Продажі нових транспортних засобів з енергією стрімко зростають, через що літій, важлива сировина для акумуляторів, стає дефіцитом. Три південноамериканські країни, багаті на літієві шахти, також хочуть конкурувати за ціноутворення на ресурси літію. Аргентина, Чилі та Болівія виступають за створення «літієвого трикутника ОПЕК».
В еру нової енергетики автомобілі часто обмежуються не нафтою, а літієм. Як позбутися обмежень дефіциту ресурсів літію? Виробники середньої та нижчої ланки, такі як CATL, намагаються знайти рішення. Вони націлилися на «запорошені» натрієво-іонні акумулятори.

Деякий час тому Мен Сянфен, помічник голови правління Ningde Times, заявив, що шляхом індустріалізації натрій-іонних акумуляторів буде вирішено проблему дефіциту деяких ресурсів літію та різке підвищення цін на літій.

Чи справді настала індустріалізація натрій-іонних батарей? За словами Шао Цзюньхуа, засновника Farnlight і лауреата Китайської нагороди за винахідництво та підприємництво, натрієво-іонні батареї все ще повинні вирішити три основні проблеми: виробництво газу при високій температурі, зарядку при низькій температурі та високу напругу. життєвий цикл. Він вважає, що поточний технічний маршрут катодних матеріалів ще не визначений і не підходить для масового виробництва. Очікується, що він буде індустріалізований у 2024 році або навіть пізніше.

Натрій витісняється дорогим літієм

Після того, як у березні 2022 року ціна на карбонат літію перевищила 500 000 юанів за тонну, ціна на карбонат літію коливалася та впала. Згідно з даними Wind, коливаючись нижче 500 000 юанів протягом півроку, ціна на карбонат літію знову піднялася, знову перевищивши 500 000 юанів за тонну наприкінці вересня та підвищившись до понад 550 000 юанів за тонну на початку листопада. 10 листопада ціна на карбонат літію становила 570 000 юанів за тонну, наближаючись до позначки 600 000 юанів за тонну. Поточна ціна 460 000/тонна все ще висока, а в грудні 2020 року ціна карбонату літію все ще становить менше 50 000/тонна.

За один рік ціна на карбонат літію зросла майже в десять разів, а виробники середньої та нижчої ланки перебувають у жалюгідному стані. Однак ресурси літію просто незамінні в системі літієвих батарей. Тоді чому б не змінити матеріальну систему і замінити літій на натрій з подібними хімічними властивостями? Натрій-іонні акумулятори почали працювати майже одночасно з літій-іонними. Однак літій-іонні батареї були успішно комерціалізовані в 1990-х роках, але натрій-іонні батареї розвивалися повільно. Лише у 2020 році він почав застосовуватися у сфері накопичення енергії та рухався до індустріалізації.

У контексті сьогоднішніх високих цін на літій широко поширений і недорогий натрій знову привертає увагу.

«Загалом (натрієво-іонні батареї) мають переваги у вартості; з точки зору безпеки вони також мають переваги. Особливо з точки зору зменшення тиску на ресурси літію, наприклад, запаси натрію є відносно багатими. Крім того, натрій -іонні батареї мають вплив на літієве акумуляторне обладнання. Сильна сумісність. У дослідженнях і розробці електроліту та діафрагми ми також можемо вчитися на зрілих технологіях, пов’язаних з літієвими батареями». Про це Шао Цзюньхуа заявив 28 жовтня кореспонденту "Daily Economic News".

Інформаційний аналітик Longzhong Ван Хуан сказав журналістам 4 листопада: «Натрій широко поширений на землі, і більшість ресурсів літію, які зараз використовуються в моїй країні, імпортуються. Вітчизняні літієві шахти зосереджені в основному в південно-західному регіоні, і рівень руда Не дуже висока».

Звіт, наданий Дослідницьким інститутом Тубао журналістам і опублікований у серпні 2021 року, показує, що надлишок ресурсів натрію в земній корі становить 2,75%, що займає шосте місце за кількістю в земній корі, а ресурси натрію розподілені по всьому світу. Надлишок іонів літію в корі становить 0,0065%, а ресурси розподілені нерівномірно. 75% запасів літію розподілено в Південній Америці.

