(文/尹哲 編輯/周遠方)電池的化學體系已經很難創新了,只能在物理結構上做些改進?
在7月29日舉行的寧德時代鈉離子電池發布會上,寧德時代創始人、董事長曾毓群對上述議論展開了駁斥:電化學的世界,就像能量魔方,未知遠遠大于已知。
在鈉離子電池發布前后,市場已翹首以盼這種新型電池何時會取代鉛酸電池和磷酸鐵鋰電池。
不過,就算作為目前全球最大的動力電池供應商,寧德時代對于鈉離子電池的大規模商業化的起點,仍然略顯保守地放在了2023年。
另一個觀察點在于,鋰資源主要分布于智利、澳大利亞、阿根廷三國,近日美國芝商所、英國倫交所先后上市鋰期貨合約,爭奪鋰資源全球定價權的號角已經吹響,寧德時代在這個時間點發布無需鋰資源的鈉離子電池,顯得非常微妙。
能量密度不及磷酸鐵鋰
與鋰離子電池工作原理相似,鈉離子電池也主要通過鈉離子在正負極之間的嵌入、脫出實現電荷轉移。
然而,鈉離子由于更大的體積,在材料結構穩定性和動力學性能方面要求更嚴苛,遲遲難以商用。
對此,寧德時代的解決方案為:
正極材料采用克容量較高的普魯士白材料,對材料體相結構進行電荷重排,解決了普魯士白在循環過程中容量快速衰減的核心難題;負極材料開發具有獨特孔隙結構的硬碳材料,其具有克容量高、易脫嵌、優循環的特性。
基于上述技術,該公司第一代鈉離子電池的主要性能指標包括:電芯單體能量密度高達160Wh/kg;常溫下充電15分鐘,電量可達80%以上;在-20°C低溫環境中,也擁有90%以上的放電保持率;系統集成效率可達80%以上;熱穩定性遠超國家強標的安全要求。
觀察者網注意到,根據寧德時代方面給出的“六邊形”對比,除了在能量密度上顯著不敵磷酸鐵鋰電池外,第一代鈉離子電池在快充性能、低溫性能、系統集成效率等項目上均優于后者,而且在安全性、長壽命等方面與磷酸鐵鋰電池旗鼓相當。
另外,當天一同發布的還有鋰鈉混搭電池包:基于兼容互補的特性,鈉離子電池可以與鋰離子電池混合共用。
寧德時代研究院副院長黃起森博士提出,可以將鈉離子電池與鋰離子電池同時集成到同一個電池系統里,將兩種電池按一定的比例和排列進行混搭、串聯、并聯、集成。
然后,通過電池管理系統(BMS)進行不同電池體系的均衡控制,實現取長補短,一方面彌補鈉離子電池在現階段的能量密度短板,另一方面發揮出它高功率、低溫性能的優勢。
如此一來,鋰鈉電池系統便能適配更多應用場景。
因此,黃起森坦言道:“總體來看,第一代鈉離子電池的能量密度略低于目前的磷酸鐵鋰電池;但在低溫性能和快充方面,具有明顯的優勢,特別是在高寒地區高功率應用場景?!?/p>
對于未來,寧德時代規劃中的下一代鈉離子電池的能量密度將突破200Wh/kg。
觀察者網了解到,三元鋰電池能量密度早已突破200Wh/Kg大關,而一直在能量密度上稍遜一籌的磷酸鐵鋰電池也在迎頭趕上。
今年1月8日,國軒高科已發布能量密度達到210Wh/Kg的磷酸鐵鋰軟包單體電池。
因此,寧德時代的當務之急,便是盡快實現鈉離子電池的規模化商用。根據介紹,該公司已經開始進行鈉離子電池的產業化布局,并計劃于2023年形成基本產業鏈。
對成本惜字如金
倫敦金屬交易所于7月19日正式上線了鋰期貨合約,芝加哥商品交易所已于5月3日率先推出了鋰期貨合約。國內來看,7月5日,無錫電子盤新上市碳酸鋰遠期合約,開盤后即一度漲停。該交易中心的碳酸鋰合約非傳統意義上的期貨,但遠期合約仍可以雙向交易,具有相似性。國際能源署(IEA)最新報告中指出,鋰價可能會繼續攀升,因為如果各國希望實現《巴黎協定》的目標,預計鋰需求將增長40倍以上。種種跡象顯示,鋰資源全球定價權的爭奪正在愈加激烈。
鈉的地殼元素含量排名第六,鈉離子地殼豐度約為2.36%,遠高于鋰離子的0.002%,資源可謂豐富。
