2020水系鈉離子電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

• 2020年6月30日 GuoMeng來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 327 14
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水系鈉離子電池多采用中性的鈉鹽溶液作為電解液，安全環(huán)保，且資源豐富。

水系鈉離子電池多采用中性的鈉鹽溶液作為電解液，安全環(huán)保，且資源豐富。水系鈉離子電池與有機(jī)系鈉離子電池相比，能夠降低有機(jī)系電解液的操作條件嚴(yán)格等帶來(lái)的劣勢(shì)。與鋰離子電池相比，鈉離子電池具有價(jià)格更加低廉、資源更加豐富、更加綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。因此，在大型儲(chǔ)能方面，水系鈉離子電池具有良好的實(shí)用前景。水系鈉離子電池的結(jié)構(gòu)與有機(jī)體系相似，一般使用可溶于水的鈉鹽作電解液。當(dāng)前，通常會(huì)用到的鈉離子電池正極材料有錳氧化物材料和普魯士藍(lán)類(lèi)材料等。而常用的負(fù)極材料有磷酸鹽類(lèi)材料、碳基類(lèi)材料和普魯士藍(lán)類(lèi)材料等。材料是決定電池性能的關(guān)鍵一環(huán)，當(dāng)前，制約水系鈉離子發(fā)展的瓶頸正是由于缺乏高性能的新型電極材料。由于正極材料占電池成本的40%左右且也是決定電池的電壓和容量的重要因素，所以開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的正極材料是我們的重要方向。

2020水系鈉離子電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

相比于上述的傳統(tǒng)二次電池，有機(jī)系離子電池以離子在正負(fù)極的嵌入脫出和在兩極間擴(kuò)散作為充放電基本原理，具有能量密度高，倍率高和循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。在性能上可以滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)要求。然而，由于其大量使用易燃的有機(jī)電解質(zhì)，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中會(huì)造成爆燃事故，有安全性問(wèn)題缺陷。而水系離子電池由于采用中性的鹽水溶液作為電解質(zhì)，既避免了有機(jī)電解質(zhì)的易燃問(wèn)題，又克服了傳統(tǒng)水系電池的高污染，壽命短(如鉛酸電池)和價(jià)格昂貴(鎳氫電池)的缺點(diǎn)，是能夠滿足大型儲(chǔ)能技術(shù)要求的理想體系之一。因此，近年來(lái)，水系離子(鋰、鈉等)電池的研發(fā)越來(lái)越受到關(guān)注。

但是，地球上的鋰資源實(shí)際上是難以支撐大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用需求的。于是，與鋰的化學(xué)性能類(lèi)似的鈉被認(rèn)為能夠替代鋰適用于水系離子電池體系。鈉是地球上儲(chǔ)量最豐富的資源之一，可以說(shuō)是用之不竭。價(jià)格也顯著降低，通常為鋰鹽的1/10。因此，水系電解質(zhì)的鈉離子電池被認(rèn)為是最有潛力的適合大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池之一，成為最近業(yè)界研究工作的焦點(diǎn)。實(shí)際上，鈉離子電池的研究與鋰離子電池幾乎同時(shí)起步，早在20世紀(jì)80年代，人們就開(kāi)展了有機(jī)系鈉離子電池正負(fù)極材料的研究。但是與有機(jī)系鋰離子電池相比，鈉離子電池的發(fā)展緩慢。這主要是由于成功應(yīng)用于有機(jī)系鋰離子電池中的正負(fù)極材料體系不能簡(jiǎn)單地移植到鈉離子電池中。雖然二者都是以正、負(fù)極間離子嵌入/脫出反應(yīng)的“搖椅式”機(jī)理作為充放電反應(yīng)機(jī)理，可是因?yàn)殁c的離子半徑(0.102nm)比鋰離子和質(zhì)子大許多，使得其嵌入反應(yīng)困難。而且，負(fù)極材料在接受大體積的鈉離子的嵌入反應(yīng)過(guò)程中，其晶格容易發(fā)生形變甚至坍塌，影響到電池的循環(huán)性能。直到近年，在容量利用率和循環(huán)壽命方面基本滿足要求的有機(jī)系鈉離子電池用負(fù)極材料才被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

雖然水系鈉離子電池技術(shù)面臨著諸多挑戰(zhàn)，但它仍然為大規(guī)模儲(chǔ)能提供了一種安全、廉價(jià)、清潔和耐久的新體系?，F(xiàn)在，越來(lái)越多的新材料，新構(gòu)思和新技術(shù)被應(yīng)用到水系鈉離子電池體系的開(kāi)發(fā)中，其綜合性能也在不斷提升。相信隨著研究與開(kāi)發(fā)的不斷深入，在不久的將來(lái)一定能夠?qū)崿F(xiàn)其在儲(chǔ)能上的大規(guī)模應(yīng)用，從而推動(dòng)以智能電網(wǎng)和可再生能源并網(wǎng)為代表的清潔能源的應(yīng)用。

