Der Absatz von New Energy Vehicles boomt, wodurch Lithium, ein wichtiger Rohstoff für Power-Batterien, knapp wird. Auch die drei an Lithiumminen reichen südamerikanischen Länder wollen um die Preismacht der Lithiumressourcen konkurrieren. Argentinien, Chile und Bolivien fördern die Gründung der „Lithium Triangle OPEC“.
Im Zeitalter der neuen Energien werden Autos oft nicht durch Öl, sondern durch Lithium begrenzt. Wie kann man die Beschränkungen der Knappheit von Lithium-Ressourcen beseitigen? Midstream- und Downstream-Hersteller wie CATL versuchen, eine Lösung zu finden. Sie haben es auf die „verstaubten“ Natrium-Ionen-Batterien abgesehen.

Vor einiger Zeit sagte Meng Xiangfeng, Assistent des Vorsitzenden der Ningde Times, dass durch die Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien die Knappheit einiger Lithiumressourcen und der starke Anstieg der Lithiumpreise gelöst werden.

Ist die Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien wirklich gekommen? Laut Shao Junhua, dem Gründer von Farnlight und Gewinner des China Invention and Entrepreneurship Award, müssen Natrium-Ionen-Batterien noch die drei Hauptprobleme der Hochtemperatur-Zyklusgasproduktion, Niedertemperatur-Zyklusladung und Hochspannung lösen Lebensdauer. Er glaubt, dass der derzeitige technische Weg für Kathodenmaterialien noch nicht festgelegt und nicht für die Massenproduktion geeignet ist. Es wird erwartet, dass es 2024 oder sogar später industrialisiert wird.

Natrium wird durch hochpreisiges Lithium verdrängt

Nachdem der Preis für Lithiumcarbonat im März 2022 die Marke von 500.000 Yuan/Tonne durchbrochen hatte, schwankte er und fiel. Laut Wind-Daten stieg der Preis für Lithiumcarbonat, nachdem er ein halbes Jahr lang unter 500.000 Yuan schwankte, wieder an, durchbrach Ende September erneut 500.000 Yuan/Tonne und stieg Anfang November auf über 550.000 Yuan/Tonne. Am 10. November wurde der Preis für Lithiumcarbonat mit 570.000 Yuan/Tonne gemeldet und näherte sich damit der Marke von 600.000 Yuan/Tonne. Der aktuelle Preis von 460.000/Tonne ist immer noch hoch, und im Dezember 2020 liegt der Preis für Lithiumcarbonat immer noch unter 50.000/Tonne.

Innerhalb eines Jahres ist der Preis für Lithiumcarbonat fast zehnmal gestiegen, und die Midstream- und Downstream-Hersteller sind miserabel. Lithium-Ressourcen sind jedoch gerade im Lithium-Batteriesystem unersetzlich. Warum dann nicht das Materialsystem ändern und Lithium durch Natriumelement mit ähnlichen chemischen Eigenschaften ersetzen? Natrium-Ionen-Batterien starteten fast zeitgleich mit Lithium-Ionen-Batterien. Lithium-Ionen-Batterien wurden jedoch in den 1990er Jahren erfolgreich kommerzialisiert, aber Natrium-Ionen-Batterien entwickeln sich langsam. Erst 2020 begann es im Bereich der Energiespeicherung Anwendung zu finden und sich in Richtung Industrialisierung zu bewegen.

Im Zusammenhang mit den heutigen hohen Lithiumpreisen gewinnt das weit verbreitete und kostengünstige Natrium erneut an Aufmerksamkeit.

„Insgesamt haben (Natrium-Ionen-Batterien) Kostenvorteile, auch in puncto Sicherheit haben sie Vorteile. Gerade im Hinblick auf die Entlastung von beispielsweise Lithium-Ressourcen sind Natrium-Reserven relativ reichlich vorhanden. Hinzu kommt Natrium -Ionen-Batterien haben Auswirkungen auf Lithium-Batterie-Geräte. Starke Kompatibilität. In der Forschung und Entwicklung von Elektrolyt und Diaphragma können wir auch von ausgereiften Technologien rund um Lithium-Batterien lernen.“ Am 28. Oktober sagte Shao Junhua dem Reporter von „Daily Economic News“.

