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钠离子电池大火 氢燃料电池还有机会吗?
材料人网小谭     2021-08-06 微信扫码分享  
要说最近动力电池领域谁是炙手可热的新贵,当钠离子电池莫属。钠离子电池具有不受资源限制、成本低、高低温性能优异、安全性能好等特点,正在受到市场的热议。

目前对钠离子电池未来在市场上发挥多大的空间还没有统一的看法,这个领域的玩家还不太多。

钠离子电池并不是新鲜技术,为什么这个时候火了?为什么这个时候才火?似乎并不是无迹可寻。

在作为电池的主要性能上,钠离子电池有非常明显的瓶颈。钠电池(100-160Wh/Kg)的峰值仅达到磷酸铁锂(150-220Wh/kg)的下限,与三元锂离子电池相差更远。钠离子电池循环寿命(1000-2000次)也显著低于磷酸铁锂。不管是作为动力电池还是储能电池,钠离子电池PK锂离子电池,先天条件不足。

钠离子电池一个大的优势是成本低。目前多家公司测算的钠离子电池的理论成本要比锂离子电池低30%左右。理论要变成实际,还需要靠大规模应用实现。而且原材料成本是动态的。成本低不低还得看锂的价格涨到多少。

从近期锂的价格趋势来看,似乎在支持这一点。2020年底,电池级碳酸锂的价格大约是4万元/吨。2021年七八月份,电池级碳酸锂的价格就涨到大约9-10万元。价格上涨,自然拉高锂离子电池的成本。这一幕是动力电池厂商不愿意看到的,自然有动力寻找替代方案。

长期来看,锂资源的供应也存在隐患,为其他资源提供了上位机会。

据美国地质调查局USGS最新数据显示,全球锂资源储量折合碳酸锂当量LCE超过1亿吨。按照2020年的50万吨消耗水平,至少可以使用100-200年。

但是随着电动汽车越来越火,需要的锂资源也越来越多。2021年上半年销售出电动车就达百万台,约等于去年全年销量。目前电动车占全部汽车销量的5%左右。按照中国汽车工程学会牵头修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,到2035年新能源汽车占汽车总销量50%以上,纯电动则将占到新能源汽车的95%以上。10倍的销量意味着10倍的资源消耗,这样算下来锂资源就比较短缺了。

同时,锂资源分布不均也是个问题。虽然中国的锂资源储量尚可,但品质普遍不高,开发难度大,成本高。目前中国对锂的进口依赖度超过80%,已经超过石油进口依赖度的73%。数据显示,2020年国内约74%锂盐供给的原材料进口自澳大利亚。

剧本是不是很熟悉?当年新能源车就是拿着同样的剧本在燃油车领域争得一席之地。在续航和充能上,纯电动完败于燃油车。但是为了石油安全,新能源车领域得到了数十年的扶持。

曾经要解决石油资源限制的锂,如今也变成了“白色石油”,同样变成了要解决资源限制的一方。

钠自然是不存在资源限制的。只是替代方案就一定是钠离子电池吗?

钠离子电池作为锂离子电池的补充可能最大的优势是系出同宗。据宁德时代研究院副院长黄起森博士介绍,在制造工艺方面,钠离子电池可以实现与锂离子电池生产设备、工艺的完美兼容,产线可进行快速切换,完成产能快速布局。

但如前所述,钠离子电池毕竟是在牺牲性能的前提下缓解锂资源焦虑。

而同样存在既可以缓解锂资源焦虑,又不会牺牲性能,例如燃料电池。

与钠离子电池不同,氢燃料电池的性能上优于锂离子电池。根据天津大学Michael D. Guiver教授和焦魁(共同通讯作者)最新发表在Nature上的数据显示:

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燃料电池的优势包括更好的能量介质、更高的能量密度、更短的加油时间、更低的成本和更低的安全风险,以及更好的低温性能。

而且,氢燃料电池才是真正事先零排放。而纯电动车只是在使用周期阶段是零排放的,但是整个生命周期中并非零排放,例如上游原材料供应链环节中碳排放就占到70%以上。

同样,氢燃料电池也不需要锂。

不过,氢燃料电池同样也是起个大早赶了个晚集。

根据中国汽车工业协会提供的数据,2020年,全球共销售氢燃料电池汽车9006辆。韩国成为当年全球最大的氢燃料电池汽车销售市场,销量达5823辆。中国的氢燃料电池汽车以1177辆的销量位居第二。

对于燃料电池,国内也有相关规划。前述的技术路线图2.0提出至2035年燃料电池汽车保有量达到100万辆左右。

全国政协副主席、中国科学技术委员会主席万钢曾在公开场合提出“相对于远程公交、双班出租、城市物流、长途运输等交通方式,燃料电池汽车具有清洁零排放、续驶里程长、加注时间短的特点,是适应市场需求的最佳选择。应及时把产业化重点向燃料电池汽车拓展。”

在碳中和碳达峰的大潮中,新能源汽车和储能将会获得很大的发展,就看未来谁可以笑傲江湖了。

本文由大风吹供稿。


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