As vendas de novos veículos movidos a energia estão crescendo, o que torna o lítio, uma matéria-prima essencial para baterias de energia, escasso. Os três países sul-americanos ricos em minas de lítio também querem competir pelo poder de precificação dos recursos de lítio. Argentina, Chile e Bolívia estão promovendo o estabelecimento do "Triângulo de Lítio OPEP".
Na era da nova energia, os carros geralmente não são limitados pelo petróleo, mas pelo lítio. Como se livrar das restrições de escassez de recursos de lítio? Fabricantes de midstream e downstream, como a CATL, estão tentando encontrar uma solução. Eles estão de olho nas baterias de íons de sódio "empoeiradas".
Há algum tempo, Meng Xiangfeng, assistente do presidente do Ningde Times, disse que, por meio da industrialização das baterias de íons de sódio, a escassez de alguns recursos de lítio e o aumento acentuado dos preços do lítio serão resolvidos.
A industrialização das baterias de íons de sódio realmente chegou? De acordo com Shao Junhua, fundador da Farnlight e vencedor do Prêmio de Invenção e Empreendedorismo da China, as baterias de íons de sódio ainda precisam resolver os três principais problemas de produção de gás de ciclo de alta temperatura, carregamento de ciclo de baixa temperatura e alta tensão Ciclo da vida. Ele acredita que a rota técnica atual para materiais catódicos ainda não foi determinada e não é adequada para produção em massa. Espera-se que seja industrializado em 2024 ou até mais tarde.
Sódio expulso pelo alto preço do lítio
Depois de ultrapassar 500.000 yuans/ton em março de 2022, o preço do carbonato de lítio flutuou e caiu. De acordo com dados da Wind, depois de pairar abaixo de 500.000 yuans por meio ano, o preço do carbonato de lítio subiu novamente, ultrapassando 500.000 yuans/ton novamente no final de setembro e subindo para mais de 550.000 yuans/ton no início de novembro. Em 10 de novembro, o preço do carbonato de lítio foi registrado em 570.000 yuans/ton, aproximando-se da marca de 600.000 yuans/ton. O preço atual de 460.000/ton ainda é alto e, em dezembro de 2020, o preço do carbonato de lítio ainda é inferior a 50.000/ton.
Em um ano, o preço do carbonato de lítio aumentou quase dez vezes, e os fabricantes intermediários e posteriores estão infelizes. No entanto, os recursos de lítio são precisamente insubstituíveis no sistema de bateria de lítio. Então, por que não mudar o sistema de materiais e mudar o lítio para o elemento sódio com propriedades químicas semelhantes? As baterias de íon de sódio começaram quase ao mesmo tempo que as baterias de íon de lítio. No entanto, as baterias de íon-lítio foram comercializadas com sucesso na década de 1990, mas as baterias de íon-sódio vêm se desenvolvendo lentamente. Só em 2020 começou a ser aplicado no campo do armazenamento de energia e avançou para a industrialização.
No contexto dos altos preços do lítio de hoje, o sódio generalizado e de baixo custo está ganhando atenção renovada.
"No geral, (baterias de íons de sódio) têm vantagens em custo; em termos de segurança, elas também têm vantagens. Especialmente em termos de aliviar a pressão sobre os recursos de lítio, por exemplo, as reservas de sódio são relativamente abundantes. Além disso, o sódio As baterias de íon têm um impacto no equipamento de bateria de lítio. Forte compatibilidade. Na pesquisa e desenvolvimento de eletrólito e diafragma, também podemos aprender com tecnologias maduras relacionadas a baterias de lítio." Em 28 de outubro, Shao Junhua disse ao repórter do "Daily Economic News".
O analista de Longzhong Information, Wang Juan, disse a repórteres em 4 de novembro: "O sódio é amplamente distribuído na Terra e a maioria dos recursos de lítio usados atualmente em meu país são importados. As minas domésticas de lítio estão concentradas principalmente na região sudoeste e o grau do minério não muito alto."