Der Analyst von Longzhong Information, Wang Juan, sagte am 4. November gegenüber Reportern: „Natrium ist auf der Erde weit verbreitet, und die meisten der derzeit in meinem Land verwendeten Lithiumressourcen werden importiert ore Nicht sehr hoch.“

Der Bericht, der Reportern vom Toubao Research Institute zur Verfügung gestellt und im August 2021 veröffentlicht wurde, zeigt, dass die Krustenhäufigkeit von Natriumressourcen 2,75 % beträgt, was den sechsten Platz in der Häufigkeit in der Kruste einnimmt, und dass Natriumressourcen auf der ganzen Welt verteilt sind. Die Krustenhäufigkeit von Lithiumionen beträgt 0,0065 %, und die Ressourcen sind ungleich verteilt. 75 % der Lithiumressourcen sind in Südamerika verteilt.

Laut obigem Bericht liegt die Notierung von Lithiumeisenphosphat, dem Kathodenmaterial von Lithiumbatterien, bei etwa 170.000 Yuan/Tonne. Im Vergleich dazu ist der Preis von Natriumbatterien "menschenfreundlicher". Darunter liegt der Preis für Kathodenmaterialien wie Kupfer-Eisen-Mangan-Schichtoxid bei etwa 29.000 Yuan/Tonne, Nickel-Eisen-Mangan-Schichtoxid bei etwa 42.000 Yuan/Tonne und Preußischweiß bei 26.000 Yuan/Tonne.

Gemäß der früheren Offenbarung von Chuanyi Technology (002866.SZ) sind die Kosten der Massenproduktion von Batteriematerialien für Natriumbatterien etwa 30 % bis 40 % niedriger als die von Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Mit dem weiteren Abschluss der Industrialisierung sollten die Kosten niedriger sein. Heute hat sich der Preis für Lithiumcarbonat der Marke von 600.000 Yuan/Tonne angenähert, und die Preislücke ist deutlicher.

Kapitalmarktwettbewerb: Das Konzept des Natriumstroms ist gefragt

Auf dem Markt für A-Aktien sind Konzeptaktien für Natrium-Ionen-Batterien ebenfalls sehr gefragt, und eines der repräsentativen Unternehmen ist Transart Technology. Am Abend des 22. Juni gab Chuanyi Technology die Gründung einer Tochtergesellschaft, Jiangsu Chuanyi Nadian Technology Co., Ltd. (im Folgenden als Chuanyi Nadian bezeichnet), bekannt, gab den Aufbau des Natriumbatteriegeschäfts bekannt und stieg am 23. Juni sofort ein Vom 20. Juni bis 16. November stieg die Reichweite von Chuanyi Technology um bis zu 289,28 %.

Sogar die Ningde-Ära, der führende Anbieter von Lithium-Batterien, setzt aktiv Natrium-Ionen-Batterien ein. Das Toubao Research Institute glaubt, dass der Nettogewinn der Ningde-Ära seit 2017 Jahr für Jahr gestiegen ist, die Bruttogewinnmarge jedoch weiter gesunken ist, von etwa 44 % im Jahr 2017 auf etwa 28 % im Jahr 2020. Im Jahr 2021 die Bruttogewinnmarge wird weiter auf 26,28 % und im ersten Quartal 2022 auf 14,48 % sinken. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Preise für vorgelagerte Rohstoffe weiter steigen.

Die Verringerung der Abhängigkeit von Lithium könnte auch eine unvermeidliche Wahl für die Ningde-Ära sein. Mit fortschreitender Technologie kann die Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien das Risiko verringern, von vorgelagerten Lithium-Ressourcen blockiert zu werden, und als effektive technische Reserve dienen.

Die Ningde-Ära ist ebenfalls in Aktion. Am 29. Juli 2021 brachte CATL die erste Generation von Natrium-Ionen-Batterien auf den Markt. Die Einzelenergiedichte der Batteriezelle erreicht 160 Wh/kg; Aufladen bei Raumtemperatur für 15 Minuten, die Leistung kann mehr als 80 % erreichen; in der Umgebung mit niedriger Temperatur von -20 ℃ hat es auch eine Entladungsretentionsrate von mehr als 90%; Die Systemintegrationseffizienz kann über 80 % erreichen.

