最近、お客様から「将来、リチウム電池に代わってナトリウムイオン電池が使えるのではないか？」という質問が増えています。ナトリウムイオン電池とリチウム電池の主な違いは何ですか？ここで詳しく説明します。
CATLのナトリウムイオン電池公開カンファレンスのように、ナトリウムイオン電池の時代が到来しています。現在、CATLはナトリウムイオン電池の工業化を加速し、将来的には鉄リチウム電池を部分的に置き換えることが期待されています。
ナトリウムイオン電池とは何ですか?その長所と短所、そして今後の応用の見通しは何ですか？弊社の判断は以下の通りです。
1) ナトリウムイオン電池は新しい技術ではありません。いわゆる「画期的な」イノベーションはなく、技術の反復です。
2) ナトリウムイオン電池は明確な長所と短所、莫大な資源とコストの利点を備えており、エネルギー貯蔵、電気二輪車、A00 クラスの低速車両の分野での良好な応用見通しが期待されています。しかし、エネルギー密度が低いため、高耐久の自動車用バッテリーの交換は困難です (次世代ナトリウムイオンバッテリーのエネルギー密度が 200Wh/kg を超えない限り)。
3) ナトリウムの埋蔵量がリチウムよりも豊富であることを考慮すると、企業はエネルギー安全保障を確保する技術的埋蔵量としてのナトリウム電池の戦略的重要性に十分な注意を払うべきである。
1. ナトリウムイオン電池とは何ですか?
ナトリウムイオン電池の研究は1970年代にまで遡ります。過去 10 年間で、関連する研究が大爆発を起こし、業界の体制が整い始めました。リチウムイオン電池のロッキングチェアの動作原理と同様に、ナトリウムイオン電池は正極と負極の間のナトリウムイオンの移動に依存して動作します。
ナトリウムイオン電池とリチウム電池の最大の違いは、正極の材質です。
1) ナトリウムイオン電池は、NaCuFeMnO/ソフトカーボンシステムと、リン酸鉄リチウム/グラファイトシステムを採用しています。
２）負極には炭素系材料、遷移金属酸化物、合金材料等を選択する。
3) 電解質としてリチウム電池に対して六フッ化リン酸ナトリウムなどのナトリウム塩を選択します。
4) アノード集電体はアルミニウム箔ではなく、リチウム銅箔です。
製造・生産設備においては、ナトリウムイオン電池とリチウム電池は高い互換性を持っています。
ナトリウムイオン電池の開発はどうなっているのですか？
2021 年以降、世界的な電池需要の高成長により、リチウム資源の制約という問題に直面し始めています。風力データによると、2021/07/20の時点で、炭酸リチウムの価格は今年66％上昇し、水酸化リチウムは96％上昇した。
ナトリウム資源はリチウム資源に比べて埋蔵量が豊富で広く分布しているため、大規模商業利用後のコストメリットが大きくなります。
2. リチウム電池の長所と短所を比較し、ナトリウムイオン電池を開発する
リチウム電池と比較して、ナトリウムイオン電池には次の利点があります。
1) 資源が豊富で、ナトリウムイオン電池の主な電荷キャリアのナトリウムイオンクラスト存在量は約 2.36% であり、リチウムイオンの 0.002% よりもはるかに高くなります。
2) コストが安くなります。ナトリウムイオン電池 (NaCuFeMnO/ソフトカーボン系) の正極材料コストは、リチウムイオン電池 (リン酸鉄リチウム/グラファイト系) の正極材料コストのわずか 40% です。
3) より安全、ナトリウムイオン電池は比較的安定した電気化学的性能を持っています。
リチウム電池とナトリウムイオン電池のデメリット：
１）エネルギー密度が低い。現在のナトリウムイオン電池セルの単一エネルギー密度はわずか 120Wh/kg であり、リン酸鉄リチウム電池の 180Wh/kg や三元電池の 240Wh/kg よりも大幅に低いです。
2) サイクル寿命が比較的短い。現在のナトリウムイオン電池のサイクルタイムは最大約1500回であり、リン酸鉄リチウム電池の6000回やNMC電池の3000回に比べて大幅に低い。
3) 産業チェーンはまだ不完全である。エンジニアリング設備やサプライチェーンを支援する設備がまだ形成されていないため、現状の生産コストはリチウム電池よりも高い。
3. ナトリウムイオン電池には数百億の市場スペースがある
上記の分析を通じて、ナトリウムイオン電池には非常に明確な利点と欠点があることがわかります。
莫大な資源とコストの利点により、エネルギー貯蔵、電気二輪車、A00クラスの自動車の分野で幅広い応用の可能性が期待されています。しかし、エネルギー密度が低いため、新エネルギー車の長期耐久要件との適合度が低くなります。
CITIC Securitiesは、ナトリウムイオン電池はそのコスト面での利点により、エネルギー貯蔵、建設機械、通信基地局、二輪車、その他エネルギー密度要件の低いシナリオで商品化されることが期待されると考えている。テクノロジーはある種の補足を形成します。
光光証券は、ナトリウムイオン電池はエネルギー貯蔵、電動二輪車、A00クラスの自動車の分野で応用の可能性が高いと考えている。 2025 年の国内のエネルギー貯蔵需要は 48GWh、二輪車の需要は 41GWh、A00 クラスの乗用車の需要は 34GWh と推定されています。現時点では、これら 3 つのシナリオでは主にリン酸鉄リチウム電池が使用されています。ナトリウムイオン電池の工業化が順調に進めば、鉄リチウム電池が代替されることになる。
現在、ナトリウムイオン電池の研究と商品化に取り組む企業が増えています。VTC Powerもその一歩を追い求め、将来の市場に向けてナトリウムイオン電池に数十億人民元を投資しています。
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