Відповідно до вищезазначеного звіту, ціна на фосфат літію заліза, матеріал катода для літієвих батарей, становить близько 170 000 юанів за тонну. Для порівняння, ціна на натрієві батареї більш «дружня для людей». Серед них ціна катодних матеріалів, таких як мідь-залізо-марганцевий шаруватий оксид, становить близько 29 000 юанів/тонна, нікель-залізо-марганцевий шаруватий оксид становить близько 42 000 юанів/тонна, а прусська білизна становить 26 000 юанів/тонна.

Відповідно до попередньої інформації Chuanyi Technology (002866.SZ), вартість масового виробництва матеріалів для натрієвих батарей приблизно на 30%-40% дешевша, ніж для літій-залізо-фосфатних батарей. З подальшим завершенням індустріалізації собівартість має бути меншою. Сьогодні ціна на карбонат літію наблизилася до позначки 600 000 юанів за тонну, і розрив у ціні більш очевидний.

Конкуренція на ринку капіталу: затребувана концепція натрієвої електроенергії

На ринку акцій А концептуальні акції натрій-іонних акумуляторів також широко затребувані, і однією з компаній-представників є Transart Technology. Увечері 22 червня компанія Chuanyi Technology оголосила про заснування дочірньої компанії Jiangsu Chuanyi Nadian Technology Co., Ltd. (далі — Chuanyi Nadian), оголосила про план виробництва натрієвих акумуляторів і негайно піднялася 23 червня. З 20 червня по 16 листопада діапазон Chuanyi Technology зріс на 289,28%.

Навіть ера Ningde, лідер літієвих батарей, активно розгортає натрій-іонні батареї. Науково-дослідний інститут Toubao вважає, що з 2017 року чистий прибуток епохи Нінде збільшувався з року в рік, але валовий прибуток продовжував знижуватися з приблизно 44% у 2017 році до приблизно 28% у 2020 році. У 2021 році валовий прибуток далі впаде до 26,28%, а в першому кварталі 2022 року впаде до 14,48%. Основна причина полягає в тому, що ціни на сировину, що постачається, продовжують зростати.

Зменшення залежності від літію також може бути неминучим вибором для епохи Нінде. Оскільки технологія продовжує розвиватися, розробка натрій-іонних акумуляторів може знизити ризик застрягти через джерела літію, що знаходяться на початку виробництва, і служити ефективним технічним резервом.

Епоха Нінде також у дії. 29 липня 2021 року CATL випустила перше покоління натрієво-іонних батарей. Одиночна щільність енергії елемента батареї досягає 160 Вт·год/кг; зарядка при кімнатній температурі протягом 15 хвилин, потужність може досягати більше 80%; у середовищі з низькою температурою -20 ℃ він також має швидкість утримання розряду понад 90%; ефективність системної інтеграції може досягати 80% вище.

У січні 2022 року Ningde Times оголосила, що відповідно до статті «Дорожня карта для натрій-іонних батарей у 2021 році», спільно написаної вченими з Ланкастерського університету, Кембриджського університету та інших установ Сполученого Королівства, а також згідно з рекомендаціями деяких натрій-іонних акумуляторів виробники акумуляторів Згідно з загальнодоступною інформацією, провідні у світі натрій-іонні батареї досягли щільності енергії від 100 Вт-год/кг до 160 Вт-год/кг (наприклад, щільність енергії натрієво-іонних акумуляторів Faradion у 2021 році досягла 150 Вт-год/кг). Ningde Times заявив, що щільність енергії елементів натрієво-іонної батареї другого покоління перевищить 200 Вт-год/кг. Слід знати, що найвища щільність енергії літій-залізо-фосфатної батареї становить лише близько 210 Вт-год/кг.

Як наслідок, проект іонно-натрієвих акумуляторів, розроблений в епоху Нінде, продовжує залучати нових учасників.

