Salget av nye energibiler blomstrer, noe som gjør litium, et essensielt råmateriale for strømbatterier, en mangelvare. De tre søramerikanske landene som er rike på litiumgruver ønsker også å konkurrere om priskraften til litiumressurser. Argentina, Chile og Bolivia fremmer etableringen av "Lithium Triangle OPEC".
I en tid med ny energi er biler ofte ikke begrenset av olje, men av litium. Hvordan bli kvitt begrensningene med knapphet på litiumressurser? Midstream- og nedstrømsprodusenter som CATL prøver å finne en løsning. De rettet blikket mot de "støvete" natriumion-batteriene.

For en tid siden sa Meng Xiangfeng, assistent for styreleder i Ningde Times, at gjennom industrialiseringen av natrium-ion-batterier, vil mangelen på noen litiumressurser og den kraftige økningen i litiumprisene bli løst.

Har industrialiseringen av natrium-ion-batterier virkelig kommet? I følge Shao Junhua, grunnleggeren av Farnlight og vinneren av China Invention and Entrepreneurship Award, trenger natriumion-batterier fortsatt å løse de tre store problemene med høytemperatursyklusgassproduksjon, lavtemperatursykluslading og høyspenning syklusliv. Han mener at dagens tekniske rute for katodematerialer ennå ikke er bestemt og ikke egner seg for masseproduksjon. Det forventes å bli industrialisert i 2024 eller enda senere.

Natrium tvunget ut av høyt priset litium

Etter å ha brutt gjennom 500 000 yuan/tonn i mars 2022, svingte prisen på litiumkarbonat og falt. I følge Wind-data, etter å ha svevet under 500 000 yuan i et halvt år, klatret prisen på litiumkarbonat igjen, og brøt gjennom 500 000 yuan/tonn igjen i slutten av september, og steg til over 550 000 yuan/tonn i begynnelsen av november. Den 10. november ble prisen på litiumkarbonat rapportert til 570 000 yuan/tonn, og nærmet seg 600 000 yuan/tonn. Dagens pris på 460 000/tonn er fortsatt høy, og i desember 2020 er prisen på litiumkarbonat fortsatt under 50 000/tonn.

På ett år har prisen på litiumkarbonat steget nesten ti ganger, og produsentene i midten og nedstrøms er elendige. Litiumressurser er imidlertid uerstattelige i litiumbatterisystemet. Så hvorfor ikke endre materialsystemet og endre litium til natriumelement med lignende kjemiske egenskaper? Natrium-ion-batterier startet nesten samtidig som litium-ion-batterier. Litium-ion-batterier ble imidlertid vellykket kommersialisert på 1990-tallet, men natrium-ion-batterier har utviklet seg sakte. Det var først i 2020 at det begynte å bli brukt innen energilagring og beveget seg mot industrialisering.

I sammenheng med dagens høye litiumpriser, får utbredt og rimelig natrium fornyet oppmerksomhet.

"Samlet sett har (natrium-ion-batterier) fordeler i kostnad; når det gjelder sikkerhet har de også fordeler. Spesielt når det gjelder å dempe presset på litiumressurser, er det for eksempel relativt rikelig med natrium. I tillegg kommer natrium. -ion-batterier har en innvirkning på litiumbatteriutstyr. Sterk kompatibilitet. I forskning og utvikling av elektrolytt og diafragma kan vi også lære av modne teknologier knyttet til litiumbatterier." Den 28. oktober fortalte Shao Junhua reporteren av "Daily Economic News".

Longzhong Informasjonsanalytiker Wang Juan sa til journalister 4. november: "Natrium er vidt distribuert på jorden, og de fleste av litiumressursene som brukes i mitt land er importert. Innenlandske litiumgruver er hovedsakelig konsentrert i den sørvestlige regionen, og graden av malm Ikke veldig høy."

Rapporten levert av Toubao Research Institute til journalister og publisert i august 2021 viser at skorpeoverfloden av natriumressurser er 2,75 %, rangert på sjetteplass i mengden i skorpen, og natriumressurser er fordelt over hele verden. Skorpeoverfloden av litiumioner er 0,0065 %, og ressursene er ujevnt fordelt. 75 % av litiumressursene er distribuert i Sør-Amerika.