O relatório fornecido pelo Toubao Research Institute aos repórteres e publicado em agosto de 2021 mostra que a abundância crustal de recursos de sódio é de 2,75%, ocupando o sexto lugar na abundância na crosta, e os recursos de sódio estão distribuídos em todo o mundo. A abundância crustal de íons de lítio é de 0,0065% e os recursos são distribuídos de forma desigual. 75% dos recursos de lítio são distribuídos na América do Sul.
De acordo com o relatório acima, a cotação do fosfato de ferro e lítio, o material do cátodo das baterias de lítio, é de cerca de 170.000 yuan/ton. Em comparação, o preço das baterias de sódio é mais "amigável para as pessoas". Entre eles, o preço dos materiais do cátodo, como o óxido de cobre-ferro-manganês, é de cerca de 29.000 yuan/ton, o óxido de níquel-ferro-manganês é de cerca de 42.000 yuan/ton e o branco da Prússia é de 26.000 yuan/ton.
De acordo com a divulgação anterior da Chuanyi Technology (002866.SZ), o custo de produção em massa de materiais de bateria para baterias de sódio é cerca de 30% a 40% mais barato do que o das baterias de fosfato de ferro e lítio. Com a continuação da industrialização, o custo deve ser menor. Hoje, o preço do carbonato de lítio se aproximou da marca de 600.000 yuans/tonelada, e a diferença de preço é mais óbvia.
Concorrência no mercado de capitais: busca-se o conceito de eletricidade sódica
No mercado de ações A, as ações de conceito de bateria de íons de sódio também são amplamente procuradas, e uma das empresas representativas é a Transart Technology. Na noite de 22 de junho, a Chuanyi Technology divulgou o estabelecimento de uma empresa subsidiária, Jiangsu Chuanyi Nadian Technology Co., Ltd. (doravante denominada Chuanyi Nadian), anunciou o layout do negócio de baterias de sódio e subiu imediatamente em 23 de junho. De 20 de junho a 16 de novembro, o alcance da Chuanyi Technology subiu para 289,28%.
Mesmo a era Ningde, líder em baterias de lítio, está implantando ativamente baterias de íons de sódio. O Toubao Research Institute acredita que, desde 2017, o lucro líquido da era Ningde aumentou ano a ano, mas a margem de lucro bruto continuou a cair, de cerca de 44% em 2017 para cerca de 28% em 2020. Em 2021, a margem de lucro bruto cairá ainda mais para 26,28% e cairá para 14,48% no primeiro trimestre de 2022. O principal motivo é que os preços das matérias-primas upstream continuam subindo.
Reduzir a dependência do lítio também pode ser uma escolha inevitável para a era Ningde. À medida que a tecnologia continua avançando, o desenvolvimento de baterias de íons de sódio pode reduzir o risco de ficar preso por recursos de lítio upstream e servir como uma reserva técnica eficaz.
A era Ningde também está em ação. Em 29 de julho de 2021, a CATL lançou a primeira geração de baterias de íons de sódio. A densidade de energia única da célula da bateria atinge 160Wh/kg; carregando em temperatura ambiente por 15 minutos, a potência pode chegar a mais de 80%; no ambiente de baixa temperatura de -20 ℃, também possui uma taxa de retenção de descarga de mais de 90%; a eficiência da integração do sistema pode chegar a 80% acima.
Em janeiro de 2022, o Ningde Times anunciou que, de acordo com o artigo "Roadmap for Sodium-ion Batteries in 2021", escrito em conjunto por cientistas da Lancaster University, Cambridge University e outras instituições no Reino Unido, e de acordo com as recomendações de algumas fontes de íons de sódio fabricantes de baterias De acordo com informações públicas, as principais baterias de íons de sódio do mundo alcançaram uma densidade de energia de 100Wh/kg a 160Wh/kg (por exemplo, a densidade de energia das baterias de íons de sódio da Faradion em 2021 atingiu 150Wh/kg). O Ningde Times afirmou que a densidade de energia das células de bateria de íons de sódio de segunda geração excederá 200Wh/kg. Deve-se saber que a maior densidade de energia de uma célula de bateria de fosfato de ferro e lítio é de apenas cerca de 210Wh/kg.
