钠离子电池四大材料:正负极.隔膜.电解液集流体。
1.正极材料三种技术路线对比:
①层状氧化物(铜铁锰)主打能量密度140wh/kg,3000-4000次循环寿命,
②普鲁士白(钠铁氰)主打低成本优点(3万元/吨)。原料加上生产成本,预估普鲁士蓝类 4 到 5 万,层状氧化物在 7 到 8 万,普鲁士价格优 势比较大
③聚阴离子(硫酸铁纳)主打循环寿命三种路线中寿命最长,温和条件下4000左右的循环次数。
三种技术路线需要验证量产后的成本,循环寿命,重量及体积能量密度的区别,其中层状氧化物、普鲁士蓝白产业化进程更快。
和锂电相同钠电能量密度提升的主要瓶颈也在正极材料,目前全球主流技术是层状氧化物,占比60-70%,因为其最接近磷酸铁锂的体积和重量能量密度。
①层状过渡金属氧化物:规模化进度最快,能量密度和循环寿命综合最优。层状氧化物路线目前更能兼顾能量密度和循环寿命,走在商业化的前列。且三元正极和钠离子层状氧化物的正极都是层状氧化物,产线相似度高,只是元素不同。主流厂商材料体系采用铜、铁等元素,前驱体价格较锂离子三元的镍、钴等便宜。
代表厂商:中科海纳(铜铁锰酸钠,主导正负极技术,2022年底有望达2000吨的产能规模)、华阳股份(铜铁锰酸钠,和中科海纳合作)、钠创新能源(铁镍锰酸钠,宣称的是磷酸钠基层氧化物)、振华新材(目前具备千吨级产能)
②普鲁士白:属于普鲁士蓝类化合物,一分子含两个钠原子,钠含量更高。
优势:(1)前驱体价格低(普鲁士蓝工业价格约3万元/吨水平);(2)普鲁士白晶体的结构稳定,理论循环性能高。三维空间结构比较大,有利于大尺寸的钠离子的传输,电池的大倍率的充放电能力会比较好。
隐患:(1)实际产品中结晶水参与各种副反应,导致寿命比较差,温和条件下1000-2000次循环;(2)普鲁士白会分解形成有毒的氰化物(量比较少,且电池体系密封体系好,不必过度担心安全问题)代表厂商:容百科技。
③聚阴离子:价格便宜,结构稳定,寿命长,但倍率性能差(导电性能差),能量密度低(工作电压也较低)。氟磷酸矾纳、磷酸矾纳:能量密度会比较高,寿命长,结构也稳定,但导电性性能差,同时矾的价格不便宜。代表厂商:众钠能源(硫酸铁钠);鹏辉能源(磷酸盐)。
正极材料专利:目前并不用过于担心,由于材料多元化和配比不同,不存在交叉授权和专利使用权的问题。振华.中科海纳、钠创都有该类技术)2.负极材料硬碳与软碳两种技术路线对比:中科海钠负极:采用无烟煤软碳。硬碳:主要来自日本可乐丽(硬碳20万/吨)。还有部分来自贝特瑞和佰思格,璞泰来暂时没有,长期来看有可能。传艺自己说其硬碳成本3万左右一吨。软碳先天性不如硬碳,因为软碳做出的电池能量密度会比硬碳更低,这也是大家主要选择硬碳的一个原因。中科海纳用软碳主要是从降成本的角度考虑,并代表软碳接近于硬碳的性能,软碳还是比硬碳要低一个技术含量。软碳的优势是性能稳定统一,硬碳难度在于材料统一性较差。
负极材料专利:软碳和硬碳是否有难以回避的专利问题?目前还没凸显出来难以回避的问题,主要是由于大家现在没有对软碳过于感兴趣,现在大部分都是以硬碳为主流。3.隔膜和锂电通用。4.电解液六氟磷酸钠:多氟多,,,钠创。天赐和新宙邦,石大胜华还在研发5.集流体铝箔鼎胜万顺综上所述可以得出基本结论:短中期内商业化的钠离子电池,选择硬碳(为主的)负极,层状氧化物、普鲁士蓝-普鲁士白或聚阴离子(后两者有争议)正极,有机碳酸酯-钠盐电解液、隔膜和铝箔集流体的材料体系是最合理的。远期看,钠金属电池、固态钠电池等也会逐步开发。目前钠离子电池放大后的原材料成本在0.7-0.8元/Wh左右,专家估计量产铜铁锰基钠离子电池材料成本在0.26元/Wh左右,制造成本0.1元/Wh。目前钠离子电池层状氧化物正极材料对外报价在25万左右,普鲁士蓝类正极材料理论价格可以做到3万元/吨,磷酸钒钠可以做到5万元/吨,负极材料硬碳价格在10万元/吨以上(远期可以做到2万元/吨),无烟煤在一万元/吨左右。目前钠离子电池的报价是2.5元/Wh(层状氧化物,中试级别),到明年能到1.6元/Wh(基于80%良率)
作者:火星招财喵
来源:雪球
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