钠离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四部分构成,其中正极和负极材料的结构和性能决定着整个电池的储钠性能。

 

相较于锂离子电池,钠离子半径和体积较大,材料结构稳定性和动力学性能上面不占据优势,需要更多的技术突破,而技术选择的焦点集中于正极材料和负极材料,这决定了钠离子电池的性能和成本。

 

正极材料:

正极材料主要为电池提供离子源,决定了电池的能量密度。

 

目前正极材料主要有三种路线,分别是层状过渡金属氧化物、普鲁士类化合物和聚阴离子化合物,前两者在商业应用上的实践更为广泛,典型代表分别是中科海钠和宁德时代。 

 

艾邦整理了15家正极材料相关企业产品专利及布局,供大家参考。

 

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15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

1.鹏辉能源

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:

聚阴离子(磷酸盐类)

产品/专利:

2021年的专利CN113860330A:低缺陷晶体结构普鲁士蓝正极材料。样品低倍率比容量在130mAh/g以上,对钠电压均值2.5V以上,高倍率(约10C)容量保持率约70%;循环500次容量保持率80%。

布局情况:

去年开始布局钠电,预计明年下半年钠离子电池可以批量生产

2.中科海钠

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:层状金属氧化物(铜基)

产品/专利:

正极克容量130mAh/g,负极克容量300mAh/g;

电压3V;100%换电深度循环次数5000次;

正极成本7-8万/吨,负极成本3万/吨,电芯毛利30%

布局情况:

1GWh年前爬坡完毕,明年计划投产5GWh;第一个GWh投资6.8亿

3.钠创新能源

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:层状金属氧化物

产品/专利:

目前售价8万/吨,预计22年10月底实现3000吨量产,售价降至5万/吨;8万吨一期和二期正在规划.钠创新能源今年拟将完成3000吨正极材料和5000吨电解液的投产。

预计在未来的3-5年内,公司将分期建设8万吨正极材料和配套电解液生产线。正在积极部署5万平米-万吨级正极材料量产基地,为2023年布局GWh级产能打下基础。

布局情况:

钠创新能源3k吨正极材料产线Q4投产

4.容百科技

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:

锰铁普鲁士白、层状氧化物、聚阴离子

产品/专利:

1)产品1:普鲁士白类,目前产能达到6000吨,由于能量密度60Wh/kg-160Wh/kg左右,运用方向主要是储能和消费电子。

2)产品2,3,4:均为层状氧化物,能量密度在100Wh/kg-200Wh/kg不等,可用于二轮车和小动力,在2023年2季度前产能有望达到3.6万吨。

3)目前循环做到2-3000次(最新实验室能达到6000次),未来还有进一步提升的空间;理论成本可以达到仅0.29元/Wh,预计几万吨批量的时候实现(24年前后)

布局情况:

初步具备量产能力,已送电池厂测评;

今年预计层状氧化物、普鲁士蓝两个路线均有吨级以上出货,前者发展更快;

规划2023年钠电材料月出货千吨以上,层状氧化物产能3.6万吨/年;普鲁士白规划产能6000吨,需要新建产线;

规划2025年钠电材料月产万吨级、年出货10万吨、市场占比将达到10%以上。

5.当升科技

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:普鲁士化合物、层状金属氧化物

产品/专利:

新产品层状氧化物SNFM-K3实现了比容量达到177.2mAh/g,首效倍率到达91.3%的突破

布局情况:

采用特殊微晶结构前驱体以及材料结构调控解决了钠电池正极材料关键技术瓶颈,目前已完成工艺定型并向国内大客户送样,产品性能指标优于市场同类产品,预计2023-2024年量产。

6.振华新材

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:

层状金属氧化物

产品/专利:

能量密度120-130Wh/kg;循环次数2000-4000次;温和放点倍率0.2-0.3C;具有高压实密度、 高容量、低pH值和低游离钠的特性;基于公司在三元材料的生产工艺布局(三烧工艺),因此兼容钠离子电池正极材料生产的产出率更高(两烧工艺);正极材料合成技术主要包括:①多元素协同掺杂技术②晶体结构调控技术 ③低pH值、低游离钠控制技术 ④形貌尺寸、颗粒粒径调控技术

布局情况:

