Sprzedaż nowych pojazdów napędzanych energią rośnie, co sprawia, że ​​brakuje litu, niezbędnego surowca do produkcji akumulatorów. Trzy kraje Ameryki Południowej, bogate w kopalnie litu, również chcą konkurować o siłę cenową zasobów litu. Argentyna, Chile i Boliwia promują utworzenie „Trójkąta litowego OPEC”.
W dobie nowej energii samochody często nie są ograniczone ropą, ale litem. Jak pozbyć się ograniczeń wynikających z niedoboru zasobów litu? Producenci średniego i niższego szczebla, tacy jak CATL, próbują znaleźć rozwiązanie. Skupili się na „zakurzonych” bateriach sodowo-jonowych.

Jakiś czas temu Meng Xiangfeng, asystent prezesa Ningde Times, powiedział, że uprzemysłowienie baterii sodowo-jonowych rozwiąże problem niedoboru niektórych zasobów litu i gwałtownego wzrostu cen litu.

Czy rzeczywiście nadeszła industrializacja baterii sodowo-jonowych? Według Shao Junhua, założyciela firmy Farnlight i zdobywcy nagrody China Invention and Entrepreneurship Award, akumulatory sodowo-jonowe nadal muszą rozwiązać trzy główne problemy związane z produkcją gazu w cyklach wysokotemperaturowych, ładowaniem w cyklach niskotemperaturowych i wysokim napięciem. Cykl życiowy. Uważa, że ​​dotychczasowa droga techniczna dla materiałów katodowych nie została jeszcze ustalona i nie nadaje się do masowej produkcji. Oczekuje się, że zostanie uprzemysłowiony w 2024 roku lub nawet później.

Sód wypierany przez drogi lit

Po przebiciu poziomu 500 000 juanów/tonę w marcu 2022 r. cena węglanu litu wahała się i spadała. Według danych Wind, po półrocznym utrzymywaniu się poniżej 500 000 juanów, cena węglanu litu ponownie wzrosła, ponownie przebijając 500 000 juanów/tonę pod koniec września i wzrastając do ponad 550 000 juanów/tonę na początku listopada. 10 listopada cena węglanu litu wynosiła 570 000 juanów/tonę, zbliżając się do poziomu 600 000 juanów/tonę. Obecna cena 460 tys./t jest nadal wysoka, aw grudniu 2020 r. cena węglanu litu jest nadal niższa niż 50 tys./t.

W ciągu jednego roku cena węglanu litu wzrosła prawie dziesięciokrotnie, a producenci średniego i niższego szczebla są nieszczęśliwi. Jednak zasoby litu są właśnie niezastąpione w systemie baterii litowych. Dlaczego więc nie zmienić układu materiałowego i nie zamienić litu na sód o podobnych właściwościach chemicznych? Baterie sodowo-jonowe zaczęły pojawiać się niemal w tym samym czasie co baterie litowo-jonowe. Jednak akumulatory litowo-jonowe zostały z powodzeniem skomercjalizowane w latach 90., ale akumulatory sodowo-jonowe rozwijają się powoli. Dopiero w 2020 roku zaczęto go stosować w dziedzinie magazynowania energii i posunął się w kierunku uprzemysłowienia.

W kontekście dzisiejszych wysokich cen litu, powszechny i ​​tani sód ponownie zyskuje na znaczeniu.

„Ogólnie rzecz biorąc (akumulatory sodowo-jonowe) mają zalety pod względem kosztów; pod względem bezpieczeństwa mają również zalety. Zwłaszcza pod względem zmniejszenia presji na zasoby litu, na przykład rezerwy sodu są stosunkowo obfite. Ponadto sód Baterie -jonowe mają wpływ na sprzęt z bateriami litowymi. Silna kompatybilność. W badaniach i rozwoju elektrolitu i membrany możemy również uczyć się na dojrzałych technologiach związanych z bateriami litowymi. " 28 października Shao Junhua powiedział reporterowi „Daily Economic News”.

