欧洲动力电池产业,怎么有了底气向中国“宣战”?
1
现在全世界新能源汽车产业的主战场,是中国车企围攻美国特斯拉,中国电池企业大战日韩。欧洲的众多老牌汽车强国,在这波新能源浪潮中集体沉沦,几乎毫无声浪。
为了自救自强,2016年,欧洲从特斯拉请来了前高管彼得·卡尔森和保罗·莫里茨,欧盟、两个瑞典自治市出钱,再拉来ABB、斯堪尼亚、西门子、巴斯夫、雷诺、大众集团、宝马集团、高盛等巨头共同投资,举全欧之力成立了“欧洲电池一哥”Northvolt。
2023年9月,以宝马取消20亿欧元订单为标志,前后投资超过100亿美元、经历了经历了亏损、订单取消、延产停产、裁员的“抗中先锋”Northvolt惨淡收场。
不过,靠一项技术,Northvolt在濒临倒闭之际拿到了德国政府9.02亿欧元的援助,起死回生。
这项技术就是钠离子电池。
2023年11月,Northvolt宣布推出世界先进的钠离子电池。据其宣称,电池的能量密度160Wh/kg,处于行业最佳水平,并且采用的是不用锂、镍、钴之类昂贵金属的普鲁士蓝化合物路线,有极大的降本潜力。
担任Northvolt CEO的卡尔森在采访中比较克制,只是说“加速能源转型”“实现全球可持续发展目标”。
而欧洲媒体的报道就直接得多,毫不讳言其目的是“摆脱对中国的依赖”。英国咨询公司Rho Motion指出,“在美国和欧盟,与中国脱钩并建立国内供应的压力越来越大,而钠离子电池在这种转型中可能具有强大的潜力。”
不过现实情况是,宁德时代(275.550, 5.35, 1.98%)早在2021年就在实验室里拿出了能量密度160Wh/kg的钠离子电池,现在已经装车;
去年12月,也就是Northvolt发布“PPT”方案1个月后,搭载着中国电池“新势力”中科海钠钠离子电池的江淮钇为“花仙子”车型正式发布;
同一时间,孚能科技(12.750, 0.46, 3.74%)与江铃集团合作的首款钠电池纯电A00级车型江铃易至EV3(青春版)下线。
相较之下,Northvolt首厂至今没能进入商业化量产阶段,刚刚因为资金问题,关掉了至今无法生产达标产品的正极材料产线,将过去偷偷从中国购买正极材料的渠道转正,原来雄心勃勃要在瑞典、德国和加拿大新建3座工厂的计划也没人再提。
显然,欧洲无论是产业基础还是市场条件,都不足以支持其独立打造完备的电池产业。想要摆脱中国新能源(2.460, -0.01, -0.40%)产业阴影,重回牌桌之上,还有很长的路要走。
不过话说回来,钠离子电池又有什么魔力,可以让欧洲产生靠着它翻盘的错觉?
2
钠离子电池和新能源时代风头正盛的锂离子电池实际上是同门师兄弟。
1979年法国的Armand提出了“摇椅式电池”的概念后,钠很快就和锂一起,成为主要研究方向。
只不过由于产品特性差异,在90年代消费电子产业爆发中,锂离子电池迅速脱颖而出,进而顺势在近10年的新能源汽车浪潮中凭借成熟的产业体系再度成为行业首选,而钠离子电池则归于沉寂。
不过,正如前面所说,钠离子电池和锂离子电池是同门师兄弟,其不仅技术原理一致,甚至连制造体系都完全兼容,锂离子电池产线,换一下材料就能生产钠离子电池。
这就意味着,随着锂离子电池的发展,钠离子电池即便没有具体的产品落地,但产业基础已经打好了,只等待合适的场景出现。
什么样的场景合适?
