瞻觀前沿

近日，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)宣布，由材料科學(xué)與工程系的姜炯九(Kang Jeong-gu)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種高能量、高功率的混合鈉離子電池，該電池能夠快速充電。姜炯九表示：混合鈉離子能源存儲(chǔ)設(shè)備將是一個(gè)能夠克服當(dāng)前能源存儲(chǔ)系統(tǒng)限制的新突破。它可以擴(kuò)展到包括電動(dòng)汽車在內(nèi)的所有電子設(shè)備的應(yīng)用。這項(xiàng)研究的結(jié)果已發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《儲(chǔ)能材料》上。

圖片來(lái)源：攝圖網(wǎng)

技術(shù)價(jià)值觀察

儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游原材料及設(shè)備、中游儲(chǔ)能系統(tǒng)及集成、下游電力系統(tǒng)儲(chǔ)能應(yīng)用。儲(chǔ)能電池上游的原材料主要包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜以及結(jié)構(gòu)件等;上游的集成系統(tǒng)設(shè)備主要包括涂布機(jī)、攪拌機(jī)等。產(chǎn)業(yè)鏈中游主要為儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成與制造，對(duì)于一個(gè)完整的儲(chǔ)能系統(tǒng)，一般包括電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)以及儲(chǔ)能變流器(PCS)四大組成部分。產(chǎn)業(yè)鏈下游的應(yīng)用場(chǎng)景主要發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的電力系統(tǒng)儲(chǔ)能。

鈉離子電池，是一種利用鈉離子在正負(fù)極之間的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行充電和放電的電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備。韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院已開發(fā)出一種高能量、高功率的混合鈉離子電池，打破傳統(tǒng)能源存儲(chǔ)系統(tǒng)限制。因此，從儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)鏈上看，該電池技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié)。

宏觀市場(chǎng)觀察

——鈉離子電池的材料成本更低，價(jià)格更具優(yōu)勢(shì)

以NaCuFeMnO/軟碳體系的鈉離子電池較磷酸鐵鋰/石墨體系的鋰離子電池材料成本更低，可降低30-40%。從成本材料結(jié)構(gòu)來(lái)看，鋰離子電池正極材料成本占比最高，為43%，而鈉離子電池的正極材料成本僅為26%。

——全球鈉離子電池市場(chǎng)規(guī)模顯著增長(zhǎng)

目前，全球共有二十幾家鈉離子電池企業(yè)已初步研發(fā)出相關(guān)電池產(chǎn)品，并分別在電源基站儲(chǔ)能、電動(dòng)自行車、數(shù)據(jù)中心與低能耗工業(yè)叉車等部分領(lǐng)域得到小規(guī)模示范應(yīng)用，鈉離子電池行業(yè)已經(jīng)初具市場(chǎng)。同時(shí)2022年，全球主要龍頭企業(yè)如英國(guó)的Faradion、美國(guó)的Natron Energy、中國(guó)的中科海納和寧德時(shí)代等新產(chǎn)品商業(yè)化進(jìn)程進(jìn)一步加快，一旦取得技術(shù)突破，行業(yè)規(guī)模體量將顯著增長(zhǎng)。

根據(jù)全球調(diào)研機(jī)構(gòu)BIS Research發(fā)布的報(bào)告數(shù)據(jù)，2021年全球鈉離子電池市場(chǎng)規(guī)模約為5.28億美元，2022年約5.49億美元，其中亞太地區(qū)因新能源市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，成為鈉離子電池相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用的最大市場(chǎng)。

——美英法為全球布局鈉離子電池的主要國(guó)家

全球鈉離子電池市場(chǎng)覆蓋的主要地區(qū)是北美、歐洲、亞太地區(qū)。從具體國(guó)家來(lái)看，全球布局鈉離子電池的國(guó)家主要有美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、中國(guó)、日本、瑞典與澳大利亞等。