Analityk Longzhong Information, Wang Juan, powiedział dziennikarzom 4 listopada: „Sód jest szeroko rozpowszechniony na ziemi, a większość zasobów litu obecnie wykorzystywanych w moim kraju pochodzi z importu. Krajowe kopalnie litu koncentrują się głównie w regionie południowo-zachodnim, a stopień ruda Niezbyt wysoka”.

Raport przekazany dziennikarzom przez Toubao Research Institute i opublikowany w sierpniu 2021 r. Pokazuje, że obfitość zasobów sodu w skorupie wynosi 2,75%, co plasuje się na szóstym miejscu pod względem obfitości w skorupie, a zasoby sodu są rozmieszczone na całym świecie. Obfitość jonów litu w skorupie ziemskiej wynosi 0,0065%, a zasoby są nierównomiernie rozmieszczone. 75% zasobów litu znajduje się w Ameryce Południowej.

Zgodnie z powyższym raportem notowania fosforanu litowo-żelazowego, materiału katodowego baterii litowych, wynoszą około 170 000 juanów/tonę. Dla porównania cena baterii sodowych jest bardziej „przyjazna dla ludzi”. Wśród nich cena materiałów katodowych, takich jak tlenek miedziowo-żelazowo-manganowy, wynosi około 29 000 juanów / tonę, tlenek warstwowy niklowo-żelazowo-manganowy wynosi około 42 000 juanów / tonę, a biel pruska to 26 000 juanów / tonę.

Zgodnie z wcześniejszym ujawnieniem Chuanyi Technology (002866.SZ), koszt masowej produkcji materiałów akumulatorowych do akumulatorów sodowych jest około 30% do 40% tańszy niż w przypadku akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych. Wraz z dalszym zakończeniem industrializacji koszt powinien być niższy. Dziś cena węglanu litu zbliżyła się do poziomu 600 000 juanów/tonę, a różnica cenowa jest bardziej oczywista.

Konkurencja na rynku kapitałowym: poszukiwany jest koncept elektryczności sodowej

Na rynku Akcji A koncepcyjne akumulatory sodowo-jonowe są również szeroko poszukiwane, a jedną z reprezentatywnych firm jest Transart Technology. Wieczorem 22 czerwca firma Chuanyi Technology ujawniła utworzenie spółki zależnej Jiangsu Chuanyi Nadian Technology Co., Ltd. (zwanej dalej Chuanyi Nadian), ogłosiła układ działalności w zakresie baterii sodowych i natychmiast wzrosła 23 czerwca Od 20 czerwca do 16 listopada zasięg technologii Chuanyi wzrósł aż o 289,28%.

Nawet era Ningde, lider w dziedzinie baterii litowych, aktywnie wdraża baterie sodowo-jonowe. Toubao Research Institute uważa, że ​​od 2017 r. zysk netto ery Ningde rósł z roku na rok, ale marża zysku brutto nadal spadała, z ok. 44% w 2017 r. do ok. 28% w 2020 r. W 2021 r. marża zysku brutto spadnie do 26,28%, aw I kwartale 2022 r. spadnie do 14,48%. Głównym powodem jest dalszy wzrost cen surowców wydobywczych.

Zmniejszenie zależności od litu może być również nieuniknionym wyborem w erze Ningde. Wraz z postępem technologicznym rozwój akumulatorów sodowo-jonowych może zmniejszyć ryzyko utknięcia w źródłach litu i służyć jako skuteczna rezerwa techniczna.

Era Ningde jest również w akcji. 29 lipca 2021 roku firma CATL wypuściła na rynek pierwszą generację akumulatorów sodowo-jonowych. Pojedyncza gęstość energii ogniwa akumulatora sięga 160Wh/kg; ładowanie w temperaturze pokojowej przez 15 minut, moc może osiągnąć ponad 80%; w środowisku o niskiej temperaturze -20 ℃ ma również wskaźnik retencji rozładowania większy niż 90%; wydajność integracji systemu może osiągnąć 80% powyżej.

