本文围绕全球电池市场展开,介绍了西方初创企业为降低成本和对中国供应链依赖,曾致力于研发钠电池替代锂电池,但因中国锂离子电池价格持续下降,局面发生扭转。文中分析了中国磷酸铁锂电池的价格优势及对全球供应链的影响,同时探讨了钠电池面临的挑战和可能的发展途径。
在全球电池市场的大舞台上,中国生产的电池正扮演着越来越重要的角色。
凤凰网科技3月25日消息,The Information发布文章指出,为了削减成本,同时降低对中国供应链的依赖程度,西方的初创企业一直都在积极投入研发工作。他们试图用廉价且储量极为丰富的钠来替代锂,作为电池的生产原料。然而,市场的风云变幻总是出人意料。锂离子电池价格的持续下降,彻底改变了这一局面,使得在目前这个阶段,放弃使用钠作为电池原料反而更为划算。
过去的两年时间里,中国市场上用于电动汽车的磷酸铁锂电池价格出现了暴跌,跌幅高达70%。具体来看,其价格从2023年的每千瓦时155美元,一路降至如今的约45美元。而这一价格,大致仅为当前钠离子电池平均每千瓦时87美元价格的一半。
今年1月,发表于《Nature Energy》的一篇论文中,斯坦福大学的研究人员做出了预测。他们认为,磷酸铁锂电池很可能在21世纪30年代中期甚至更久远的以后,仍然能够保持其价格优势。
倘若他们的预测是准确无误的,那么磷酸铁锂电池的成本优势将会进一步巩固中国对全球电池供应链的掌控地位。部分分析师表示,这一情况会使中国在西方的汽车和国防工业领域拥有极大的影响力。毕竟,全球几乎所有的磷酸铁锂电池都是由中国企业生产的。
电池金属研究公司CRU集团的电池材料主管山姆·阿德姆表示,即便未来钠离子电池的成本能够低于磷酸铁锂电池,现有的技术或许仍会在市场中占据主导地位。他在接受采访时说道:“即便钠离子电池适用于某些特定的应用场景,但是既然我们已经拥有了价格极低且能够大规模生产的磷酸铁锂电池,那么真的还有必要去投资建设全新的供应链吗?”
时间回溯到大约2021年,随着市场对锂的需求不断增长,同时人们对锂长达十年短缺的担忧日益加剧,锂价开始急剧飙升。在这样的背景下,开发钠离子电池以替代锂离子电池的行动也随之迅速展开。从2021年初至2022年11月,中国锂现货价格上涨了近13倍。
在此之前,电池和汽车制造商一直都没有将钠视作电池材料。这是因为钠的能量密度远远低于锂,使用钠作为电池材料会缩短电动汽车的续航里程,而且在电池的充放电过程中,还容易出现性能衰减的问题。不过,包括宁德时代在内的中国企业依然毅然投身于钠离子电池的研发工作。这是因为钠在地壳中的含量是锂的1000倍,几乎随处可见。基于这一考量,钠有望缓解锂供应的紧张局面,进而降低电动汽车的成本。
一年多以前,中国汽车制造商推出了由钠离子电池驱动的小型城市汽车,这一举措让西方同行们大为惊讶。他们宣称已经成功提升了钠离子电池化学体系的能量密度,使其能够应用于包括电动汽车在内的商业产品中。
这一成果促使了一批获得风险投资的美国钠离子电池企业纷纷涌现,比如Bedrock Materials、Peak Energy、Standard Potential和Unigrid等。所有这些初创企业的目标都是在固定储能领域中,凭借价格优势击败磷酸铁锂电池。
然而,斯坦福大学博士生Adrian Yao表示,在电动汽车中使用的钠离子电池比磷酸铁锂电池更为昂贵,该行业在降低成本方面仍然有大量的工作需要去做。他指出,由于钠的能量密度较低,同时磷酸铁锂电池的成本还在持续下降,所以尽管钠的储量丰富,但这并不意味着其制成的电池价格就一定会更低。
Adrian Yao在接受采访时称:“我们认为,有必要避免又一次资金盲目涌入错误领域的热潮,转而聚焦真正值得投资的项目。”
在进入斯坦福大学材料科学博士项目之前,Adrian Yao是总部位于印第安纳州的阳极材料初创企业EnPower的联合创始人兼首席技术官。他表示:“目标是从过去作为电池创业者的经历中汲取经验,同时清楚地认识到行业中存在许多不实的炒作。”
在论文中,Adrian Yao与斯坦福大学的两位导师——环境科学教授萨莉·本森和材料科学教授威廉·丘指出,他们模拟了6000多种场景,涵盖了钠及其他金属和矿物价格可能出现的涨跌以及其他潜在的市场因素。经过深入的研究和分析,他们得出结论,钠离子电池要想击败磷酸铁锂电池,仅有三条途径:一是大幅提高钠离子电池的能量密度;二是不聚焦于电池单体,而是关注整个电池系统,使钠离子电池在系统层面具备优势;三是强调钠离子电池的性能优势,忽略成本因素。
位于加利福尼亚州圣克拉拉的钠离子电池开发商Natron Energy,正是依靠第三条策略——性能优势赢得了市场。Natron公司将其电池销售给人工智能数据中心。该公司的钠离子电池电极由普鲁士蓝制成,普鲁士蓝是一种最初用作颜料的结晶物质。这种电池能够在两分钟内释放大量能量,然后快速充电。其释放的能量是磷酸铁锂电池的五倍,这使得人工智能数据中心能够让昂贵的芯片每秒处理更多运算任务。
Peak Energy的联合创始人卡梅隆·戴尔斯表示,Peak公司从一家中国供应商处采购钠离子电池。尽管这些电池的价格高于磷酸铁锂电池,但Peak公司的供应商预计,随着钠离子技术的不断改进以及锂价的上涨,到2027年钠离子电池的价格将低于磷酸铁锂电池。他还称,无论如何,Peak公司的策略是未来在美国自行生产电池单体,并在电池组层面与磷酸铁锂电池展开竞争。
电池制造商已经证明,通过优化电池组设计,如去除不必要的填充材料,能够提高能量密度并降低成本。Bedrock Materials公司一直在努力提高钠离子电池单体的能量密度,这正是Adrian Yao所建议的第二条途径。CRU集团的阿德姆表示,像宁德时代这样的中国电池制造商已经提高了钠离子电池的能量密度,但增速不及磷酸铁锂电池。
电池金属研究公司SC Insights的董事总经理安德鲁·莱兰称,钠离子电池挑战磷酸铁锂电池还有第四条途径:如果锂价再次飙升,电池制造商将再次寻求替代方案,而钠离子电池或许会成为首选。
但目前,Bedrock公司的首席执行官斯宾塞·戈尔表示,即便中国钠离子电池制造商将价格降至磷酸铁锂电池以下,西方企业也需要很长的时间才能达到相同的技术水平。
他指出:“钠离子电池的希望在于第二代材料技术。”
本文深入剖析了全球电池市场中中国磷酸铁锂电池和西方钠电池的发展现状。中国磷酸铁锂电池凭借价格优势巩固了在全球供应链的主导地位,而西方钠电池虽有发展潜力,但面临诸多挑战。钠电池企业需通过提高能量密度、发挥性能优势等途径来寻求突破,不过在技术和成本上追赶中国企业仍需时日。
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