Im Januar 2022 gab die Ningde Times dies laut dem Papier „Roadmap for Sodium-ion Batteries in 2021“ bekannt, das gemeinsam von Wissenschaftlern der Lancaster University, der Cambridge University und anderen Institutionen im Vereinigten Königreich verfasst wurde, und gemäß den Empfehlungen einiger Natriumionen Batteriehersteller Laut öffentlichen Informationen haben die weltweit führenden Natrium-Ionen-Batterien eine Energiedichte von 100 Wh/kg bis 160 Wh/kg erreicht (zum Beispiel erreichte die Energiedichte der Natrium-Ionen-Batterien von Faradion im Jahr 2021 150 Wh/kg). Die Ningde Times gab an, dass die Energiedichte der Natrium-Ionen-Batteriezellen der zweiten Generation 200 Wh/kg übersteigen wird. Es sollte bekannt sein, dass die höchste Energiedichte einer Lithium-Eisenphosphat-Batteriezelle nur etwa 210 Wh/kg beträgt.

Die in der Ningde-Ära entworfene Blaupause für Natrium-Ionen-Batterien zieht daher immer neue Marktteilnehmer an.

Am 24. Oktober gab Chuanyi Technology bekannt, dass das Na-Ionen-Natrium-Ionen-Batterieprojekt von Chuanyi aufgrund der starken Downstream-Nachfrage ursprünglich den Aufbau einer Produktionskapazität von 2 GWh in der ersten Phase und einer Produktionskapazität von 8 GWh in der zweiten Phase geplant hatte. Die erste Phase des Aufbaus der Produktionskapazität von 4,5 GWh und die zweite Phase des Aufbaus der Produktionskapazität werden Folgeerweiterungspläne gemäß dem Fortschritt des Projekts der ersten Phase erstellen.

Am Morgen des 27. Oktober gab Chuanyi Technology bekannt, dass die Natrium-Ionen-Batterie-Pilotanlagen des Unternehmens installiert und debuggt und in Produktion genommen wurden. Die Anzahl der Zyklen beträgt nicht weniger als 4000 Mal.

Der Reporter von „Daily Economic News“ erfuhr, dass der Bau der ersten Phase des 150.000-Tonnen-Elektrolytprojekts von Chuanyi Sodium Power Co., Ltd. am 23. Oktober begonnen hat und voraussichtlich bis Ende Dezember abgeschlossen sein wird. Die Nachfrage nach Ionenbatterien, der Ausgangswert kann 10 Milliarden Yuan erreichen.

Am 21. Oktober zeigten die Investor-Relations-Aufzeichnungen von CATL auch, dass die Industrialisierung der Natrium-Ionen-Batterien des Unternehmens reibungslos voranschreitet und die Gestaltung der Lieferkette einige Zeit in Anspruch nehmen wird. Es hat mit einigen Pkw-Kunden verhandelt und wird es nächstes Jahr offiziell in Serie produzieren.

Der Kampf der drei technischen Wege

Im Bereich der Kathoden von Lithium-Ionen-Batterien wird seit vielen Jahren Lithium-Eisen-Phosphat mit ternärem Lithium „verheddert“.

Auch im Bereich der Natrium-Ionen-Batterien gibt es viele Streitigkeiten über die Auswahl der Kathodenmaterialien. Repräsentativ dafür sind Schichtoxide, Berliner Blau (weiß) und Polyanionen. Es versteht sich, dass sich geschichtete Oxide auf die Energiedichte konzentrieren; Preußischblau (Weiß) konzentriert sich auf niedrige Kosten; Polyanionen konzentrieren sich auf die Zykluslebensdauer.

Derzeit verwendet die erste Generation von Natrium-Ionen-Batterien in der Ningde-Ära preußisch weiße Materialien; Beijing Zhongke Haina Technology Co., Ltd. (im Folgenden als Zhongke Haina bezeichnet) nimmt den geschichteten Oxidweg; Anion.

