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电报群搜索工具:钠电池:未来八年年均复合增速近83% 锂电飙涨催生出的巨大风口丨黄金眼

电报群搜索工具:钠电池:未来八年年均复合增速近83% 锂电飙涨催生出的巨大风口丨黄金眼

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    一路飙涨的锂电池价格,带起来的是居然是钠电池风口。

    为何这个节点谈起了钠电池?

    其实钠电池的研究工作,与锂电池几乎是同时开始的。

    早在20世纪70-80年代钠离子电池的研究工作锂离子电池就同时期萌芽。钠离子电池结构和原理类似锂电池,钠离子电池主要由两种不同的钠嵌入型材料(正极材料、负极材料)、电解液、隔膜等关键部件组成。

    充电时,钠离子从正极材料中脱出,经过电解液,隔膜,最后嵌入到负极材料;与此同时,电子经外电路从负极流向正极放电过程则与充电过程相反工作原理和锂离子电池基本类似,也是一类“摇椅式电池”。

    只是因为负极材料嵌钠能力较弱、钠电池能量密度较低,使得钠电池一直未能受到重视。

    但供需紧张带动锂价高涨,使得具备成本优势的钠离子电池开始发力。

    数据显示,全球纯电小汽车渗透率从2016年的0.87%快速提升至2021年的8.7%过去五年,全球纯电小汽车渗透率增长9这导致上游电池锂盐的需求快速增长并且受到全球疫情对于供应链的打击,以及各国对于稀有金属锂的管控,锂资源扩产周期大幅长于下游扩产速度,锂盐价格上涨显著同时,我国锂盐上游原材料盐湖或矿石70%,是依赖进口的。

    

    数据来源Wind

    此背景下,原料丰富且成本低廉的钠再次引起了市场的兴趣。

    在元素周期表中,钠与锂是处于同一主族且具有相似物理化学性质的金属元素,地球上的钠资源储量非常丰富,钠资源地壳含量占2.75%(锂资源仅占0.0065%,丰度位于第6位,且分布于全球各地,可完全不受资源和地域的限制。所以在资源方面,钠离子电池比锂离子电池具有更大的优势。

    根据iFinD数据,截止至2022.10.13,碳酸钠的价格仅2791.67/吨,与碳酸锂52.5万元/吨的价格相差甚远。而根据业内专业测算,量产后钠离子电池成本可以降到0.5-0.6/度,将比磷酸铁锂成本低40%左右。

    资料来源:中科海纳官网

    除了能量密度循环寿命受限外,钠离子电池其实有着不少优势。

    相较磷酸铁锂电池,钠离子电池兼具快充性能、高低温性能、安全性优势。快充性能方面,钠离子斯托克斯直径更小,相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率,或者更低浓度电解液可以达到同样离子电导率,快充性能好。

    如宁德时代的第一代钠离子电池在常温下充电15分钟即可达到80%的电量,充电速度约为锂离子电池的两倍。

    低温性能方面,钠离子电池可以在-40℃到80℃的温度区间正常工作,-20℃的环境下容量保持率接近90%而锂离子电池(磷酸铁锂/石墨体系)则小于70%,因此钠电池高低温性能优于其他二次电池。

    安全性方面,钠离子电池的内阻比锂离子电池高,在短路的情况下瞬时发热量少,温升较低,热失控温度高于锂电池,具备更高的安全性。因此针对过充过放、短路、针刺、挤压等测试,钠电池能够做到不起火、不爆炸。

    资料来源:CATL官网

    行业空间究竟有多大?

    在储能、基站等对能量密度不敏感的固定式场景,钠离子则有着巨大市场潜力。

    首先在快速发展储能领域,钠电池有望成为重要的技术路线之一电化学储能技术中,锂离子电池储能技术装机规模1830.9MW,功率规模占比高达99.3%;铅蓄电池储能技术装机规模2.2MW;液流电池储能技术装机规模10.0MW;其它电化学储能技术装机规模1.52MW

    根据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会发布2022储能产业应用研究报告》,预计到2025年,电化学储能累计装机或将达到40GW,到2030年实现碳达峰目标,新能源发电年装机量将保持年均100GW增量,电化学储能的年装机增量将保持在12GW15GW,预计到2030年,电化学储能装机规模将达到约110GW

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    中邮证券研究所预测,电化学储能的装机量将快于此,预计2025年电化学储能装机量将达到52GW2030年累计装机量将达到297GW,年复合增长率在58%其中钠电池预计2023年开始提升渗透率,2025年、2030年分别达到10%30%,需求量也由2023年的0.1GWh增至20252030年的2.7GWh17.8GWh

    虽然在动力电池领域,因能量密度和使用寿命原因,钠离子电池无法完全取代锂离子电池,但同样有着巨大的需求量。

    当前电动二轮车、A00,级均受到锂电池价格高企的影响,增长有所放缓,钠电池凭借着成本的优势,一方面对锂电池进行替代,另一方面通过低成本可以助力电动二轮车、A00级汽车的销售。

    再加上钠离子电池有望对当前存量的铅酸蓄电池进行替代,预计2025年年为中国钠离子电池总需求量为61GWh,到2030年总需求将达到292GWh2022-2030年年复合增长率高达82.5%

    数据来源:钠离子电池储能技术及经济性分析

    国内钠电池商业化进展如何?

