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锂、固态、钠电池:电动汽车电池原材料的提炼和制造
2023-06-14

近年来,随着我国新能源汽车迎来爆发式增长,市场渗透率不断提升,带动了动力电池产业进入快速发展阶段,成为了近年来增长最快的产业赛道之一。其中,锂电池、固态电池和钠离子电池是目前被认为具有广阔前景的电池技术。


固态电池能源存储的下一个飞跃?


近年来,固态电池作为能源存储领域潜在的游戏规则改变者,已经获得了极大的关注。随着对电动汽车和可再生能源的需求不断增加,对更高效、更安全、更持久的电池的需求已成为研究人员和制造商的首要任务。固态电池,即用固体材料取代传统锂离子电池中的液体电解质,可能是应对这些挑战的答案。


固态电池的优势


1、能量密度的提高。固体电解质允许更紧凑的设计,使电池能够在更小的空间内储存更多的能量。这对电动汽车特别重要,因为电池组的尺寸和重量直接影响到车辆的续航能力和性能。更高的能量密度意味着电动汽车在一次充电后可以走得更远,使它们与传统的汽油动力汽车相比更具竞争力。


2、更快充电的潜力。固体电解质可以支持更高的电流密度,允许更快地充电而没有过热的风险。对于电动汽车车主来说,这可能意味着大大减少充电时间,使电动汽车在日常使用中更加实用。


3、安全性。固态电池由于其固体电解质本身更加稳定,不太可能起火,不容易发生热失控。这种安全性的提高可以使固态电池在电动汽车中的使用特别有吸引力,因为在电动汽车中,对电池起火的担忧一直是一个问题。


4、寿命长。固体电解质不容易形成树枝状结构,这种微小的树枝状结构可能在电池内部生长,并导致电池短路或失效。这意味着固态电池有可能持续更长的时间,并在更多的充放电循环中保持其性能,减少对频繁更换电池的需求。


然而,尽管固态电池拥有诸多优势,但仍存有一些挑战必须克服,例如生产成本高,还有开发合适的固体电解质材料。另外,从目前的情况与行业预测来看,两年后实现固态电池成本与锂电池持平,基本不可能,这是由于固态电池成本逐渐下降是趋势,但不会降价的速度这么快,2025年前后,固态电池可以实现大规模量产与装车,但也只针对50万元以上的高端车型才舍得用。



钠离子电池锂的短缺可能让钠在电动车的转变中扮演主角


由于去年的锂电池以及其他电池价格的暴涨,越来越多的电池生产厂商把更多精力投入了钠离子电池的研发。据BloombergNEF称,预计钠将从中国最便宜、最低档次的汽车市场中夺取市场份额,到2035年,它可以取代大约27.2万吨的锂需求,预计这将占该年整体市场的7%左右。另外,如果出现长期的锂短缺,那么转换成钠离子电池将会是更加积极的。


钠离子电池是一种替代技术,可以为锂的复杂和不断增长的供应链释放一些压力,相比于紧缺的锂矿资源,我国的钠资源储量占据全球储量的22%,能在一定程度上缓解锂资源的供需不平衡。


然而进入2023年后,在需求乏力、供给增加的双重因素下,碳酸锂价格已出现下跌,这让以成本优势再度重回视野的钠离子电池面临尴尬境地。市场便普遍担忧,随着碳酸锂价格回落,钠电池还能否担当锂电池平替。

钠离子电池的功能更多是发挥一种补充作用,从一定程度上缓解对锂电池的过度依赖,丰富电池应用的多元场景,从而达到动态平衡的局面。目前,钠离子电池受限于电池能量密度低、循环次数少等短板,行业仍处于产业发展初级阶段,未实现规模生产。


据报道,搭载宁德时代钠电池的首款新车预计四季度上市,采用的是钠电池与锂电池混装的方案;比亚迪的钠电池也将在下半年量产上市,同样也采用了混装的方案。此外,星恒电源、雅迪科技、传艺科技、孚能科技、江铃集团等企业也纷纷宣布更清晰的钠电池产业化时间表。



锂电池应用最广,短板显现,增长放缓


锂电池是我们日常使用的电子产品中(诸如手机、平板电脑、电动自行车、新能源汽车)应用最为流行的,也是目前最为广泛的电池技术之一,其优点包含高能量密度、长循环寿命和低自放电率等。


虽然锂电池的出现带来了很多产品的革新,但它的安全性极低,锂电池是可燃物,在使用、存储、废弃等环节处理不当中,它将会成为定时炸弹。另外,锂离子电池作为长时储能的劣势还包括扩展成本高的问题,资源匮乏也成为锂电池发展长时储能的制约之一。


因此,尽管全球锂电池需求将持续稳健增长,但随着新能源车渗透率上升,2023-2025年增速或将放缓。



写在最后


未来,随着电池金属的供应和需求以惊人的速度增长,以及新能源汽车等行业的快速发展,电池技术将会迎来更加广阔的发展空间,该行业的未来增长路径也会是一个具有挑战性和争议性的追求,电池化学和提取技术方面的突破可能会在未来几年内对市场产生重大影响。而锂电池将会继续保持市场主导地位,固态电池将会成为一种重要的新兴技术,钠离子电池则有望在多个领域得到广泛应用。


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