Xinyu Information Analyst Zhang Jinhui glaubt: „Die drei Pfade werden gleichzeitig ausgeführt, und es ist nicht sicher, wer gewinnen wird.“

Dies liegt daran, dass alle drei Routen Vor- und Nachteile haben. Zhang Jinhui sagte, dass Schichtoxide aufgrund ihrer hohen Energiedichte, hervorragenden Zyklusleistung, guten Ratenleistung und hervorragenden Gesamtleistung derzeit die Hauptrichtung von Natrium-Ionen-Batterien sind. Es gibt jedoch auch Nachteile wie schlechte Stabilität an der Luft, leichtes Gelieren der Aufschlämmung und instabile Grammkapazität.

Die zuständigen Mitarbeiter von Chuanyi Technology antworteten jedoch auf die Frage des Reporters aus der „Daily Economic News“, dass Schichtoxide verschiedene technische Wege und unterschiedliche Lösungen für damit verbundene Probleme haben. Er selbst hat die Techniker des Unternehmens noch nicht über Natriumbatterien sprechen hören. Das positive Elektrodenmaterial hat das Problem der Hochtemperatur-Gaserzeugung von geschichteten Oxiden.

„Das größte Problem mit Preußischweiß ist das Kristallwasser. Preußischblau (Weiß) ist außerdem giftig und das Recycling kostet viel Geld.“ Zhang Jinhui sagte, dass die preußischblaue positive Elektrode hochgiftige Gase wie Blausäure und Zyanidgas freisetzen wird, wenn sie thermisch außer Kontrolle gerät. Bei der Herstellung von Cyanid handelt es sich um hochgiftiges Natriumcyanid, für dessen Herstellung und Lieferung besondere Qualifikationen erforderlich sind.

Laut den zuständigen Mitarbeitern von Transart Technology haben Polyanionen eine hohe Stabilität und sind einfacher herzustellen als Schichtoxide, aber ihre Energiedichte ist auch viel geringer und sie werden hauptsächlich für die großtechnische Energiespeicherung verwendet. Zhang Jinhui sagte auch, dass es nicht viele Hersteller gibt, die die Polyanion-Route übernehmen.

Die oben genannten Mitarbeiter erklärten auch, dass Transart Nadian einen technischen Weg von geschichteten Oxiden und Polyanionen für die positive Elektrode und hartem Kohlenstoff für die negative Elektrode verwendet. "Die Industrie hat einen Konsens über den technischen Weg von Natriumbatterien erreicht. Die Industrie hat andere technische Wege nicht abgelehnt, aber einige Probleme anderer technischer Wege können nicht in kurzer Zeit gelöst werden." Der Mitarbeiter glaubt.

Shao Junhua schloss: „Erstens ist es notwendig, die Hochtemperatur-Zyklusgasproduktion zu verbessern; zweitens ist es notwendig, das Niedertemperatur-Zyklusladen zu verbessern; drittens ist es notwendig, die Hochspannungszykluslebensdauer zu verbessern. Soweit die Elektrolythersteller Wenn es darum geht, muss man von neuen Additiven ausgehen und die Richtung finden. Nur durch Gründlichkeit kann die Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien erfolgen."

Zusammenfassend werden noch viele Technologien für Natrium-Ionen-Batterien erforscht. Den aktuellen Patentreserven nach zu urteilen, stehen CATL in China und Faradion in Großbritannien an der Spitze der Branche.

Die Daten von Wisdom Bud zeigen, dass Ningde Times und seine Tochtergesellschaften derzeit über mehr als 110 Patentanmeldungen im Bereich Natriumionenbatterien verfügen, darunter mehr als 40 autorisierte Erfindungspatente, hauptsächlich in verwandten Bereichen wie positive aktive Materialien, Berliner Blau und positiver Strom Sammler.

Zhongke Haina und seine verbundenen Unternehmen haben derzeit mehr als 30 Patentanmeldungen im Bereich Natrium-Ionen-Batterien, darunter 7 autorisierte Erfindungspatente, hauptsächlich in verwandten Bereichen wie Materialien für positive Elektroden, Materialien für negative Elektroden und Batteriekomponenten; Die Mitarbeiter sagten, dass das Unternehmen derzeit 60 bis 70 Patente auf dem Gebiet der Natrium-Ionen-Batterien habe.