    国内钠电池进展迅速,已经进入商业化前夕。

    2010年,中科院开始发现钠离子电池,成为国内最早涉及该领域的组织机构;2017年,国内首家专注于钠离子电池开发与制造的企业中科海纳成立;2018年,中科海纳首辆钠离子电池低速电动车亮相,同年,浙江钠创新能源有限公司注册成立;2019年,钠创新能源全球首条吨级铁酸钠基正极材料生产线完工,同年,中科海纳首座钠离子电池储能电站问世

    2021年,中科海纳全球套1MWh钠离子电池光储充智能微网系统成功投入运行,同时期,钠创新能源发布全球首套钠离子电池-甲醇重整制氢综合能源系统,而且宁德时代发布第一代钠离子电池,其能量密度可达160Wh/kg

    2022年,钠离子电池消息更是频现

    930日,华阳股份全球首批量产1GWh钠离子电芯生产线在山西阳泉正式投运,实现了钠离子电池从中试到量产的关键转换,钠离子电池产业化迎来新的里程碑。

    108日中国能建安徽院中标三峡能源安徽阜阳南部风光储基地项目储能系统EPC总承包工程,该项目含30兆瓦/60兆瓦钠离子电池,是国内最大钠离子储能电池项目。

    1011日中国电子技术标准化研究院发布钠离子电池行业标准征求意见通知,着手推进相关标准编制工作。硬碳方面,914日,杉杉股份硬碳负极率先实现自由化、产业化,填补国内技术空白,并已批量供货头部电池企业。

    当前国内外各企业开始进行GWh 级产能规划,预计规划产能将集中在2023-2024 年投产。

    值得关注的产业链环节和企业又有哪些?

    当前钠离子产业链逐步完善,技术基本定型。

    首先作为影响电池能量密度、循环寿命等关键组部件的正极材料方面钠离子电池主要的正极材料有过渡金属氧化物、普鲁士蓝,聚阴离子等。其中过度金属氧化物能量密度高,是当前钠离子电池的主流正极。普鲁士蓝具有较好的稳定性,但循环寿命较差,生产过程不环保。聚阴离子正极稳定性较强,但成本较高。

    负极材料作为钠离子电池的核心部件之一,影响着电池首次库仑效率、倍率性能和循环耐久等特性。目前钠离子电池使用较多的负极是硬碳、软碳。硬碳是目前最适合钠离子电池的负极。同时,软炭材料具有液相热解的特性,并且相比于硬炭来说,软炭的比表面积较低。因此软炭材料可以作为硬炭材料的包覆层,减少电极材料与电解液的副反应,增大首次库伦效率。

    电池内部沟通正负极桥梁电解液,是影响电池安全性的主要因素,对电池的能量密度、循环寿命以及倍率性能等也起着重要影响。目前最常用的电解液可以分为醚类电解液和酯类电解液其中酯类电解液安全性高,具有良好的导电性,是钠离子当前最常用的电解液溶剂。

    集流体方面,相比于锂离子电池只能选择铜做集流体,由于铝与钠在低电位不会发生合金化反应,因此钠离子电池可以选择更便宜的铝做集流体。

    而在企业进展方面,国内企业已经纷纷布局钠电池,跑马圈地。

    其中宁德时代于2021年发布第一代钠离子电池,预计在2023年实现产业化

    华阳股份深度绑定中科海钠,切入负极、电解液、电芯pack等,打造全产业链模式,规划的全球首批量产1GWh钠离子电芯生产线正式投产根据各公司披露,除中科海钠与华阳股份使用无烟煤软碳负极材料,以及多氟多仍在软碳与硬碳中选择外,其余已披露负极材料种类的钠离子电池厂商均使用硬碳。而杉杉股份硬碳负极率将率先实现自由化、产业化,带动负极企业硬碳规划提速。

    同时,钠创新能源今年拟完成3000吨正极材料和5000吨电解液投产,未来3-5年分期建设8万吨正极材料和配套电解液生产线。维克技术钠创新能源签订《深度合作战略框架协议》,研发中心在钠电池正极、负极、电解液比较和性能测试工艺条件筛选等方面积累了数据并取得了技术突破,已开发钠电池

    此外,立方新能源2022419日第一代电池发布,处于客户送样阶段,第二代产品开发中鹏辉能源目前三个团队从事钠离子电池研发工作,包括层状氧化物、聚阴离子体系等正极路线。研发高性能钠离子电池

    传艺科技则是转型进军钠离子电池,投资50亿元建设10GWh钠离子电池生产线及相应产能的正负极材料产线,其中一期2GWh,二期8GWh

    2022年,已成为钠电池产业化0-1质变的关键节点2023年,随着各大企业产能集中投产,行业舞台将正式拉开帷幕。

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