24 жовтня компанія Chuanyi Technology повідомила, що через високий попит на перехідній ланці проект Chuanyi Na-ion натрій-іонної батареї спочатку планував створити виробничу потужність 2 ГВт-год на першому етапі та 8 ГВт-год на другому етапі. Перший етап будівництва виробничих потужностей 4,5 ГВт-год і другий етап будівництва виробничих потужностей складатимуть подальші плани розширення відповідно до прогресу проекту першої фази.

Вранці 27 жовтня Chuanyi Technology оголосила, що пілотне обладнання компанії для виробництва іонно-натрієвих акумуляторів було встановлено, налагоджено та запущено у виробництво. Кількість циклів не менше 4000 разів.

Репортер "Daily Economic News" дізнався, що перша фаза 150 000-тонного електролітного проекту компанії Chuanyi Sodium Power Co., Ltd. розпочала будівництво 23 жовтня і, як очікується, буде завершена до кінця грудня. Попит на іонні батареї, вихідна вартість може досягати 10 мільярдів юанів.

21 жовтня звіти CATL про зв’язки з інвесторами також показали, що індустріалізація виробництва іонно-натрієвих акумуляторів компанії просувається плавно, а розбудова ланцюга постачання займе деякий час. Він домовився з деякими клієнтами легкових автомобілів і офіційно почне масове виробництво наступного року.

Боротьба трьох технічних шляхів

У сфері катодів літій-іонних акумуляторів фосфат літію і заліза «переплутався» з потрійним літієм протягом багатьох років.

У сфері натрій-іонних акумуляторів також існує багато суперечок щодо вибору катодних матеріалів. Типовими для них є шаруваті оксиди, берлінська лазурь (біла) і поліаніони. Зрозуміло, що шаруваті оксиди зосереджені на щільності енергії; Берлинська блакитна (біла) орієнтована на низьку вартість; поліаніони зосереджені на життєвому циклі.

Наразі перше покоління натрієво-іонних акумуляторів епохи Нінде використовує прусські білі матеріали; Beijing Zhongke Haina Technology Co., Ltd. (далі іменується як Zhongke Haina) приймає шаруватий оксидний шлях; аніон.

Аналітик Xinyu Information Чжан Цзіньхуей вважає: «Три шляхи здійснюються одночасно, і невідомо, хто переможе».

Це пояснюється тим, що всі три маршрути мають свої плюси та мінуси. Чжан Цзіньхуей сказав, що багатошарові оксиди в даний час є основним напрямком іонно-натрійових батарей завдяки їх високій щільності енергії, чудовій продуктивності циклу, хорошій швидкості та чудовій повній продуктивності. Однак є й такі недоліки, як погана стійкість на повітрі, легке застигання суспензії та нестабільна ємність у грамах.

Однак відповідний персонал Chuanyi Technology сказав у відповідь на запитання репортера від "Daily Economic News", що шаруваті оксиди мають різні технічні маршрути та різні рішення пов'язаних проблем. Сам він не чув, щоб технічний персонал компанії говорив про натрієві акумулятори. Матеріал позитивного електрода має проблему генерації високотемпературного газу шаруватих оксидів.

«Найбільшою проблемою берлінської білої є кристалізаційна вода. Блакитна (біла) також отруйна, і її переробка коштує великих грошей». Чжан Цзіньхуей сказав, що Прусський блакитний позитивний електрод буде виділяти високотоксичні гази, такі як синильна кислота та ціанід, коли він вийде з-під контролю. Підготовка ціаніду включає в себе високотоксичний ціанід натрію, а для виробництва та постачання потрібна спеціальна кваліфікація.

За словами відповідного персоналу Transart Technology, поліаніони мають високу стабільність і легші у виготовленні, ніж шаруваті оксиди, але їх щільність енергії також набагато нижча, і вони в основному використовуються для великомасштабного зберігання енергії. Чжан Цзіньхуей також сказав, що не так багато виробників використовують поліаніонний шлях.