I følge rapporten ovenfor er sitatet for litiumjernfosfat, katodematerialet til litiumbatterier, omtrent 170 000 yuan/tonn. Til sammenligning er prisen på natriumbatterier mer «folkevennlig». Blant dem er prisen på katodematerialer som kobber-jern-mangan lagdelt oksid omtrent 29 000 yuan/tonn, nikkel-jern-mangan lagdelt oksid er omtrent 42 000 yuan/tonn, og prøyssisk hvit er 26 000 yuan/tonn.

I følge den forrige avsløringen av Chuanyi Technology (002866.SZ) er kostnadene for masseproduksjon av batterimaterialer for natriumbatterier omtrent 30 % til 40 % billigere enn for litiumjernfosfatbatterier. Med den videre fullføringen av industrialiseringen bør kostnadene være lavere. I dag har prisen på litiumkarbonat nærmet seg 600 000 yuan/tonn, og prisgapet er mer åpenbart.

Kapitalmarkedskonkurranse: konseptet med natriumelektrisitet er ettertraktet

I A-aksjemarkedet er natriumionbatterikonseptaksjer også mye ettertraktet, og et av de representative selskapene er Transart Technology. Om kvelden 22. juni avslørte Chuanyi Technology etableringen av et datterselskap, Jiangsu Chuanyi Nadian Technology Co., Ltd. (heretter kalt Chuanyi Nadian), kunngjorde utformingen av natriumbatterivirksomheten, og reiste seg umiddelbart 23. juni Fra 20. juni til 16. november steg rekkevidden av Chuanyi-teknologi så høyt som 289,28 %.

Selv Ningde-tiden, lederen innen litiumbatterier, bruker aktivt natriumionbatterier. Toubao Research Institute mener at siden 2017 har nettoresultatet i Ningde-tiden økt år for år, men brutto fortjenestemargin har fortsatt å synke, fra ca 44 % i 2017 til ca 28 % i 2020. I 2021 ble brutto fortjenestemargin vil ytterligere falle til 26,28 %, og det vil synke til 14,48 % i første kvartal 2022. Hovedårsaken er at prisene på oppstrømsråvarer fortsetter å stige.

Å redusere avhengigheten av litium kan også være et uunngåelig valg for Ningde-tiden. Ettersom teknologien fortsetter å utvikle seg, kan utviklingen av natrium-ion-batterier redusere risikoen for å bli sittende fast av oppstrøms litiumressurser og tjene som en effektiv teknisk reserve.

Ningde-tiden er også i aksjon. 29. juli 2021 ga CATL ut den første generasjonen av natrium-ion-batterier. Den enkle energitettheten til battericellen når 160Wh/kg; lading ved romtemperatur i 15 minutter, kraften kan nå mer enn 80%; i lavtemperaturmiljøet på -20 ℃ har den også en utslippsretensjon på mer enn 90%; systemintegrasjonseffektiviteten kan nå 80 % over.

I januar 2022 kunngjorde Ningde Times at ifølge papiret "Roadmap for Sodium-ion Batteries in 2021" skrevet i fellesskap av forskere fra Lancaster University, Cambridge University og andre institusjoner i Storbritannia, og i henhold til anbefalingene fra noen natrium-ion batteriprodusenter Ifølge offentlig informasjon har verdens ledende natriumionbatterier oppnådd en energitetthet på 100Wh/kg til 160Wh/kg (for eksempel nådde energitettheten til Faradions natriumionbatterier i 2021 150Wh/kg). Ningde Times uttalte at energitettheten til andregenerasjons natriumionbattericeller vil overstige 200Wh/kg. Det bør være kjent at den høyeste energitettheten til en litiumjernfosfatbattericelle bare er rundt 210Wh/kg.

Som et resultat fortsetter planen for natriumion-batterier som ble utarbeidet i Ningde-tiden å tiltrekke seg nye deltakere.