In Bezug auf ausländische Hersteller haben British Faradion und seine Tochtergesellschaften derzeit mehr als 110 Patentanmeldungen im Bereich Natriumionenbatterien, darunter mehr als 40 autorisierte Erfindungspatente, hauptsächlich in verwandten Bereichen wie Batterieelektroden, Elektrolyten und Alkalimetallen; American Natron Energy und seine verbundenen Unternehmen haben derzeit mehr als 10 Patentanmeldungen im Bereich Natriumionenbatterien, darunter 6 autorisierte Erfindungspatente, hauptsächlich in verwandten Bereichen wie Batterieelektroden, Übergangsmetalle und Metallcyanide. Darüber hinaus hat Kishida Chemical derzeit insgesamt 17 Patentanmeldungen, und das Unternehmen hat keine Patente, die sich direkt auf Natrium-Ionen-Batterien beziehen.

Daher ist Wisdom Buds der Ansicht, dass Natrium-Ionen-Batterien als hochmodernes Forschungs- und Entwicklungsfeld derzeit von verschiedenen Herstellern aktiv eingesetzt werden und das Volumen der Patentreserven weiter zunimmt. Im Vergleich dazu haben Ningde Times und British Faradion relativ reiche Reserven im Bereich der Natrium-Ionen-Batterien, die beide die Marke von 100 Stück überschritten haben.

"PPT-Batterie"? Bei der Herstellung von Natrium-Strom sind noch viele Probleme zu lösen

Ist das Zeitalter der Natrium-Ionen-Batterien wirklich angebrochen?

Am 10. November besuchte ein Reporter von „Daily Economic News“ Transart Technology und seine Tochtergesellschaft Transart Nadian in Gaoyou, Jiangsu. Das Schild vor Ort zeigt, dass das Chuanyi-Natriumstromprojekt eine Fläche von etwa 140 mu abdeckt, 1 Milliarde Yuan investieren und 150.000 Tonnen Natrium(Lithium)-Ionen-Batterieelektrolyt bauen will.

Der Reporter sah am Tatort, dass das Fabrikgebäude des Projekts der ersten Phase fertiggestellt worden war und das Fundament auf der Baustelle des Projekts der zweiten Phase gelegt wurde und die Arbeiter Gerüste bauten. Die zuständige Person, die für die Bauarbeiten verantwortlich ist, teilte Reportern mit, dass die Ausrüstung für die erste Phase des Projekts nacheinander auf die Baustelle gebracht wurde und voraussichtlich im Januar 2023 in Betrieb genommen wird.

In Bezug auf den Baufortschritt des aktuellen Natrium-Ionen-Batterieprojekts sagten die Mitarbeiter von Transart Technology am 10. November, dass das Natriumbatterie- und das Elektrolytprojekt des Unternehmens eine Gesamtfläche von mehr als 400 Acres mit einer Gesamtbaufläche von 120.000 Quadratkilometern abdecken Meter, davon 200 MWh Pilotlinie Es wurde am 27. Oktober in Produktion genommen. Die Pilotlinie nutzt eine Werksfläche von mehr als 6.000 Quadratmetern mit einer Gesamtinvestition von etwa 50 Millionen Yuan und dem Kauf von mehr als 100 Ausrüstungssätzen .

„Bevor die Pilotlinie in Produktion ging, waren die Anoden- und Kathodenmaterialien bereits in Produktion, und der Elektrolyt wurde in der frühen Phase durch Fremdvergabe bezogen und wird in der späteren Phase unabhängig geliefert. Die Produktionskapazität ist angepasst.“ Der Mitarbeiter sagte, dass die Anlage der ersten Phase des Projekts fast fertig gestellt ist, die zweite Phase im Bau ist und die erste Phase des Projekts Anfang 2023 in Produktion gehen wird. Es wird einen Hochlauf geben Produktionskapazität in der Folge, die etwa zwei bis drei Jahre dauern wird. Monate.

Der Mitarbeiter sagte auch, dass das Unternehmen an der gesamten industriellen Kette von Natriumbatterien arbeite. Das positive Elektrodenmaterial des Projekts der ersten Phase produziert hauptsächlich geschichtete Oxide, und die Formel des Elektrolyten ist ausgereift, was bereits eine führende Position in der Industrie einnimmt.