Como resultado, o projeto para baterias de íons de sódio elaborado na era Ningde continua a atrair novos participantes.
Em 24 de outubro, a Chuanyi Technology disse que, devido à forte demanda downstream, o projeto da bateria Chuanyi Na-ion sódio-íon planejou originalmente construir uma capacidade de produção de 2GWh na primeira fase e uma capacidade de produção de 8GWh na segunda fase. A primeira fase da construção da capacidade de produção de 4,5 GWh e a segunda fase da construção da capacidade de produção farão planos de expansão de acompanhamento de acordo com o andamento do projeto da primeira fase.
Na manhã de 27 de outubro, a Chuanyi Technology anunciou que o equipamento da linha piloto da bateria de íons de sódio da empresa foi instalado, depurado e colocado em produção. O número de ciclos não é inferior a 4000 vezes.
O repórter do "Daily Economic News" soube que a primeira fase do projeto de eletrólito de 150.000 toneladas da Chuanyi Sodium Power Co., Ltd. começou a ser construída em 23 de outubro e deve ser concluída até o final de dezembro. A demanda por baterias de íons, o valor de saída pode chegar a 10 bilhões de yuans.
Em 21 de outubro, os registros de relações com investidores da CATL também mostraram que a industrialização da bateria de íons de sódio da empresa está progredindo sem problemas e o layout da cadeia de suprimentos levará algum tempo. Ela negociou com alguns clientes de automóveis de passageiros e a produzirá oficialmente em massa no ano que vem.
A batalha de três rotas técnicas
No campo dos cátodos de bateria de íon-lítio, o fosfato de ferro-lítio está "emaranhado" com o lítio ternário há muitos anos.
No campo das baterias de íons de sódio, também há muitas disputas sobre a seleção dos materiais do cátodo. Representativos destes são óxidos em camadas, azul da Prússia (branco) e poliânions. Entende-se que os óxidos em camadas se concentram na densidade de energia; Azul da Prússia (branco) aposta no baixo custo; os poliânions se concentram no ciclo de vida.
Atualmente, a primeira geração de baterias de íons de sódio na era Ningde usa materiais brancos da Prússia; Beijing Zhongke Haina Technology Co., Ltd. (doravante denominada Zhongke Haina) adota a rota de óxido em camadas; ânion.
O analista de informações da Xinyu, Zhang Jinhui, acredita: "Os três caminhos são executados simultaneamente e não há certeza de quem vencerá."
Isso ocorre porque há prós e contras nas três rotas. Zhang Jinhui disse que os óxidos em camadas são atualmente a direção principal das baterias de íons de sódio devido à sua alta densidade de energia, excelente desempenho de ciclo, bom desempenho de taxa e excelente desempenho abrangente. No entanto, também existem desvantagens, como baixa estabilidade no ar, fácil gelificação da pasta e capacidade de grama instável.
No entanto, a equipe relevante da Chuanyi Technology disse em resposta à pergunta do repórter do "Daily Economic News" que os óxidos em camadas têm várias rotas técnicas e diferentes soluções para problemas relacionados. Ele mesmo não ouviu o corpo técnico da empresa falar sobre as baterias de sódio.
"O maior problema com o branco da Prússia é a água de cristalização. O azul da Prússia (branco) também é venenoso e custa muito dinheiro para reciclar." Zhang Jinhui disse que o eletrodo positivo azul da Prússia liberará gases altamente tóxicos, como ácido cianídrico e gás cianeto, quando estiver termicamente fora de controle. A preparação de cianeto envolve cianeto de sódio altamente tóxico e qualificações especiais são necessárias para produção e fornecimento.
