钠离子电池原理和锂离子电池类似,但能量密度和循环性能方面存在明显差距。钠离子电池的研究起步较早,几乎与锂离子电池同时开始,二者工作原理也高度相似,同属摇椅式电池;但钠离子电池在能量密度和循环性能上存在明显劣势,故长期不受重视。2011年后因正负极材料技术取得进展,电池性能明显改善。当前测试阶段,钠离子电池能够达到100Wh/kg能量密度和2000次循环次数,但较磷酸铁锂电池160Wh/kg能量密度和5000次左右循环次数仍有明显差距。
钠离子电池原料成本较低,未来降本空间较大,因此在当前高锂价背景下,潜在的成本优势赋予其较强吸引力。虽然钠离子电池的性能不如锂电池,但由于钠资源分布广泛、成本低廉,理论成本存在较大下降空间。当前钠离子电池的产业链发展尚不成熟,循环寿命较低,全生命周期度电成本约为0.6~0.8元/kWh,高于磷酸铁锂电池0.56~0.75元/kWh的水平。不过若未来正负极材料等环节取得突破,规模化之后远期成本有望下降至0.4~0.5元/kWh,届时将具备一定经济性优势。
产业链发展尚处早期阶段,技术突破的重点环节在正极和负极材料,其他如电解液、隔膜、集流体环节则与现有锂电体系类似。目前钠离子电池的产业链发展并不成熟,主要是因为正极和负极材料技术壁垒较高、成本较高,且各路径竞争激烈,不同体系间差异明显,并未形成一致性认识,影响了产业化发展速度。当前正极材料的研究进展中,层状氧化物路径相对成熟,也有一定的示范性项目投运,预计未来的应用进展最快,代表性企业包括中科海钠、钠创新能源;而以宁德时代为代表的普鲁士蓝路径则具有高能量密度优势,但有循环次数低的缺点。此外,相较于正极材料,负极材料的研究进展偏慢,是后续技术亟待突破的关键环节。
钠离子电池的适用领域主要是储能和低速电动车两方面。新能源发电高速发展背景下,储能需求迅速提升,且储能新规提出安全性要求,也利好较高安全性的钠离子电池发展。由于储能领域对能量密度要求相对较低,对成本更为敏感,因此,若未来钠离子电池技术突破后成本得以下降,将有望在储能领域获得广泛应用,预计2025年需求将达到5.48GWh左右。同时在低速电动车领域,传统的电动两轮车多数使用铅酸电池,对环境污染较大且难以回收,新国标下将逐步被其他类型电池替代,预计到2025年将提供约1.84GWh的钠离子电池需求。
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