Den 24. oktober sa Chuanyi Technology at på grunn av den sterke nedstrømsetterspørselen, planla Chuanyi Na-ion natrium-ion batteriprosjektet opprinnelig å bygge en 2GWh produksjonskapasitet i første fase og en 8GWh produksjonskapasitet i andre fase. Den første fasen av 4,5 GWh produksjonskapasitetsbygging, og den andre fasen av produksjonskapasitetsbyggingen vil lage oppfølgingsplaner for utvidelse i henhold til fremdriften i første faseprosjektet.

Om morgenen 27. oktober kunngjorde Chuanyi Technology at selskapets pilotlinjeutstyr for natriumionbatterier er installert og feilsøkt og satt i produksjon. Antallet sykluser er ikke mindre enn 4000 ganger.

Reporteren til "Daily Economic News" fikk vite at den første fasen av 150 000 tonns elektrolyttprosjektet til Chuanyi Sodium Power Co., Ltd. startet byggingen 23. oktober og forventes å være ferdig i slutten av desember. Etterspørselen etter ion-batterier, produksjonsverdien kan nå 10 milliarder yuan.

21. oktober viste CATLs investor relations-poster også at selskapets industrialisering av natriumionbatterier går jevnt, og utformingen av forsyningskjeden vil ta litt tid. Den har forhandlet med noen personbilkunder og skal offisielt masseprodusere den neste år.

Kampen om tre tekniske ruter

Innen litium-ion-batterikatoder har litiumjernfosfat vært «viklet inn» med ternært litium i mange år.

Innen natriumionbatterier er det også mange uenigheter om valg av katodematerialer. Representative for disse er lagdelte oksider, prøyssisk blå (hvit) og polyanioner. Det er forstått at lagdelte oksider fokuserer på energitetthet; Prøyssisk blå (hvit) fokuserer på lave kostnader; polyanioner fokuserer på syklusliv.

For tiden bruker den første generasjonen av natriumion-batterier i Ningde-tiden prøyssiske hvite materialer; Beijing Zhongke Haina Technology Co., Ltd. (heretter referert til som Zhongke Haina) bruker den lagdelte oksidruten; anion.

Xinyu Information analytiker Zhang Jinhui mener: "De tre banene gjennomføres samtidig, og det er ikke sikkert hvem som vinner."

Dette er fordi det er fordeler og ulemper med alle tre rutene. Zhang Jinhui sa at lagdelte oksider for tiden er hovedretningen for natriumion-batterier på grunn av deres høye energitetthet, utmerkede syklusytelse, god hastighetsytelse og utmerket omfattende ytelse. Imidlertid er det også ulemper som dårlig stabilitet i luften, lett gelé av slurryen og ustabil gramkapasitet.

Imidlertid sa de relevante ansatte i Chuanyi Technology som svar på reporterens spørsmål fra "Daily Economic News" at lagdelte oksider har forskjellige tekniske ruter og forskjellige løsninger på relaterte problemer. Selv har han ikke hørt selskapets tekniske stab snakke om natriumbatterier. Det positive elektrodematerialet har problemet med høytemperaturgassgenerering av lagdelte oksider.

"Det største problemet med prøyssisk hvitt er krystallisasjonsvannet. Prøyssisk blått (hvitt) er også giftig, og det koster mye penger å resirkulere." Zhang Jinhui sa at den prøyssiske blå positive elektroden vil frigjøre svært giftige gasser som blåsyre og cyanidgass når den er termisk ute av kontroll. Fremstillingen av cyanid involverer svært giftig natriumcyanid, og det kreves spesielle kvalifikasjoner for produksjon og forsyning.

Ifølge de relevante ansatte i Transart Technology har polyanioner høy stabilitet og er lettere å produsere enn lagdelte oksider, men deres energitetthet er også mye lavere, og de brukes hovedsakelig til storskala energilagring. Zhang Jinhui sa også at det ikke er mange produsenter som tar i bruk polyanion-ruten.

De ovennevnte ansatte uttalte også at Transart Nadian bruker en teknisk rute med lagdelte oksider og polyanioner for den positive elektroden og hardt karbon for den negative elektroden. "Bransjen har nådd enighet om den tekniske ruten til natriumbatterier. Industrien har ikke avvist andre tekniske ruter, men noen problemer med andre tekniske ruter kan ikke løses på kort tid." Den ansatte mener.