第一代正极已实现吨级出货,第二代已向客户送样;22年6月发布定增预案,规划建设年产10万吨正极材料,生产高镍、中高镍及中镍三元正极材料,并兼容钠离子电池正极材料;产线与三元材料兼容;深度合作宁德时代;公司利用现有的1万吨三元产线生产钠离子正极材料,产能预计可达1.3-1.5万吨。

正极产品:目前4.0V已经没有问题,现在在做4.1V、4.2V的体系;正极价格:6-7万,贵的在7-8万,还有十几万的;钠电设备投资额:钠电一万吨设备不到两亿,和铁锂差不多;每吨净利润:远期希望能做到5000-6000元;正极价格:M或M-1与国内镍价联动。正极工艺:做钠电是两烧工艺。

量产情况:今年希望能做1GWh,明年就10-20GWh;如果今年做不到,那就是明年1GWh后年10-20GWh,5倍10倍的增长。

产能:到9月年产上万吨规模,月产1000吨以上,就能出货,四季度可能批量出货;对于两烧工艺,1万吨三元做1.1万吨钠电,对于三烧工艺,可以做1.3-1.4万吨。回报率在5年内,8年是极限。

循环次数:常温4000+次,高温不到1000次,再过半年到一年可以做到6000-8000次。

能量密度:150到160kg/wh,未来可能做到170-180。

低温:零下20度可以93%-94%保持率。

快充:没问题,4C到5C,首次效率87%-88%,和锂电差不多。

7.中伟股份

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:

层状金属氧化物

布局情况:

钠系前躯体有2-3家客户,已完成主流客户的送样,预计2023年上半年可实现批量供货。22Q3产能10吨级;23H1产能100吨级;23H2产能1000吨级。

8.格林美

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:

层状金属氧化物、普鲁士蓝体系

产品/专利:

一种掺杂包覆钠离子电池正极材料,所述材料的化学结构式为NaNixMnyVzAl1-x-y-zO2。在0.1C倍率下首次放电比容量能够达到113.5mAh/g,100次充放循环后容量保持率高达98.9%,首次效率能达到96.32%。格林美正极材料专利中的锰源为硫酸锰。

布局情况:

拥有钠离子补钠的方法、钠离子电池及其制备方法等多项专利;在普鲁士蓝和层状氧化物等钠离子电池材料两大技术路线均有产业技术积累,多家下游客户认证中。

9.邦普循环

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:

普鲁士蓝类

产品/专利:

2022年专利CN113972364A:层状碳掺杂磷酸铁钠,实施例在100次循环后比容量约100mAh/g。

2022年专利CN114212803A:氟掺杂的普鲁士蓝类正极,低倍率条件下正极比容量150mAh/g以上,200次循环后保有130mAh/g。

2022年专利CN114242972A:具备包覆层的复合聚阴离子正极材料NaNi(PO4)(SO4)F,放电比容量在130mAh/g附近,100次循环后仍保留约110mAh/g,工作电压3.8V。

布局情况:

多项制备钠离子电池正极材料的专利被核准并公开

10.传艺科技

正极技术路线:层状氧化物

产品/专利:

前期公告正极克容量140mAh/g,负极克容量300mAh/g,单体电芯145Wh/Kg,循环次数4000次,大于88%的容量保持率。现各指标已提升。初期测算电芯成本是0.35-0.5元/Wh,后续会低于0.35元/Wh;预估售价在0.6-0.7元/Wh;预估成本在0.35-0.45元/Wh,毛利率大概在30%-40%左右;预估净利率15%-20%,要根据产量规模讨论。

布局情况:

前期公告进度为2022年10月中试线投产,2023年2GWh产线投产,实际会更快;不仅建设了电芯产线,也建设了正极负极产线;单GWh投资5亿元;

根据不同市场需求来定义产品性能和路径,对于储能,有低成本的产品,能量密度90-120Wh/Kg,循环次数有望达到10000次,成本低于0.35元/Wh。

11.立方新能源

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:层状金属氧化物

产品/专利:

引入氧化石墨来优化亚铁氰基正极材料的制备,制备得到的锰铁氰基正极材料中具有高的钠含量及良好的结晶性和导电性,以其作为正极材料组装得到的钠离子电池具有高容量和高的充放电电压,从而具有高的能量密度。立方新能源正极材料专利中的锰源为硫酸锰。