W styczniu 2022 roku Ningde Times ogłosił, że zgodnie z artykułem „Roadmap for Sodium-ion-ion Batteries in 2021” napisanym wspólnie przez naukowców z Lancaster University, Cambridge University i innych instytucji w Wielkiej Brytanii oraz zgodnie z zaleceniami niektórych sodowo-jonowych producenci akumulatorów Według informacji publicznej, wiodące na świecie akumulatory sodowo-jonowe osiągnęły gęstość energii od 100 Wh/kg do 160 Wh/kg (przykładowo gęstość energii akumulatorów sodowo-jonowych Faradion w 2021 roku osiągnęła 150 Wh/kg). Ningde Times podał, że gęstość energii ogniw sodowo-jonowych drugiej generacji przekroczy 200 Wh/kg. Należy wiedzieć, że najwyższa gęstość energii ogniwa akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego wynosi zaledwie około 210 Wh/kg.

W rezultacie plan akumulatorów sodowo-jonowych opracowany w erze Ningde nadal przyciąga nowych uczestników.

24 października firma Chuanyi Technology poinformowała, że ​​ze względu na duży popyt w ramach projektu baterii sodowo-jonowej Chuanyi Na-ion pierwotnie planowano zbudować zdolność produkcyjną 2 GWh w pierwszej fazie i 8 GWh w drugiej fazie. Pierwsza faza budowy zdolności produkcyjnej 4,5 GWh oraz druga faza budowy zdolności produkcyjnej sporządzą dalsze plany rozbudowy zgodnie z postępem projektu pierwszej fazy.

Rankiem 27 października firma Chuanyi Technology ogłosiła, że ​​sprzęt linii pilotażowej akumulatorów sodowo-jonowych firmy został zainstalowany, debugowany i wprowadzony do produkcji. Liczba cykli jest nie mniejsza niż 4000 razy.

Reporter „Daily Economic News” dowiedział się, że pierwsza faza projektu elektrolitycznego o wartości 150 000 ton firmy Chuanyi Sodium Power Co., Ltd. rozpoczęła się 23 października i ma zostać zakończona do końca grudnia. Popyt na baterie jonowe, wartość wyjściowa może osiągnąć 10 miliardów juanów.

21 października zapisy relacji inwestorskich CATL pokazały również, że industrializacja baterii sodowo-jonowych firmy postępuje płynnie, a układ łańcucha dostaw zajmie trochę czasu. Negocjował z niektórymi klientami samochodów osobowych i oficjalnie rozpocznie masową produkcję w przyszłym roku.

Bitwa trzech technicznych szlaków

W dziedzinie katod akumulatorów litowo-jonowych fosforan litowo-żelazowy od wielu lat „splata się” z trójskładnikowym litem.

W dziedzinie akumulatorów sodowo-jonowych również toczy się wiele sporów dotyczących doboru materiałów katodowych. Reprezentatywne dla nich są tlenki warstwowe, błękit pruski (biały) i polianiony. Rozumie się, że tlenki warstwowe koncentrują się na gęstości energii; Błękit pruski (biały) koncentruje się na niskich kosztach; polianiony koncentrują się na cyklu życia.

Obecnie pierwsza generacja akumulatorów sodowo-jonowych w epoce Ningde wykorzystuje pruskie białe materiały; Beijing Zhongke Haina Technology Co., Ltd. (zwana dalej Zhongke Haina) przyjmuje warstwę tlenku; anion.

Analityk Xinyu Information Zhang Jinhui uważa: „Trzy ścieżki są prowadzone jednocześnie i nie jest pewne, kto wygra”.

Dzieje się tak, ponieważ wszystkie trzy trasy mają zalety i wady. Zhang Jinhui powiedział, że tlenki warstwowe są obecnie głównym nurtem akumulatorów sodowo-jonowych ze względu na ich wysoką gęstość energii, doskonałą wydajność cyklu, dobrą wydajność i doskonałą wszechstronność. Istnieją jednak również wady, takie jak słaba stabilność w powietrzu, łatwe galaretowanie zawiesiny i niestabilna pojemność gramowa.