Shao Junhua konkluderte: "For det første er det nødvendig å forbedre høytemperatursyklusgassproduksjonen; for det andre er det nødvendig å forbedre lavtemperatursykluslading; for det tredje er det nødvendig å forbedre høyspenningssykluslevetiden. Så langt som elektrolyttprodusenter er bekymret, er det nødvendig å ta utgangspunkt i nye tilsetningsstoffer og finne ut retningen. Bare gjennom grundighet kan industrialiseringen av natrium-ion-batterier gjøres."

For å oppsummere, er mange teknologier for natrium-ion-batterier fortsatt undersøkt. Ut fra dagens patentreserver å dømme, er CATL i Kina og Faradion i Storbritannia i forkant av bransjen.

Wisdom Bud-data viser at Ningde Times og dets tilknyttede selskaper for tiden har mer enn 110 patentsøknader innen natriumionbatterier, inkludert mer enn 40 autoriserte oppfinnelsespatenter, hovedsakelig innen relaterte felt som positive aktive materialer, prøyssisk blått og positiv strøm samlere.

Zhongke Haina og dets tilknyttede selskaper har for tiden mer enn 30 patentsøknader innen natriumion-batterier, inkludert 7 autoriserte oppfinnelsespatenter, hovedsakelig innen relaterte felt som positive elektrodematerialer, negative elektrodematerialer og batterikomponenter; Personalet sa at selskapet for tiden har 60 til 70 patenter innen natriumion-batterier.

Når det gjelder utenlandske produsenter, har British Faradion og dets tilknyttede selskaper i dag mer enn 110 patentsøknader innen natriumion-batterier, inkludert mer enn 40 autoriserte oppfinnelsespatenter, hovedsakelig innen relaterte felt som batterielektroder, elektrolytter og alkalimetaller; American Natron Energy og dets tilknyttede selskaper har for tiden mer enn 10 patentsøknader innen natriumion-batterier, inkludert 6 autoriserte oppfinnelsespatenter, hovedsakelig innen relaterte felt som batterielektroder, overgangsmetaller og metallcyanider. I tillegg har Kishida Chemical i dag totalt 17 patentsøknader, og selskapet har ingen patenter direkte knyttet til natriumion-batterier.

Derfor mener Wisdom Buds at natriumion-batterier, som et banebrytende forsknings- og utviklingsfelt, for tiden aktivt distribueres av ulike produsenter, og volumet av patentreserver vokser fortsatt. Til sammenligning har Ningde Times og britiske Faradion relativt rike reserver innen natriumion-batterier, som begge har passert 100 stykker.

"PPT-batteri"? Det er fortsatt mange problemer som skal løses i produksjonen av natriumelektrisitet.

Er epoken med natriumionbatterier virkelig her?

Den 10. november besøkte en reporter fra «Daily Economic News» Transart Technology og dets datterselskap Transart Nadian i Gaoyou, Jiangsu. Skiltet på stedet viser at Chuanyi natriumelektrisitetsprosjektet dekker et område på rundt 140 mu, planlegger å investere 1 milliard yuan og planlegger å bygge 150 000 tonn natrium (litium) ion batterielektrolytt.

Reporteren så på stedet at fabrikkbygningen til førstefaseprosjektet var fullført, og grunnlaget ble lagt på byggeplassen til andrefaseprosjektet, og arbeidere bygde stillaser. Den aktuelle ansvarlige for byggefesten fortalte reporterne at utstyret for første fase av prosjektet har kommet inn på stedet etter hverandre, og det forventes satt i produksjon i januar 2023.

Når det gjelder fremdriften i det nåværende konstruksjonen av natriumionbatteriprosjektet, sa ansatte ved Transart Technology den 10. november at selskapets natriumbatteriprosjekt og elektrolyttprosjekt dekker et totalt areal på mer enn 400 dekar, med et totalt byggeareal på 120 000 kvadrat. meter, hvorav 200MWh pilotlinje Den ble satt i produksjon 27. oktober Pilotlinjen bruker et anleggsareal på mer enn 6000 kvadratmeter, med en total investering på ca. 50 millioner yuan og kjøp av mer enn 100 sett med utstyr .