首先要看看,过去钠离子电池和锂离子电池差在哪里。
钠离子的质量和半径较大,在储钠材料中的迁移速度较慢,这直接导致了,钠离子电池的关键性能指标——能量密度不如锂离子电池,同时要提高充电倍率也更困难。
宁德时代发布的麒麟电池(锂离子电池)的能量密度可达255Wh/kg,而钠离子电池的能量密度只有160Wh/kg,这当中有技术成熟度的原因,但更根本的是物质的性质决定钠离子电池的天花板低于锂离子电池。
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上世纪90年代开始的信息革命和庞大的全球财富再分配,创造了巨大的社会生产力,使得迅猛爆发的民用消费领域成为技术创新和产业发展的引领者。
而锂离子电池在性能上的优势恰好迎合消费持续升级、产业疯狂内卷的趋势。
同样地,当汽车的性质从运输工具转换为消费电子产品时,以续航里程为核心的性能指标依然是引领市场内卷的关键因素。
但是,世界上并不是只有民用消费市场。
事实上,就好像半导体领域靠3nm先进制程芯片引领产业前进,但真正大规模应用的是28nm以上制程芯片一样,性能够用、成本更低的产品才拥有更大的市场空间。
而成本就是钠离子电池的核心优势。
在地球上,钠的地壳丰度是2.83%,而锂仅0.0065%,据诺贝尔化学奖得主、锂离子电池技术开创者之一Stanley Whittingham估算,2、3年内南美洲的锂矿就会减产,锂供应链可能在10年内遇到问题,这决定了锂的开发使用成本远高于钠。
在中国,这个问题更严峻。全球70%的锂资源分布在南美,58%集中在玻利维亚、阿根廷、智利的“锂三角”。中国不仅储量少,只有约全球8.9%,而且品位低,使得开采成本高。根据预测,到2030年,中国70万吨锂元素需求中,高达45-50万吨要靠进口来满足,对外依存度达65-70%。
目前钠的价格仅为锂的1.33%。而且钠离子电池流体使用的是铝箔,相较于锂离子电池的铜箔价格也更低。从电池材料成本来看,钠离子电池较锂离子电池在材料成本上可降低30-40%。
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这30-40%就预示着钠离子电池广阔的市场前景。
目前来看,在一些对性能不敏感的消费领域,钠离子电池已经开始取代锂离子电池。
比如前面提到的,电池巨头宁德时代、孚能科技,以及钠电“新势力”中科海钠的产品,都已经在对续航里程要求不高的A00级小车上装车。
更值得注意的是,在关注度相对较低的两轮电动车市场,钠离子电池相较上一代的铅酸电池,在性能上全面碾压,未来随着产业成熟,成本也将具有很强竞争力,目前正在快速挤占铅酸电池的市场,预计到2025年市占率可以达到35%。
仅这2项,就是至少数千亿规模的市场。
新日电动车总工程师雷宝荣预测,如果4.2亿电动两轮车市场存量50%采用钠电池进行更换的话,钠电池的产值将超过2600亿。
不过,这些还不是最让人看好钠离子电池的理由。
分析钠离子电池的核心特性和适宜的场景:
能量密度不高,对应有足够空间承载大量电池的场景;成本低,对应使用规模超大的场景,再加上钠离子电池良好的安全性、比较长的生命周期,都指向一个最光明的场景——
储能。
3
这几年,在中国锂离子电池产业在全球新能源汽车市场攻城略地的同时,钠离子电池产业也在储能领域引领全球发展。
尤其是进入2024年,中国钠离子电池行业的发展更上一层楼。
5月,全球首个10MWh钠离子电池电网侧储能电站在广西南宁正式投运,6月,大唐湖北100MW/200MWh钠离子新型储能电站科技创新示范项目一期工程建成投运。
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据不完全统计,今年以来,签约、备案、开工的钠电项目超过20个,项目投资总额近400亿元。
这只是个微小的起点。
在全世界低碳潮流下,新能源方兴未艾。根据EIA预测,到2050年,风光发电将占可再生能源发电量的72%,相比2020年占比提升近1倍。
然而,风光发电具有低惯量、低阻尼、弱电压支撑的特点,会使发电侧和用电侧的平衡更加难以实现。因此,为保持电网的平衡,很多时候风光发电并未接入电网而被浪费,产生“弃风弃光”现象。2023年,我国弃风、弃光量超过300亿千瓦时,浪费了超过100亿元。
在这种情况下,大规模加码储能,已经是势在必行。
2021年《关于加快推动新型储能发展的指导意见》发布后,全国各省、市、自治区相继发布了与新能源配套储能建设相关的文件,其中10%/2h的标准较为普遍。
近年来,相关标准持续提高。新疆的配储要求达到了100%h,西藏和山东配储要求也高达80%h以上,内蒙古的配储要求则为60%h,此外,辽宁、河南和广西也分别提出了45%h、40%h和30%h的配储要求。
此外,甘肃、安徽、湖北和海南等省份,虽然其配储政策要求仅为20%h,但实际完成招标项目的配储比例时长均值却达到了40%h左右,远超出了政策规定的最低标准。
截至目前,全国已有20个省市/自治区明确了“十四五”期间的储能发展目标,预计到2025年,这些区域的储能装机规模将累计达到近54GW。
这还只是发电侧储能市场前景,除此以外,储能场景还包括电网侧和用电侧储能,同样前景无限。
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过去,储能生态位被锂离子电池占据。据国家能源局最新数据,截至去年年底,全国新型储能项目中锂离子电池储能占绝对主导地位,占比达97.4%。
然而随着储能规模的快速扩张,成本因素在商业考量中的权重将扩张,钠离子电池的成本优势将随时间逐步凸显。