Вищезазначені співробітники також заявили, що Transart Nadian використовує технічний шлях із шаруватих оксидів та поліаніонів для позитивного електрода та твердого вуглецю для негативного електрода. «Промисловість досягла консенсусу щодо технічного шляху натрієвих батарей. Промисловість не відкинула інші технічні шляхи, але деякі проблеми інших технічних шляхів неможливо вирішити за короткий час». Співробітник вважає.

Шао Цзюньхуа підсумував: «По-перше, необхідно покращити виробництво газу за високотемпературного циклу; по-друге, необхідно покращити зарядку за низькотемпературного циклу; по-третє, необхідно покращити термін служби циклу високої напруги. Щодо виробників електролітів стурбовані, необхідно починати з нових добавок і з'ясувати напрямок. Тільки через ретельність можна індустріалізувати натрій-іонні батареї».

Підсумовуючи, багато технологій натрій-іонних акумуляторів все ще досліджуються. Судячи з поточних патентних резервів, CATL у Китаї та Faradion у Великобританії знаходяться в авангарді галузі.

Дані Wisdom Bud показують, що Ningde Times та її філії наразі мають понад 110 патентних заявок у сфері натрій-іонних акумуляторів, у тому числі понад 40 авторизованих патентів на винаходи, головним чином у суміжних галузях, таких як позитивні активні матеріали, берлінська лазурь та позитивний струм. колекціонери.

Zhongke Haina та її дочірні компанії наразі мають понад 30 патентних заявок у сфері натрій-іонних батарей, у тому числі 7 авторизованих патентів на винахід, головним чином у суміжних галузях, таких як матеріали позитивних електродів, матеріали негативних електродів та компоненти акумуляторів; Співробітники розповіли, що наразі компанія має від 60 до 70 патентів у галузі натрій-іонних акумуляторів.

Що стосується іноземних виробників, British Faradion та його філії наразі мають понад 110 патентних заявок у сфері натрій-іонних батарей, у тому числі понад 40 авторизованих патентів на винаходи, головним чином у суміжних галузях, таких як електроди акумуляторів, електроліти та лужні метали; American Natron Energy та її дочірні компанії наразі мають понад 10 патентних заявок у сфері натрій-іонних батарей, у тому числі 6 авторизованих патентів на винаходи, головним чином у суміжних галузях, таких як електроди акумуляторів, перехідні метали та ціаніди металів. Крім того, на даний момент Kishida Chemical має загалом 17 патентних заявок, і компанія не має патентів, які безпосередньо стосуються натрій-іонних батарей.

Тому Wisdom Buds вважає, що натрій-іонні батареї, як передовий напрямок досліджень і розробок, в даний час активно впроваджуються різними виробниками, а обсяги патентних резервів все ще зростають. Для порівняння, Ningde Times і British Faradion мають відносно багаті запаси в області натрій-іонних акумуляторів, обидва з яких перевищили 100 штук.

"PPT акумулятор"? У виробництві натрієвої електроенергії ще багато проблем, які потрібно вирішити.

Чи справді настала ера натрієво-іонних батарей?

10 листопада репортер "Daily Economic News" відвідав компанію Transart Technology та її дочірню компанію Transart Nadian у Гаойоу, Цзянсу. Знак на місці показує, що проект натрієвої електроенергії Chuanyi охоплює площу близько 140 му, планує інвестувати 1 мільярд юанів і планує створити 150 000 тонн електроліту для натрієвих (літієвих) акумуляторів.

Репортер побачив на місці події, що будівництво заводу першої черги проекту було завершено, а на будівельному майданчику другої черги закладали фундамент, а робітники будували риштування. Відповідальна особа, яка відповідає за будівництво, повідомила журналістам, що обладнання для першої черги проекту надходить на майданчик одне за одним, і очікується, що воно буде запущено у виробництво в січні 2023 року.

Щодо перебігу поточного проекту будівництва іонно-натрієвої батареї, 10 листопада співробітники Transart Technology повідомили, що проект компанії натрієвої батареї та проект електроліту охоплюють загальну площу понад 400 акрів із загальною площею будівництва 120 000 квадратних метрів. метрів, з яких 200 МВт-год пілотна лінія. Вона була запущена у виробництво 27 жовтня. Пілотна лінія використовує завод площею понад 6000 квадратних метрів із загальними інвестиціями близько 50 мільйонів юанів і придбанням понад 100 комплектів обладнання. .