據(jù)中研普華研究報(bào)告《2020-2025年中國(guó)水系鈉離子電池行業(yè)發(fā)展前景分析與投資預(yù)測(cè)報(bào)告》分析

2020中國(guó)水系鈉離子電池行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀分析

第三節(jié) 水系鈉離子電池行業(yè)經(jīng)營(yíng)效益分析

一、水系鈉離子電池行業(yè)成本結(jié)構(gòu)分析

水系鈉離子電池具有與鋰離子電池相似的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，主要由正負(fù)極材料、電解液和集流體構(gòu)成的。正負(fù)極都是采用嵌鈉化合物，基本反應(yīng)原理如圖所示，充電時(shí)，在電池內(nèi)部，鈉離子從正極富鈉晶格中脫出來(lái)后通過(guò)電解液擴(kuò)散嵌入負(fù)極晶格中，放電過(guò)程與之相反，鈉離子又回到正極，電子在電池外部從外電路以相同的方向流過(guò)以確保整個(gè)系統(tǒng)的電荷平衡。

圖表：水系鈉離子電池反應(yīng)原理示意圖

資料來(lái)源：公開(kāi)資料整理

二、水系鈉離子電池產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格走勢(shì)

據(jù)調(diào)查，水系鈉離子電池平均售價(jià)略低于鋰離子電池，高于鉛酸電池，但在使用壽命上卻大大高于鉛酸電池，因此，水系鈉離子電池具有較好的市場(chǎng)前景，隨著技術(shù)水平的不斷提高，水系鈉離子電池的生產(chǎn)成本有望進(jìn)一步降低，未來(lái)水系鈉離子電池的售價(jià)將更加低廉。若能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，未來(lái)批量生產(chǎn)售價(jià)可低至150美元/(kW·h)，即1.05元/Wh。

圖表：現(xiàn)有儲(chǔ)能用電池指標(biāo)及價(jià)格的比較

數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

三、水系鈉離子電池行業(yè)經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)分析

由于水系鈉離子電池行業(yè)仍處于幼稚期，參考目前鋰離子電池和鈉離子電池行業(yè)的毛利率水平，根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，未來(lái)水系鈉離子電池行業(yè)的毛利率水平將穩(wěn)定在34%-50%區(qū)間范圍內(nèi)。

圖表：2019-2025年中國(guó)水系鈉離子電池行業(yè)毛利率水平

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理

四、水系鈉離子電池行業(yè)發(fā)展能力分析

水系鈉離子電池采用水系電解液，在本征上解決了有機(jī)電解液電池存在的安全隱患問(wèn)題。并且水系電解液價(jià)格低廉，水系電池組裝過(guò)程對(duì)濕度要求低生產(chǎn)工藝更加簡(jiǎn)便，鈉元素含量豐富分布廣泛。以上優(yōu)點(diǎn)使得水系鈉離子電池在大規(guī)模電網(wǎng)儲(chǔ)能應(yīng)用中具有價(jià)格低和易于回收再利用的優(yōu)勢(shì)。

但是水系電解液電化學(xué)穩(wěn)定窗口窄(熱力學(xué)穩(wěn)定窗口1.23 V，動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定窗口一般也低于1.8 V)，使得水系鈉離子電池可使用電極材料非常有限，電池輸出電壓低，庫(kù)倫效率低，循環(huán)壽命短。對(duì)此，研究者們做了諸多努力也取得了許多進(jìn)展，王春生教授采用超高濃度鹽溶液能夠有效拓寬水系電池電化學(xué)窗口至3.0 V。但是超高濃度電解液的使用可能會(huì)帶來(lái)成本提高以及電池倍率性能降低的問(wèn)題。因此，如果能夠很好解決上述問(wèn)題，或者更好的平衡產(chǎn)品成本與價(jià)格，那么水系鈉離子電池行業(yè)的發(fā)展空間將有望進(jìn)一步打開(kāi)。

水系鈉離子電池行業(yè)研究咨詢報(bào)告報(bào)告在總結(jié)中國(guó)水系鈉離子電池發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，結(jié)合新時(shí)期的各方面因素，對(duì)中國(guó)水系鈉離子電池的發(fā)展趨勢(shì)給予了細(xì)致和審慎的預(yù)測(cè)論證。報(bào)告資料詳實(shí)，圖表豐富，既有深入的分析，又有直觀的比較，為水系鈉離子電池企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中洞察先機(jī)，能準(zhǔn)確及時(shí)的針對(duì)自身環(huán)境調(diào)整經(jīng)營(yíng)策略。欲了解關(guān)于水系鈉離子電池行業(yè)具體詳情可以點(diǎn)擊查看中研普華研究報(bào)告《2020-2025年中國(guó)水系鈉離子電池行業(yè)發(fā)展前景分析與投資預(yù)測(cè)報(bào)告》。

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