【行業】鈉離子電池-有望補充鋰電產業鏈(23頁)

鈉離子電池是一種類似鋰離子電池的搖椅式二次電池。鈉離子電池與鋰離子電池同屬搖椅式電池(Rocking Chair Battery),主要包括正極、負極、電解液、隔膜、集流體五個部分,技術的重難點集中于正極、負極材料。其工作原理為鈉離子在正極、負極材料中的嵌入脫嵌,以實現能量的充入與釋放。電池充電時,鈉離子透過隔膜從正極向負極遷移,正極中的部分鈉離子脫嵌進入電解液,電解液中的部分鈉離子嵌入石墨或硬碳材料的晶格間隙中。放電時相反,負極鈉離子脫嵌,正極鈉離子嵌入,鈉離子從負極向正極遷移。

鈉、鋰元素物化性質有所差異,電池性能各有所長。其一,鈉離子離子半徑大于鋰離子,這使其更難嵌入/脫出層狀正負極材料。在常見的層狀金屬氧化物材料中,鈉離子只能嵌入八面體空隙,而鋰離子可以同時嵌入四面體和八面體間隙,這使得鈉離子正極材料在能量密度方面有所欠缺;同時鈉離子難以嵌入負極石墨片層間,使得鈉離子電池需要采用其他負極材料。其二,鈉離子第一電離能更低,這使得鈉離子更穩定,在低溫下不易析出枝晶,為鈉離子電池帶來更加優異的安全性、穩定性與低溫性能。其三,鈉離子摩爾電導率更高,使鈉離子電池所需電解液濃度更低,對添加劑要求更低,鈉離子電池電化學性能也略優于鋰離子電池。

鈉資源供需關系穩定,價格波動小。鈉在地殼中含量很高,地殼豐度為鋰元素的1000 倍以上。隨著新能源產業的蓬勃發展,電池級碳酸鋰價格持續上漲。WIND數據統計顯示,2022 年以來碳酸鋰平均單價高于 40 萬/噸,而與之對應的鈉離子電池原料輕質純堿維持在 0.2-0.4 萬元/噸,不到前者的 1%。由于下游鋰電產能激增,碳酸鋰供需關系持續緊張,未來受低品位鋰礦開采成本的上升,鋰價格將持續攀高。在碳酸鋰供給緊張的情況下,鋰電池正極材料及電解液產量將極易受到上游原材料價格變動帶來的沖擊。相反,純堿資源極為豐富,且涉及行業眾多,開采成本在可預見的未來也不會有所上升,因而鈉資源的供需關系更穩定,不易出現供給缺口,鈉離子電池下游生產商的原材料貨源有充分保障。

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