——鈉離子電池正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)階段

目前，中國(guó)鈉離子電池行業(yè)有六家對(duì)鈉離子電池進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，其中寧德時(shí)代在2021年7月公布了寧德時(shí)代第一代鈉離子電池及鋰鈉混搭電池包，在上游關(guān)鍵材料中-正極材料方面，寧德時(shí)代解決了普魯士白在循環(huán)過(guò)程中容量快速衰減的難題。通過(guò)加入克容量較高(達(dá)到60mAh/g，與常見的鋰電池正極材料相當(dāng))的普魯士白材料，對(duì)材料體相結(jié)構(gòu)進(jìn)行電荷重排;在負(fù)極材料上，寧德時(shí)代還開發(fā)了新型硬碳材料，其獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)可帶來(lái)克容量高、易脫嵌、優(yōu)循環(huán)的優(yōu)勢(shì)。

此外，2021年中科海鈉宣布與華陽(yáng)集團(tuán)共同建設(shè)年產(chǎn)2000噸的鈉離子電池正負(fù)極材料生產(chǎn)基地。由中科院物理所和中科海鈉聯(lián)合推出的全球首套1MWh鈉離子電池光儲(chǔ)充智能微網(wǎng)系統(tǒng)，在山西太原綜改區(qū)正式投入運(yùn)行，標(biāo)志著鈉離子電池正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)階段。

——鈉離子電池有望應(yīng)用于儲(chǔ)能和動(dòng)力兩個(gè)領(lǐng)域

綜合鈉離子電池的電池容量性能、電池循環(huán)壽命和電池的安全性來(lái)看，未來(lái)鈉離子電池有望應(yīng)用于儲(chǔ)能和動(dòng)力兩個(gè)領(lǐng)域：

在動(dòng)力領(lǐng)域，鈉離子電池將在兩輪車和電動(dòng)汽車兩個(gè)方面得到應(yīng)用。在兩輪車領(lǐng)域，由于鈉離子電池有有能量密度相對(duì)較低、安全性比較高的特點(diǎn)，因此有望實(shí)現(xiàn)在對(duì)鉛酸電池的逐步替代。其中電動(dòng)汽車方面，有望通過(guò)寧德時(shí)代發(fā)布的鈉離子電池與鋰離子電池集成系統(tǒng)的形勢(shì)得以應(yīng)用。

在儲(chǔ)能領(lǐng)域，2021年07月15日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出加快飛輪儲(chǔ)能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?；囼?yàn)示范，以需求為導(dǎo)向，探索開展儲(chǔ)氫、儲(chǔ)熱及其他創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)的研究和示范應(yīng)用。因此，在政策的推動(dòng)下，鈉離子電池有望加快應(yīng)用于電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)和發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能。

——2028年全球鈉離子電池市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò)23億美元

根據(jù)不少國(guó)家已經(jīng)開始對(duì)鈉離子電池行業(yè)提出政策規(guī)劃，主要企業(yè)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期技術(shù)研發(fā)，鈉離子電池相關(guān)產(chǎn)品也開始逐漸形成商業(yè)化應(yīng)用，預(yù)計(jì)鈉離子電池市場(chǎng)有望在不久的將來(lái)顯著增長(zhǎng)。

根據(jù)BIS Research的數(shù)據(jù)，2021年全球鈉離子電池市場(chǎng)收入規(guī)模約為5.28億美元，預(yù)計(jì)2031年將達(dá)到43.6億美元，2022-2031年年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到23.5%。據(jù)此初步測(cè)算，2023年全球鈉離子電池行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為8.1億美元，到2028年將超過(guò)23億美元。

中國(guó)儲(chǔ)能電池技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與儲(chǔ)能電池關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)關(guān)聯(lián)的城市集群主要集中在華南地區(qū)，并且以深圳市為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，未來(lái)布局儲(chǔ)能電池技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南地區(qū)優(yōu)先導(dǎo)入，其中可重點(diǎn)關(guān)注廣東省深圳市龍華區(qū)、寶安區(qū)、坪山區(qū)所處儲(chǔ)能電池的相關(guān)企業(yè)，以及該地方對(duì)于儲(chǔ)能電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場(chǎng)的潛力空間。

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