布局情况:

2022年4月19日,发布新一代钠离子电池,采用自主合成层状氧化物正极和商用高首效硬碳负极,具有高能量密度、高充放电倍率、高安全以及优异的低温性能。

发布会上,立方新能源公司与中车株洲电力机车研究所有限公司、钠方新能源公司与贵州振华新材料股份有限公司分别签订合作协议,共同助推电化学储能产业加快钠电材料端布局。

12.众钠能源

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:聚阴离子型铁基材料与碳基复合材料(硫酸铁钠)

产品/专利:

全体系电芯性能:能量密度:120-160wh/kg;循环性能:2000-10000圈,可在零下20℃正常工作。

布局情况:

目前众钠已经建成硫酸铁钠系正极材料量产线,已于今年4月成功完成中试试验,全套工艺无污染,能耗约为常规工艺的1/3。

13.星空钠电

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正极技术路线:(铁基)普鲁士蓝

布局情况:

2019年,辽宁星空钠电电池有限公司自主研发的钠离子电池近日进入量产阶段,代表着世界首条钠离子电池生产线投入运行。隶属辽宁宏成集团旗下,是一家以钠离子电池材料研发与电池生产制造为一体的高科技公司,成立于2018年1月。

公司以钠离子储能及智能微电网技术为核心带动力,组建了由5位国内外材料领域顶尖院士、9位杰出博导、50位博士精英团队构成的电力储能研究院,钠离子电池研发能力居于世界领先水平。

目前已取得电网应用领域发明专利17项、实用新型专利13项、软件著作权22项、以钠离子材料为核心的国际专利15项以及国内发明专利40项,今年计划申请以钠离子材料为核心的国际专利20 项以及国内发明专利100项。目前钠离子电池已经规模化量产,达到商业化应用水平。

14.美联新材

15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

正极技术路线:

普鲁士蓝(白)(优势)/层状氧化物/聚阴离子化合物(在研)

产品/专利:

钠电正极三条技术路线公司均有布局,普鲁士蓝化合物路线优势更为明显:

普鲁士蓝(白)正极材料方面,公司本身有氰化钠原料优势,与七彩化学的普鲁士蓝技术优势协同;

参股公司华纳新材侧重于层状氧化物正极材料技术路线,部分产能正在建设中;

公司控股孙公司美南新材则在研究聚阴离子化合物。

布局情况:

钠电池普鲁士蓝正极材料50吨中试生产线已投产,并已通过部分电池厂商的检测;

具有普鲁士蓝(白)上游核心原材料氰化钠液体产能30万吨/年和固体产能1.5万吨/年;

与七彩化学拟共同投资25亿元建设“年产18万吨电池级普鲁士蓝(白)项目”,配套90gwh储能电池。本次合作项目将以合资公司美彩新材作为主体进行实施,注册资本为5亿元,美联新材出资额占标的公司注册资本的51%。项目拟分三期建设:一期1万吨计划投资3亿元预计23年底投产,二期5万吨计划投资8亿元预计24年投产,三期12万吨计划投资14亿元预计26年投产;

目前已有三条隔膜生产线建成投产,另有一条生产线已进入试生产阶段,从而建成合计3亿平产能,远期规划或将超过15亿平;

客户方面,已通过安驰科技产品认证并完成中试订单交付,其他客户送样认证顺利推进。

15.百合花

正极技术路线:普鲁士类钠电池

产品/专利:

4-5万元/吨;

能通过后端的处理把结晶水去除

布局情况:

预计2023年三季度出产能。

储能产业交流群

2021年全球电化学储能装机规模21.1 GW。其中,锂离子电池93.9%;铅蓄电池2.2%;钠基电池2.0%;液流电池1.2%;超级电容器0.2%;其它0.5%。到2025年,预计电化学储能增量将达到12GW/年,累计装机约40GW。在储能产业链中,各种电化学储能技术、新材料、先进制造设备、储能配套设施等都迎来了爆发式增长的机会。为促进储能产业行业交流,艾邦特建有“储能产业交流群”,欢迎业内人员加入。
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15家钠离子电池正极材料相关企业产品专利及布局!

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作者 808, ab