Anders als bei dem „boomenden“ Werbeprojekt von Chuanyi Technology sagten viele Branchenexperten in Interviews mit Reportern, dass die Massenproduktion von Natrium-Ionen-Batterien möglicherweise nicht einfach sei.

"Obwohl Natriumbatterien und Lithiumbatterien Produkte aus der gleichen Zeit sind, gibt es eine große Lücke. Derzeit befinden sich alle noch im Laborstadium, und es gibt nur wenige auf dem Markt. Mehr sind (bleibende) 'PPT'" , glaubt Zhang Jinhui: „Natrium-Ionen-Batterien sind im Bereich der Power-Batterien vorübergehend schwierig einzusetzen, und es besteht immer noch eine große Lücke zwischen Energiespeicherung und Lithium-Eisen-Phosphat. In Bezug auf die Kosten sind es zwar 40 % weniger. Aber Die Anzahl der Zyklen beträgt weniger als die Hälfte, und das Recycling von Abfällen hat keinen Wert und keine Kosten. , Lithium-Eisenphosphat ist in der Energiespeicherung nicht zu schlagen.“

Zu den technischen Schwierigkeiten von Natrium-Ionen-Batterien sagte Shao Junhua unverblümt: „Die positiven Elektrodenmaterialien sind noch nicht in die Massenproduktion gegangen; die Zyklenstabilität von positiven Elektrodenmaterialien muss verbessert werden. Lithium-Ionen-Batterien wurden entwickelt für viele Jahre.Zum Beispiel kann die Lebensdauer von Lithium-Eisenphosphat 10.000-mal erreichen.Darüber hinaus kann die negative Elektrode derzeit nur Hartkohlenstoff wählen,der eine geringe Coulomb-Effizienz für die erste Ladung und den Austauschder gesamten Batterie hat, und der Preis ist auch hoch.“

Das Obige ist ein Problem in Bezug auf positive Elektrodenmaterialien. Darüber hinaus sagte Shao Junhua in Bezug auf den Elektrolyten: „Derzeit befindet sich der Elektrolyt noch in der Entwicklungsphase, und auf dem Markt wird hauptsächlich Natriumhexafluorphosphat verwendet.“ In Bezug auf Batterien glaubt Shao Junhua, dass die Energiedichte einer einzelnen Zelle gering ist und nur in den frühen 100 Wh/kg liegt.

Der kritischste Indikator der Batteriezelle ist die Energiedichte. Longzhong Information Analyst Wang Juan glaubt: „Der Durchmesser von Natrium-Ionen ist größer als der von Lithium-Ionen, und die Energiedichte von Natrium-Ionen-Batterien ist in Bezug auf das Volumen definitiv nicht so gut wie die von Lithium-Ionen-Batterien Leitfähigkeit, das Einbringen und Entfernen von Natriumionen ist schwieriger als das von Lithiumionen Lithiumionen sind größer, daher ist es für Natriumionen schwieriger zu fließen Dies sollte durch die Auswahl technischer Wege verbessert werden, und die Hauptschwierigkeit ist Energiedichte."

„Im Labor kann die Zyklenzahl (Natrium-Ionen-Batterien) zwar das Niveau von Lithium-Eisenphosphat erreichen, aber das sind nur Labordaten, und es gibt einen gewissen Unterschied zu den Ergebnissen der großindustriellen Produktion.“ Wang Juan glaubt, dass „(Natrium-Ionen-Batterien)) die Massenproduktion im Jahr 2023 möglich ist, es ist ein bisschen schwierig, sie auf Energiebatterien anzuwenden, aber es ist immer noch möglich, sie zur Energiespeicherung zu verwenden.“

Darüber hinaus sagte Wang Juan: „Theoretisch sind die Kosten von Natrium-Ionen-Batterien viel niedriger als die von Lithium-Ionen-Batterien. Derzeit werden Lithium-Ionen-Batterien jedoch in Massenproduktion hergestellt, und die industrielle Kette von Natrium-Ionen-Batterien ist noch nicht etabliert. Einen Kostenvorteil gegenüber Lithium-Ionen-Akkus gibt es derzeit nicht.