另外安全性也是个问题,近年来,美国加州Gateaway储能电站火灾、德国尼尔莫尔商业区锂电池储能集装箱火灾,国内温州、北京工商业储能项目火灾等事故,均造成不同程度的损失。
而据国网江苏电力介绍,钠离子电池的电化学性能相对稳定,使用过程中较锂离子电池会更加安全。目前,钠离子电池已通过中汽中心的检测,针刺时不冒烟、不起火、不爆炸,经受短路、过充、过放、挤压等实验,钠离子电池也不起火燃烧。
因此,国家标准《电化学储能电站安全规程》去年7月加速实施,成为今年钠离子电池储能发展的重要助力。
未来,把有限的锂资源留给高性能追求的场景,而成本考量更重要的储能场景,将主要由钠离子电池占据。
在钠离子电池储能电站领域,在现有存在百兆瓦级的钠离子电池储能电站投产的发展情况之下,前瞻预测未来几年中国钠离子电池在储能领域的发展将快速增长,初步预计2029年钠离子电池在储能领域应用的市场规模达到2488MWh,年均复合增长率为37.8%。
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4
前瞻产业研究院作为更懂产业的科技型决策智库,很早就观察到了储能风口下钠离子电池产业的机会,成立了“新能源产业规划所”,发挥“产业研究+大数据+技术洞察+招商资源前置”的独家特色产业规划服务,为各地政府提供既科学,又前瞻,又落地的产业规划整体咨询方案。
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在详尽分析研判产业数据、企业动态及相关案例后,前瞻新能源产业规划所认为,未来钠离子电池储能在多个商业方向上有广阔前景,地方可以针对性引导布局:
-电动汽车快充/超充站
为应对大规模充电基础设施建设和充电站的改造,会对现有电网造成严重冲击和负担,近几年国家大力推进“光储充放”一体化试点应用。今年以来,上海、深圳、广州、南京、常州等城市均有“光储充放”一体化充电站投入运营。
美国能源巨头2019年投资了钠离子电池技术开发商Natron Energy,以支持开发用于电力需求管理的固定式储能系统车辆(EV)充电站。Natron Energy8月宣布在美国建造首个钠离子电池超级工厂,预计2027年投产。
-数据/算力中心
随着AI等信息技术不断突破并应用,智算中心、超算中心、数据中心等高耗能主体的电力消耗大幅增加,储能系统作为灵活性调节资源。国家能源局数据显示,数据中心预计年均用电增速将达到15%,是我国能源消耗增速较快的领域之一。
去年发布的《算力基础设施高质量发展行动计划》,指出能源算力应用中心要加快实现源网荷互动、多能协同互补及用能需求智能调控,同时支持液冷、储能等新技术应用,优化算力设施电能利用效率,鼓励算力中心采用源网荷储等技术,与风电、光伏等可再生能源融合开发、就近消纳,逐步提升算力设施绿电使用率。
-零碳园区
清华大学环境学院调研数据显示,近70%的工业用能集中在工业园区,其碳排放占全国总量的31%,建设零碳园区成为我国实现“双碳”目标的关键路径。零碳园区也需因地制宜的发展光伏、风电、水电、生物质等可再生能源,配合储能、分布式供能等手段实现调峰填谷、源网荷储深度协同,整合形成园区微电网。
常州溧阳高新区近零碳场景创新中心,建设了全省规模最大微电网、工商业新型储能系统、光储充检一体化充电站、光伏球场、光伏道路、万亩渔光互补等6个场景应用,其中储能系统配置了中科海钠最先进的钠离子电池。
除此以外,其他大中型工商业、5G基站、换电重卡、港口岸电等场景,也将催生一定的储能量级需求。
总而言之,随着全球能源结构的转型和储能市场的迅猛增长,钠离子电池以其成本低廉、资源丰富、环境友好等优势,正逐渐成为储能领域的新宠。在锂资源日益紧张的背景下,钠离子电池的商业化前景显得尤为光明,其在大规模储能系统中的潜在应用价值正被越来越多的研究机构和企业所认可。
目前,钠离子电池技术正处于快速发展阶段,一旦实现有效量产,将有望在储能市场中占据重要地位,为全球能源的可持续发展提供强有力的支持。
那么,什么时候可以实现量产呢?
2024年10月18日,以“钠离子电池量产的瓶颈和挑战”为主题的前瞻技术洞察交流会,将在深圳南山区飞亚达(10.520, 0.00, 0.00%)科技大厦前瞻产业研究院总部举行,新能源新材料产业院士专家、高管精英、产业投资负责人、VC合伙人级别嘉宾齐聚一堂,就钠离子产业热点问题进行探讨,诚邀业界人士参与。
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前瞻经济学人APP 产业观察组
更多行业研究分析详见:
【1】《2024-2029年中国钠离子电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》,前瞻产业研究院
同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业研究报告、产业规划、园区规划、产业招商、产业图谱、智慧招商系统、行业地位证明、IPO咨询/募投可研、专精特新小巨人申报等解决方案。在招股说明书、公司年度报告等任何公开信息披露中引用本篇文章内容,需要获取前瞻产业研究院的正规授权。
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参考资料:
【1】钠离子电池:欧洲可持续发展的关键 | 中国电子装备技术开发协会
【2】欧洲“电池一哥”官宣重大突破的钠电池,比中国技术强吗? | 锂电圈
【3】综合性能显多重优势 钠离子电池或成中国能源超车新赛道 | 科技日报
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