Jednak odpowiedni personel Chuanyi Technology powiedział w odpowiedzi na pytanie reportera z „Daily Economic News”, że warstwowe tlenki mają różne drogi techniczne i różne rozwiązania powiązanych problemów. On sam nie słyszał, aby pracownicy techniczni firmy mówili o bateriach sodowych. Materiał elektrody dodatniej ma problem z wytwarzaniem gazów warstwowych w wysokiej temperaturze.

„Największym problemem związanym z bielą pruską jest woda krystalizacyjna. Błękit pruski (biały) jest również trujący, a jego recykling kosztuje dużo pieniędzy”. Zhang Jinhui powiedział, że dodatnia elektroda błękitu pruskiego uwalnia wysoce toksyczne gazy, takie jak kwas cyjanowodorowy i gaz cyjankowy, gdy wymknie się spod kontroli termicznej. Przygotowanie cyjanku obejmuje wysoce toksyczny cyjanek sodu, a produkcja i dostawa wymagają specjalnych kwalifikacji.

Zdaniem odpowiednich pracowników Transart Technology polianiony charakteryzują się dużą stabilnością i są łatwiejsze w produkcji niż tlenki warstwowe, ale ich gęstość energetyczna jest też znacznie mniejsza i są wykorzystywane głównie do magazynowania energii na dużą skalę. Zhang Jinhui powiedział również, że niewielu producentów stosuje metodę polianionową.

Wyżej wymienieni pracownicy stwierdzili również, że Transart Nadian wykorzystuje techniczną drogę tlenków warstwowych i polianionów jako elektrodę dodatnią oraz twardy węgiel jako elektrodę ujemną. "Branża osiągnęła konsensus w sprawie technicznej drogi baterii sodowych. Branża nie odrzuciła innych technicznych dróg, ale niektórych problemów innych technicznych dróg nie da się rozwiązać w krótkim czasie." Pracownik uważa.

Shao Junhua podsumował: „Po pierwsze, konieczna jest poprawa produkcji gazu w cyklu wysokotemperaturowym; po drugie, konieczna jest poprawa ładowania w cyklu niskotemperaturowym; po trzecie, konieczna jest poprawa żywotności cyklu wysokiego napięcia. Jeśli chodzi o producentów elektrolitów chodzi o to, że trzeba zacząć od nowych dodatków i znaleźć kierunek. Tylko dzięki rzetelności można dokonać uprzemysłowienia akumulatorów sodowo-jonowych”.

Podsumowując, wiele technologii akumulatorów sodowo-jonowych jest wciąż eksplorowanych. Sądząc po aktualnych rezerwach patentowych, CATL w Chinach i Faradion w Wielkiej Brytanii są w czołówce branży.

Z danych Wisdom Bud wynika, że ​​Ningde Times i jego podmioty stowarzyszone mają obecnie ponad 110 wniosków patentowych w dziedzinie baterii sodowo-jonowych, w tym ponad 40 autoryzowanych patentów na wynalazki, głównie w dziedzinach pokrewnych, takich jak dodatnie materiały aktywne, błękit pruski i prąd dodatni kolekcjonerzy.

Zhongke Haina i jej spółki stowarzyszone mają obecnie ponad 30 zgłoszeń patentowych w dziedzinie akumulatorów sodowo-jonowych, w tym 7 autoryzowanych patentów na wynalazki, głównie w dziedzinach pokrewnych, takich jak materiały elektrod dodatnich, materiały elektrod ujemnych i komponenty akumulatorów; Personel powiedział, że firma ma obecnie od 60 do 70 patentów w dziedzinie akumulatorów sodowo-jonowych.

