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鋰電池原材料暴漲鈉離子電池或彎道超車

发布日期:2021-03-18 16:11

澳商綜合報道截至3月12日,中國電池級碳酸鋰市場均價為每噸83,500元,一周的時間每噸就上漲了6,000元,碳酸鋰是鋰電池生產所必須的原材料之一,而鋰電池又被稱為新能源汽車的“心臟”,如此高的價格必然導致新能源汽車成本上升。此外,國內鋰電池原材料80%依賴進口,受不可控因素較多。新能源汽車一直受此困擾。因此需要一種低成本,性能優的新型能源電池來替代鋰電池,業內專家稱,研發多年的鈉離子電池極有可能實現彎道超車。

翻番增長豈有此“鋰”
數據顯示,碳酸鋰價格從去年年底開始大幅反彈,4個月的時間翻一倍,電池級碳酸鋰的價格已經從去年12月的每噸4萬元上漲到現在的每噸8萬元。此外,鋰電池中所需的其他鋰原料價格也持續走高,年初至今,碳酸鋰價格上漲近60%,氫氧化鋰漲價35%,磷酸鐵鋰漲價近20%,
業內人士分析稱,本輪碳酸鋰價格上漲主因是供需兩端不平衡所造成的。中汽協數據顯示,2021年2月,我國動力電池裝車量5.6GWh,同比上升832.9%,其中,三元電池共計裝車3.3GWh,同比上升538.6%;磷酸鐵鋰電池共計裝車2.2GWh,同比上升2826%。此外因疫情停工停產導致礦石資源緊張也是鋰價上升的主要因素之一。
夾在中間的鋰電池生產商大呼:“無處說‘鋰’”、“豈有此‘鋰’”。
鈉離子資源豐富潛力大
中國科學院物理研究所研究員、中科海鈉創始人兼董事長胡勇勝稱,鋰離子電池雖然已佔據全球電化學儲能規模市場80%的份額,但其資源的稀缺性和較高的成本,導致其產業大規模發展面臨天花板。一個無法回避的問題也讓人越來越擔憂——我國的鋰資源高度依賴進口。全球範圍來看,鋰資源分佈極不均衡,約70%分佈在南美洲。現有數據顯示,目前我國80%的鋰資源依賴進口。這也是鋰電池原材料價格野蠻瘋漲的一大誘因。
胡勇勝表示,鈉資源在地殼中的儲量極其豐富,地殼豐度是鋰的1,000倍以上。鈉離子電池在成本方面已經展現出顯著的優勢,如果儲存相同的能量,成本會比鋰離子電池少30%左右。由於電池結構相似,現有的大部分鋰離子電池生產設備可直接投入到鈉離子電池生產中,在成本控制方面更進一步。因此,鈉離子電池有可能成為鋰離子電池的替代者。
鈉離子電池綜合優勢多
胡勇勝稱,在產業化進程中,價廉很重要,但物美更重要。鈉離子電池與鋰離子電池具有相同工作原理和相似電池構件。但鈉離子電池優勢更加明顯。隨著研究的不斷深入,研究者發現鈉離子電池具有較好的功率特性、寬溫度範圍適應性、安全性能和無過放電問題等優勢。另外,鈉離子電池的正負極均可採用鋁箔集流體,從而可進一步提升鈉離子電池的能量密度,使鈉離子電池向著低成本、長壽命、高比能和高安全的方向邁進。
胡勇勝舉例,現在常用的手機鋰離子電池大約一個小時才能充滿電量,而鈉離子電池用十幾分鐘甚至更短時間就可以充滿。冬日鋰離子電池因低溫“罷工”現象頻見報道,而鈉離子電池在低至-30℃、高至80℃的環境中,其放電特性依然很好,足見其環境友好之特性,十分耐用,經得起折騰。經過測試,用鋼針刺入鈉離子電池,人為使其短路,發現沒有起火或爆炸。因此,便宜、耐用、安全的鈉離子電池必將迎來了大好的發展機遇。
規模儲能上被寄予厚望
胡勇勝表示,氣候變化是人類面臨的全球性問題,我國由此提出了2030碳達峰和2060碳中和目標,這也意味著,新一輪能源革命的核心為可再生能源發電與規模儲能。
這就迫切需要大規模儲能裝置,主要是儲能電站,將富餘的電能儲存起來,在發電不足的時間用,保證電力平穩供給。
目前儲能示範電站中,鋰離子電池是“一哥”,但由於前文所提及的各種限制,鋰離子電池無法同時支撐電動汽車和規模儲能兩個巨大市場。
而鈉離子電池被寄予厚望,中國科學院物理研究所孵化的高新技術企業中科海鈉科技有限責任公司(下稱、中科海鈉)推出全球首個100千瓦時鈉離子電池儲能電站,首次實現了鈉離子電池在大規模儲能上的示範應用。目前已接近成熟,而鋰子電池還在發展之中,在眾多電化學儲能技術中,由於鈉離子電池具有資源豐富、低成本、高安全、轉換效率高、靈活方便易於集成、回應速度快、免維護等優點,因此是規模儲能的理想選擇之一。
由於巨大的儲能市場及產業需求推動,結合我國完善的鋰離子電池產業鏈,鈉離子電池已然具備了在我國率先實現產業化和商業化的條件。
目前,中科海鈉、華陽新材料科技集團有限公司與山西轉型綜合改革示範區管理委員會簽署合約,將在太原建設年產2000噸鈉離子電池正負極材料生產線。
鈉離子電池領先於國際
胡勇勝表示,目前,我國鈉離子電池不論是在材料體系和電池綜合性能等技術研發方面,還是在產業化推進速度、示範應用、專利佈局以及標準制定等方面均處於國際前列,已具備了先發優勢。
近年來,擁有自主知識產權的相關成果不斷湧現,以鈉離子電池為“心臟”的智能電動自行車、低速電動車、家庭儲能櫃、儲能電站、園區/景區觀光電動車等相繼問世,很多成果在國際上均為首次發佈。
攻關克難佈局鈉產業化
胡勇勝稱,正極、負極、電解液是鈉離子電池的三大要素。其中,大部分正極材料面臨穩定性差、循環壽命短、成本較高等瓶頸問題。為解決這些問題,中科海鈉研究出一種低成本、高穩定性、長壽命的鈉離子電池層狀氧化物正極材料體系。
目前,中科海鈉已經在正極、負極、電解質、添加劑、黏接劑等關鍵材料方面獲得了中國發明授權專利20餘項(部分專利獲得美國、日本和歐盟授權),在《科學》《自然》子刊等學術雜誌發表論文100餘篇,被引用超過1萬次。這些科研成果將會同樣扮演引擎角色,陸續在中科海鈉等一系列孵化企業中進行轉化,為鈉離子電池的商業化發展提供不竭動力。
胡勇勝表示,作為新能源的一顆新星,鈉離子電池正在產業化的道路上加速向前,或成為我國引領新一輪能源革命的機會。
 
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作者:郑向东
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