De acordo com a equipe relevante da Transart Technology, os poliânions têm alta estabilidade e são mais fáceis de fabricar do que os óxidos em camadas, mas sua densidade de energia também é muito menor e são usados principalmente para armazenamento de energia em larga escala. Zhang Jinhui também disse que não há muitos fabricantes adotando a rota do poliânion.
Os funcionários mencionados acima também afirmaram que a Transart Nadian usa uma rota técnica de óxidos e poliânions em camadas para o eletrodo positivo e carbono duro para o eletrodo negativo. "A indústria chegou a um consenso sobre a rota técnica das baterias de sódio. A indústria não rejeitou outras rotas técnicas, mas alguns problemas de outras rotas técnicas não podem ser resolvidos em pouco tempo." O funcionário acredita.
Shao Junhua concluiu: "Primeiro, é necessário melhorar a produção de gás de ciclo de alta temperatura; segundo, é necessário melhorar o carregamento do ciclo de baixa temperatura; terceiro, é necessário melhorar a vida útil do ciclo de alta tensão. No que diz respeito aos fabricantes de eletrólitos se preocupam, é preciso partir de novos aditivos e descobrir a direção. Somente através do rigor pode ser feita a industrialização das baterias de íon-sódio."
Para resumir, muitas tecnologias de baterias de íons de sódio ainda estão sendo exploradas. A julgar pelas atuais reservas de patentes, CATL na China e Faradion no Reino Unido estão na vanguarda da indústria.
Os dados da Wisdom Bud mostram que o Ningde Times e suas afiliadas têm atualmente mais de 110 pedidos de patente no campo de baterias de íons de sódio, incluindo mais de 40 patentes de invenção autorizadas, principalmente em campos relacionados, como materiais ativos positivos, azul da Prússia e corrente positiva coletores.
Zhongke Haina e suas empresas afiliadas têm atualmente mais de 30 pedidos de patente no campo de baterias de íons de sódio, incluindo 7 patentes de invenção autorizadas, principalmente em áreas relacionadas, como materiais de eletrodo positivo, materiais de eletrodo negativo e componentes de bateria; O pessoal disse que a empresa tem atualmente de 60 a 70 patentes na área de baterias de íons de sódio.
Em termos de fabricantes estrangeiros, a British Faradion e suas afiliadas têm atualmente mais de 110 pedidos de patente no campo de baterias de íons de sódio, incluindo mais de 40 patentes de invenção autorizadas, principalmente em áreas relacionadas, como eletrodos de bateria, eletrólitos e metais alcalinos; A American Natron Energy e suas empresas afiliadas têm atualmente mais de 10 pedidos de patente no campo de baterias de íons de sódio, incluindo 6 patentes de invenção autorizadas, principalmente em campos relacionados, como eletrodos de bateria, metais de transição e cianetos metálicos. Além disso, a Kishida Chemical possui atualmente um total de 17 pedidos de patente e a empresa não possui patentes diretamente relacionadas a baterias de íons de sódio.
Portanto, a Wisdom Buds acredita que as baterias de íons de sódio, como um campo de pesquisa e desenvolvimento de ponta, estão sendo ativamente implantadas por vários fabricantes, e o volume de reservas de patentes ainda está crescendo. Em comparação, Ningde Times e British Faradion têm reservas relativamente ricas no campo de baterias de íons de sódio, ambas com mais de 100 peças.
"Bateria PPT"? Ainda há muitos problemas a serem resolvidos na produção de eletricidade de sódio.
A era das baterias de íons de sódio realmente chegou?
Em 10 de novembro, um repórter do "Daily Economic News" visitou a Transart Technology e sua subsidiária Transart Nadian em Gaoyou, Jiangsu. A placa no local mostra que o projeto de eletricidade de sódio de Chuanyi cobre uma área de cerca de 140 mu, planeja investir 1 bilhão de yuans e planeja construir 150.000 toneladas de eletrólito de bateria de íons de sódio (lítio).