Jeśli chodzi o producentów zagranicznych, brytyjski Faradion i jego spółki stowarzyszone mają obecnie ponad 110 zgłoszeń patentowych w dziedzinie akumulatorów sodowo-jonowych, w tym ponad 40 autoryzowanych patentów na wynalazki, głównie w dziedzinach pokrewnych, takich jak elektrody akumulatorowe, elektrolity i metale alkaliczne; American Natron Energy i jej spółki stowarzyszone mają obecnie ponad 10 zgłoszeń patentowych w dziedzinie akumulatorów sodowo-jonowych, w tym 6 autoryzowanych patentów na wynalazki, głównie w dziedzinach pokrewnych, takich jak elektrody akumulatorowe, metale przejściowe i cyjanki metali. Ponadto Kishida Chemical ma obecnie łącznie 17 zgłoszeń patentowych, a firma nie posiada żadnych patentów bezpośrednio związanych z bateriami sodowo-jonowymi.

Dlatego Wisdom Buds uważa, że ​​baterie sodowo-jonowe, jako najnowocześniejsza dziedzina badań i rozwoju, są obecnie aktywnie wdrażane przez różnych producentów, a wielkość rezerw patentowych wciąż rośnie. Dla porównania, Ningde Times i brytyjski Faradion mają stosunkowo bogate rezerwy w zakresie baterii sodowo-jonowych, które w obu przekroczyły 100 sztuk.

„Bateria PPT”? Nadal istnieje wiele problemów do rozwiązania przy produkcji energii elektrycznej z sodu

Czy naprawdę nadeszła era baterii sodowo-jonowych?

10 listopada reporter „Daily Economic News” odwiedził Transart Technology i jej spółkę zależną Transart Nadian w Gaoyou, Jiangsu. Znak na miejscu pokazuje, że projekt elektryczności sodowej Chuanyi obejmuje obszar około 140 mu, planuje zainwestować 1 miliard juanów i planuje zbudować 150 000 ton elektrolitu do akumulatorów sodowo-jonowych.

Reporter widział na miejscu zdarzenia, że ​​zakończono budowę fabryki projektu pierwszego etapu, kładziono fundamenty na placu budowy projektu drugiego etapu, a robotnicy budowali rusztowania. Właściwa osoba odpowiedzialna za stronę budowlaną powiedziała dziennikarzom, że sprzęt do pierwszej fazy projektu trafia na plac budowy jeden po drugim i oczekuje się, że zostanie wprowadzony do produkcji w styczniu 2023 roku.

Jeśli chodzi o postępy w budowie obecnego projektu baterii sodowo-jonowych, 10 listopada pracownicy Transart Technology poinformowali, że projekt baterii sodowej firmy i projekt elektrolitu obejmują łączną powierzchnię ponad 400 akrów, o łącznej powierzchni konstrukcyjnej 120 000 metrów kwadratowych metrów, z czego 200 MWh linia pilotażowa Została oddana do produkcji 27 października. Linia pilotażowa wykorzystuje powierzchnię zakładu o powierzchni ponad 6000 metrów kwadratowych, przy całkowitej inwestycji około 50 milionów juanów i zakupie ponad 100 zestawów sprzętu .

„Zanim linia pilotażowa została uruchomiona, materiały anodowe i katodowe były już w produkcji, a elektrolit pozyskiwany był w ramach outsourcingu na wczesnym etapie i będzie dostarczany niezależnie w późniejszym etapie. Zdolności produkcyjne są dopasowane”. Pracownik powiedział, że zakład pierwszej fazy projektu jest prawie gotowy, druga faza jest w trakcie budowy, a pierwsza faza projektu zostanie oddana do produkcji na początku 2023 r. Nastąpi proces przyspieszania mocy produkcyjnych w ramach kontynuacji, która potrwa około dwóch do trzech lat. miesiące.

Pracownik powiedział również, że firma pracuje nad całym łańcuchem przemysłowym baterii sodowych. Materiał elektrody dodatniej z pierwszej fazy projektu wytwarza głównie tlenki warstwowe, a formuła elektrolitu jest dojrzała, co już zajmuje wiodącą pozycję w branży.