不僅如此,在資源分布上,鋰儲量分布主要集中在智利、澳大利亞、阿根廷三國。而從海水中制取鈉的技術也讓鈉資源分布更顯的均勻。
7月26日,中信證券發布研報指出,鈉離子化合物可獲取性強,因此價格穩定且低廉,約250元/噸,為電池級碳酸鋰價格1/50。目前,電池級碳酸鋰價格由2021年初的5萬元/噸漲至8.55萬元/噸,波動很大。
該券商援引中科海鈉的數據顯示,鈉離子電池BOM成本較鋰電池低30%左右。而后者在去年9月已經實現了鈉離子電池產品量產,當時的產能可達30萬只/月。
需要注意的是,純電動車推廣的最大阻礙一直是高昂的電池成本。不過,寧德時代在發布會上對鈉離子電池的成本惜字如金。
不過,在寧德時代的戰略方向上,其新能源事業一方面要以可再生能源發電和儲能,替代固定式化石能源,二方面要以動力電池助力電動車發展,替代移動式化石能源。
其三,便是是要以電動化+智能化的集成應用創新,加快各領域的新能源替代進程。因此,成本是繞不過去的一道坎。
新能源行業分析師向觀察者網表示,鈉離子電池的核心優勢在于成本,在儲能領域以及對成本極為敏感的小、微、低速交通工具上,鈉離子電池相對于磷酸鐵鋰電池更具優勢。并且在原材料豐度、快充、高低溫性能等方面也顯著領先。
他樂觀預計,疊加寧德時代鋰-鈉集成解決方案,鈉離子電池有望實現對鉛酸、磷酸鐵鋰電池的部分替代。
值得一提的是,刨除不斷被曝光的質量問題,特斯拉降價賣車上甚為激進。在電池類型的選擇上,特斯拉始終在選擇更具性價比的搭配。
去年5月,在與寧德時代簽訂量產供貨定價協議后,特斯拉正式申報了采用寧德時代磷酸鐵鋰電池版本的Model 3車型。
2020年10月1日,上述車型的入門款時隔5個月后再度降價,補貼后售價從27萬元降至25萬元以下,續航里程反而略微增加。
觀察者網注意到,今年7月27日,馬斯克在財報后的電話會中指出,未來特斯拉電池構成上轉變,將使用2/3的磷酸鐵鋰電池和1/3的鎳電池。
就在今天,上述車型再度降價1.5萬元,再度引發了市場對于該車型起售價最終將降至20萬元以下的討論。
對于特斯拉是否會采用鈉離子電池實現這一猜測,一位長期跟蹤寧德時代的分析人士并未否認這種可能性。
但他指出,根據鈉離子電池的特性,在能量密度尚未顯著提升、尚未大規模商業化之際,鈉離子電池最優的使用場景仍聚焦于低速、小微電動交通工具,以及對能量密度不敏感的儲能領域。
與此同時,市場對于下半年鋰價抬升仍較為樂觀。
日前,中金公司指出,一方面,從需求端看,下半年動力電池進入旺季疊加新增產能釋放,預計排產預期環比大幅提升50%,鋰將迎脈沖式需求增長;另一方面,全年鋰供給接近均勻式釋放,根據主要鋰礦企業投產規劃,下半年可釋放的鋰精礦供給增量有限,且鹽湖提鋰供給量或隨氣溫降低逐步見頂回落。
因此,該券商認為,鋰供需的邊際收緊趨勢明確,產業鏈鋰產品庫存水平經歷前期去化處于低位,本周碳酸鋰的漲價或僅是下一輪漲價的開始,而下半年鋰價中樞有望進一步提升。
值得一提的是,根據SNE Research7月29日發布的最新數據,2021年上半年,寧德時代以29.9%的市占率排名第一;韓國電池三巨頭——LG能源、三星SDI和SK創新上半年全球動力電池裝機量市占率合計達34.9%,分列第二、第五和第六;松下和比亞迪分別以15%和6.9%的市占率位列第三與第四。
“鈉離子電池的發布短期內不會顯著提升寧德時代的業績和市場份額。”上述人士說道:“接下來的時間里,寧德時代鈉離子電池將鎖定用戶并提升產能。至于鈉離子電池會以多快的速度侵蝕鉛酸電池、磷酸鐵鋰電池的市場,加速開展儲能應用,開辟新商業化使用場景,2023年也并不遙遠,我們拭目以待?!?/p>