"Før pilotlinjen ble satt i produksjon var anode- og katodematerialene allerede i produksjon, og elektrolytten ble skaffet gjennom outsourcing i tidlig fase, og vil bli levert uavhengig i senere fase. Produksjonskapasiteten er matchet." Medarbeideren sa at anlegget i den første fasen av prosjektet nesten er bygget, den andre fasen er under bygging, og den første fasen av prosjektet vil bli satt i produksjon tidlig i 2023. Det vil være en opptrappingsprosess produksjonskapasitet i oppfølgingen, som vil ta om lag to til tre år. måneder.

Medarbeideren sa også at selskapet jobber med hele industrikjeden av natriumbatterier. Det positive elektrodematerialet i det første faseprosjektet produserer hovedsakelig lagdelte oksider, og formelen til elektrolytten er moden, som allerede er i ledende posisjon i bransjen.

Forskjellig fra det "blomstrende" promoteringsprosjektet til Chuanyi Technology, sa mange industrieksperter i intervjuer med journalister at masseproduksjon av natriumionbatterier kanskje ikke er lett.

"Selv om natriumbatterier og litiumbatterier er produkter fra samme tidsalder, er det et stort gap. For tiden er hver av dem fortsatt i laboratoriestadiet, og det er få på markedet. Flere (blir) 'PPT'" , mener Zhang Jinhui, "Natrium-ion-batterier er midlertidig vanskelige å bruke innen strømbatterier, og det er fortsatt et stort gap mellom energilagring og litiumjernfosfat. Når det gjelder kostnader, er det faktisk 40 % mindre. Men antall sykluser er mindre enn halvparten, og resirkulering av avfall har ingen verdi og kostnader. , Litiumjernfosfat kan ikke slås i energilagring.»

Angående de tekniske vanskelighetene til natriumion-batterier, sa Shao Junhua rett ut: "De positive elektrodematerialene har ennå ikke blitt satt i storskala produksjon; syklusstabiliteten til positive elektrodematerialer må forbedres. Litiumionbatterier er utviklet i mange år. For eksempel kan sykluslevetiden til litiumjernfosfat nå 10 000 ganger. I tillegg kan den negative elektroden kun velge hardt karbon foreløpig, som har lav coulombisk effektivitet for første lading og utskifting av hele batteriet, og prisen er også høy.»

Ovennevnte er et problem når det gjelder positive elektrodematerialer. I tillegg, når det gjelder elektrolytt, sa Shao Junhua: "For øyeblikket er elektrolytten fortsatt i famlingsstadiet, og natriumheksafluorfosfat brukes mest på markedet." Når det gjelder batterier, mener Shao Junhua at energitettheten til en enkelt celle er lav, bare i de tidlige 100Wh/kg.

Den mest kritiske indikatoren på battericellen er energitettheten. Longzhong Information-analytiker Wang Juan mener: "Diameteren til natriumioner er større enn litiumioners, og energitettheten til natriumionbatterier er definitivt ikke like god som litiumionbatterier når det gjelder volum. Mht. ledningsevne, innsetting og fjerning av natriumioner er vanskeligere enn for litiumioner. Litiumioner er større, så det er vanskeligere for natriumioner å strømme. Dette bør forbedres gjennom valg av tekniske ruter, og den viktigste vanskeligheten er energi tetthet."

"I laboratoriet kan antallet sykluser (natrium-ion-batterier) faktisk nå nivået av litiumjernfosfat, men dette er bare laboratoriedata, og det er en viss forskjell fra resultatene fra storskala industriell produksjon." Wang Juan mener at "(natrium-ion-batterier) ) Masseproduksjon er mulig i 2023, det er litt vanskelig å bruke på strømbatterier, men det er fortsatt mulig å bruke i energilagring."

I tillegg sa Wang Juan også: "I teorien er kostnaden for natrium-ion-batterier mye lavere enn for litium-ion-batterier. Men for tiden har litium-ion-batterier blitt masseprodusert, og den industrielle kjeden av natrium-ion-batterier er ikke etablert. Det er for øyeblikket ingen kostnadsfordeler i forhold til litium-ion-batterier.