W odróżnieniu od „rozkwitającego” projektu promocyjnego Chuanyi Technology, wielu ekspertów branżowych powiedziało w wywiadach z reporterami, że masowa produkcja akumulatorów sodowo-jonowych może nie być łatwa.

„Chociaż baterie sodowe i baterie litowe są produktami z tej samej epoki, istnieje duża przepaść. Obecnie każda z nich jest nadal w fazie laboratoryjnej, a na rynku jest ich niewiele. Więcej (pozostających) „PPT”” , uważa Zhang Jinhui, „Akumulatory sodowo-jonowe są chwilowo trudne w użyciu w dziedzinie akumulatorów zasilających, a nadal istnieje duża przepaść między magazynowaniem energii a fosforanem litowo-żelazowym. Pod względem kosztów jest to rzeczywiście o 40% mniej. Ale liczba cykli jest mniejsza niż połowa, a recykling odpadów nie ma żadnej wartości ani kosztów. Fosforan litowo-żelazowy nie ma sobie równych w magazynowaniu energii”.

Jeśli chodzi o trudności techniczne związane z bateriami sodowo-jonowymi, Shao Junhua powiedział bez ogródek: „Materiały na elektrody dodatnie nie zostały jeszcze wprowadzone do produkcji na dużą skalę; należy poprawić stabilność cykli materiałów na elektrody dodatnie. Baterie litowo-jonowe zostały opracowane przez wiele lat.Na przykład cykl życia fosforanu litowo-żelazowego może osiągnąć 10 000 razy.Ponadto elektroda ujemna może obecnie wybierać tylko twardy węgiel, który ma niską wydajność kulombowską do pierwszego ładowania i wymiany całej baterii, oraz cena też wysoka.”

Powyższe stanowi problem w zakresie materiałów elektrod dodatnich. Ponadto, jeśli chodzi o elektrolit, Shao Junhua powiedział: „Obecnie elektrolit jest wciąż w fazie po omacku, a heksafluorofosforan sodu jest najczęściej używany na rynku”. Jeśli chodzi o akumulatory, Shao Junhua uważa, że ​​gęstość energii pojedynczego ogniwa jest niska, tylko na początku 100Wh/kg.

Najbardziej krytycznym wskaźnikiem ogniwa baterii jest gęstość energii. Analityk Longzhong Information, Wang Juan, uważa: „Średnica jonów sodu jest większa niż jonów litu, a gęstość energii akumulatorów sodowo-jonowych zdecydowanie nie jest tak dobra, jak akumulatorów litowo-jonowych pod względem objętości. przewodnictwo, wprowadzanie i usuwanie jonów sodu jest trudniejsze niż w przypadku jonów litu.Jony litu są większe, więc trudniej jest przepływ jonów sodu.Należy to poprawić poprzez wybór dróg technicznych, a kluczową trudnością jest gęstość energii”.

„W laboratorium liczba cykli (akumulatory sodowo-jonowe) może rzeczywiście osiągnąć poziom fosforanu litowo-żelazowego, ale to tylko dane laboratoryjne, a jest pewna różnica w stosunku do wyników wielkoskalowej produkcji przemysłowej”. Wang Juan uważa, że ​​„(akumulatory sodowo-jonowe)) Masowa produkcja jest możliwa w 2023 r., nieco trudno jest zastosować je do akumulatorów zasilających, ale nadal można je wykorzystać do magazynowania energii”.

Ponadto Wang Juan powiedział również: „Teoretycznie koszt akumulatorów sodowo-jonowych jest znacznie niższy niż akumulatorów litowo-jonowych. Ale obecnie akumulatory litowo-jonowe są produkowane masowo, a łańcuch przemysłowy akumulatorów sodowo-jonowych nie został ustanowiony. Obecnie nie ma przewagi kosztowej nad akumulatorami litowo-jonowymi.