂靠进口。十年前我们提出弯道超车,底层逻辑是摆脱石油依赖,但目前国际局势动荡,包括目前的俄乌战争,其实可以看到在如今经济形势下资源会成为至关重要的瓶颈。我们做动力电池是为了摆脱石油依赖,上个月我们新能源汽车渗透率达到了27%,可以说中国花了大力气做的动力电池这个战略是成功的。但是在这个时点,我们看到反而锂资源依赖进口,这可能是卡脖子风险。我们做了一个计算,认为锂不能同时支持动力电池、消费电池和储能电池的需求,当然这个有不同说法,包括昨天动力电池大会,有的提出锂可以回收,还有说矿可以不断发掘更多。我们认为有道理,但是去年碳酸锂涨价可以看到,只是动力电池的需求就可以让锂资源供给受到如此大的冲击,我们认为钠离可以成为解决储能更核心的角色,锂如此贵,可以用在更加高端的需求,钠可以在储能等方面替代锂。
锂用在动力电池上,已经造成了资源端不只是碳酸锂,还有钴、镍、磷酸都遇到很大问题,我们看到现在的双碳战略下,提高风光等可再生能源比例,储能更加必要和重要。国家也出台了很多政策,钠离子在22年1月《十四五新型储能发展实施方案》中排名第一,在之前征求意见稿锂其实还是靠后的,我们认为优先级往前提的原因,一个是这几年技术进步飞速,另外就是一年内锂价格涨价太快。当成为石油的一个替代选项的时候,我们认为这就是国家层级的一个技术战略定位,这是科研界产业界的共识。
这是2022年7月14最新发布的,由工信部指导行业立项,由中科院物理所、中科海钠和宁德时代共同牵头的首批行业标准立项。
钠离子同行大部分是从锂电池行业切入的,可以看到锂电池在过去十年价格下降了90%,很多人会对比光伏成本,去看光伏和动力电池的成本下降变化。2021年拐点,磷酸铁锂降到了历史最低位。反映到电池测由2021年底降到最低,然后反弹,电池价格非常依赖于原材料。一方面是量产,另一方面是电新加工制造,在加工制造效率提高很快情况下,还是原材料影响成本很大。
电池核心元素就是锂镍钴磷。其中钴是很贵的,技术路线上高镍替代无钴电池,但镍的资源也大部分在海外,大家去屯矿。考虑到钴镍都贵,比如比亚迪去做磷酸铁锂电池,在动力电池上比例越来越大。现在我们做这个钠离子电池也是下降元素成本,这是支撑钠离子的核心逻辑。
相比于锂电,钠电只是替换了正负极材料,设备工艺都是相通的,所以钠离子电池是站在锂电巨人肩膀上发展。对比于锂的高价,钠价格才不过两千到三千/吨,
有很多像小苏打这样的产品,非常成熟,量也很大。
这是钠离子电池发展历程:先有钴酸钠,后又钴酸锂,其实之前钠和锂都在一起研究,但是因为后面锂电池突出,钠电池被搁置了,直到2010年开始由前瞻性的科学家做预测,如果动力电池的路径是必经之路,锂资源的稀缺性会遭遇瓶颈,才开始做钠离子电池研究。产业上2011年英国Faradion公司成立,专注做钠离子池,也做磷酸铁锂,最近被印度首富全资收购。15年中科院做了第一个钠离子软包电池,17年中科海钠成立,持续证明这个技术在有量变到质变。宁德时代也对外发布了技术路线。
钠电池能量密度稍弱于锂电池,钠电池的适合场景主要是两方面:一个是面向储能,想象空间可能比动力电池还大,这应该是主战场另一个是短途电动,以前用铅酸的,两轮车、三轮车,系统侧,磷酸铁锂能续航700公里,钠电池哪怕能量密度打折扣,能在400-500公里,也是可以做动力电池的。这可能是数十万亿市场。
钠电池有不同技术路线,我们主要讲的是,钠电池领域材料创新是核心,目前来看锂电池的加工重组完全可以借鉴,钠离子电池的核心竞争力来自于材料。
我们觉得能够,两个正负极材料,一个是铜基氧化物正极材料,镍铁锰技术掌握在日本人手里,主要是空气稳定性,加了铜之后可以显著提升材料稳定性。另外就是开创性找到无烟煤基碳作为负极,之前负极用硬碳,日本硬碳18万/吨,锂电池用4万-5万石墨的时候,经济性就不行了,因此我们找到的这个无烟煤降本非常明显。另外在电解液、钠盐、添加剂上做到了全体系创新,提升了性能。打消大家一个,锂元素成本也就占5%-8%,如果能量密度不行的话,只替换了这个5%-8%的成本,
还是不行的,因此钠离子电池创新是一个全面体系的创新。之前碳酸锂价格在15w-20w的时候,钠离子电池成本下降了30%,现在还会更多。想说的就是钠离子的竞争力是全体系的创新而非单点技术突破。
除了能量密度外,其他性能可能比磷酸铁锂还好,我们可以在高温使用,由于负极运用无烟煤碳可以快充,锂电的快充是有代价的,会影响寿命,钠电池不会。
外形结构与锂电池完全相同,也通过了这个GB/T31485测试。钠电可以放电到0V,不会过放,不怕放,大大提高了安全性。锂电池不行,放一年可能就坏了。
但这个技术不是一蹴而就的,能做到今天的程度是十年来的积累,中科海钠在材料体系领域都做了各种布局,在各个技术路线上都有研究,现在只是选了层状氧化物,但我们还有更多可以做的创新,依托于中国完善产业链,14/15年找到了核心材料后,16年就做了电池,17年就拿到了融资,其实速度是很快的。
我们聚焦在正负极材料,性能上有很多合适的性能,主要是做产业化推广目前也是在跟各个行业头部公司做对接。这个是钠电用作储能时,有86.8%能量转化效率,和锂电池相同的,而且还有成本优势,这是未来最大一个使用场景。这是英法美还有国内公司,目前钠离子电池技术路线百花齐放,有聚阴离子、普鲁士蓝还有我们层状氧化物,最终会通过市场验证,就像磷酸铁锂和三元材料的争论,比如特斯拉以前磷酸铁锂进入不到现在也可以进入。钠离子主要是提供了高性价比可持续的能量块,这个有很大必要性,提高性能降低成本,这块市场会越来越大。这是我们自己的规划,希望尽快进入轻型电动车市场,中科海钠和大家一起能够尽快为中国双碳目标实现作出贡献。