«До того, як пілотна лінія була запущена у виробництво, анодні та катодні матеріали вже були у виробництві, а електроліт був отриманий через аутсорсинг на ранній стадії, і буде постачатися самостійно на пізнішому етапі. Виробничі потужності узгоджені». Співробітник зазначив, що завод першої черги проекту майже побудований, друга черга будується, а перша черга проекту буде запущена у виробництво на початку 2023 року. Буде процес нарощування виробничих потужностей у подальшому, що займе приблизно два-три роки. місяців.

Співробітник також повідомив, що компанія працює над усім виробничим ланцюжком натрієвих батарей. Матеріал позитивного електрода проекту першої фази в основному виробляє шаруваті оксиди, а формула електроліту є зрілою, яка вже займає лідируючі позиції в галузі.

На відміну від «бумового» просування проекту Chuanyi Technology, багато експертів галузі сказали в інтерв’ю журналістам, що масове виробництво натрій-іонних акумуляторів може бути непростим.

«Хоча натрієві батареї та літієві батареї є продуктами однієї епохи, існує велика прогалина. Наразі кожна з них все ще перебуває в лабораторній стадії, і їх небагато на ринку. Більше (залишаються) «PPT»» Чжан Цзіньхуей вважає: «Натрій-іонні батареї тимчасово важко використовувати в галузі живлення, і все ще існує великий розрив між накопичувачем енергії та літій-залізофосфатом. З точки зору вартості, це дійсно на 40% менше. Але кількість циклів менше половини, а переробка відходів не має цінності та витрат. , Фосфат літію заліза не може бути переможений у накопиченні енергії».

Щодо технічних труднощів, пов’язаних з іонно-натрієвими акумуляторами, Шао Цзюньхуа прямо сказав: «Матеріали позитивних електродів ще не запущені у великомасштабне виробництво; необхідно покращити стабільність циклу матеріалів позитивних електродів. Розроблено літій-іонні акумулятори. протягом багатьох років. Наприклад, цикл життя фосфату літію заліза може досягати 10 000 разів. Крім того, негативний електрод може вибирати лише твердий вуглець, який має низьку кулонівську ефективність для першого заряду та заміни всієї батареї, і ціна теж висока».

Вищезазначене є проблемою з точки зору матеріалів позитивного електрода. Крім того, щодо електроліту Шао Цзюньхуа сказав: «На даний момент електроліт все ще знаходиться на стадії намацування, і на ринку в основному використовується гексафторфосфат натрію». Що стосується батарей, Шао Цзюньхуа вважає, що щільність енергії однієї клітини низька, лише на початку 100 Вт-год/кг.

Найважливішим показником елемента батареї є щільність енергії. Інформаційний аналітик Longzhong Ван Хуан вважає: «Діаметр іонів натрію більший, ніж іонів літію, і щільність енергії натрієво-іонних батарей однозначно не така хороша, як у літій-іонних батарей з точки зору об’єму. провідність, введення та видалення іонів натрію складніше, ніж іонів літію. Іони літію більші, тому іонам натрію важче протікати. Це слід покращити шляхом вибору технічних шляхів, і ключовою складністю є щільність енергії».

«У лабораторії кількість циклів (натрій-іонних батарей) дійсно може досягати рівня фосфату літію заліза, але це лише лабораторні дані, і є певна відмінність від результатів великомасштабного промислового виробництва». Ван Хуан вважає, що «(іоно-натрієві батареї) Масове виробництво можливе в 2023 році, це трохи складно застосувати до акумуляторів живлення, але все ще можна використовувати для зберігання енергії».

Крім того, Ван Хуан також сказав: «Теоретично вартість натрій-іонних акумуляторів набагато нижча, ніж літій-іонних. Але в даний час літій-іонні батареї виробляються масово, а промисловий ланцюг натрій-іонних акумуляторів не налагоджений. Наразі немає переваги за ціною перед літій-іонними акумуляторами.