O repórter viu no local que o prédio da fábrica da primeira fase do projeto havia sido concluído, e a fundação estava sendo lançada no canteiro de obras da segunda fase do projeto, e os trabalhadores estavam construindo andaimes. O responsável pela construção disse a repórteres que os equipamentos da primeira fase do projeto entraram no local um após o outro e devem entrar em produção em janeiro de 2023.
Em relação ao progresso da construção atual do projeto da bateria de íons de sódio, em 10 de novembro, a equipe da Transart Technology disse que o projeto da bateria de sódio e o projeto de eletrólito da empresa cobrem uma área total de mais de 400 acres, com uma área total de construção de 120.000 quadrados metros, dos quais 200MWh linha piloto Foi colocado em produção em 27 de outubro. A linha piloto utiliza uma área de fábrica de mais de 6.000 metros quadrados, com um investimento total de cerca de 50 milhões de yuans e a compra de mais de 100 conjuntos de equipamentos .
"Antes da linha piloto entrar em produção, os materiais do anodo e do catodo já estavam em produção, e o eletrólito foi obtido por meio de terceirização na fase inicial, e será fornecido de forma independente na fase posterior. A capacidade de produção é igualada." O funcionário disse que a planta da primeira fase do projeto está quase construída, a segunda fase está em construção e a primeira fase do projeto entrará em produção no início de 2023. Haverá um processo de ramp-up capacidade de produção no seguimento, que levará cerca de dois a três anos. meses.
O funcionário disse ainda que a empresa está trabalhando em toda a cadeia industrial de baterias de sódio. O material do eletrodo positivo do projeto da primeira fase produz principalmente óxidos em camadas, e a fórmula do eletrólito é madura, que já está na posição de liderança na indústria.
Diferente do projeto de promoção "em expansão" da Chuanyi Technology, muitos especialistas do setor disseram em entrevistas com repórteres que a produção em massa de baterias de íons de sódio pode não ser fácil.
"Embora as baterias de sódio e baterias de lítio sejam produtos da mesma época, há uma grande lacuna. No momento, cada uma delas ainda está em estágio de laboratório e há poucas no mercado. Mais estão (permanecendo) 'PPT'" , Zhang Jinhui acredita, "As baterias de íons de sódio são temporariamente difíceis de usar no campo de baterias de energia e ainda há uma grande lacuna entre o armazenamento de energia e o fosfato de ferro e lítio. Em termos de custo, é de fato 40% menor. Mas o número de ciclos é inferior à metade e a reciclagem de resíduos não tem valor e custos. , O fosfato de ferro e lítio não pode ser superado no armazenamento de energia.”
Em relação às dificuldades técnicas das baterias de íons de sódio, Shao Junhua disse sem rodeios: "Os materiais de eletrodos positivos ainda não foram colocados em produção em larga escala; a estabilidade do ciclo de materiais de eletrodos positivos precisa ser melhorada. As baterias de íons de lítio foram desenvolvidas por muitos anos. Por exemplo, o ciclo de vida do fosfato de ferro de lítio pode chegar a 10.000 vezes. Além disso, o eletrodo negativo só pode escolher carbono duro no momento, que tem baixa eficiência coulômbica para a primeira carga e substituição de toda a bateria, e o preço também é alto.”
O acima é um problema em termos de materiais de eletrodo positivo. Além disso, em termos de eletrólito, Shao Junhua disse: "Atualmente, o eletrólito ainda está na fase de apalpação, e o hexafluorofosfato de sódio é usado principalmente no mercado." Em termos de baterias, Shao Junhua acredita que a densidade de energia de uma única célula é baixa, apenas no início de 100Wh/kg.
O indicador mais crítico da célula da bateria é a densidade de energia. O analista da Longzhong Information, Wang Juan, acredita: "O diâmetro dos íons de sódio é maior que o dos íons de lítio, e a densidade de energia das baterias de íons de sódio definitivamente não é tão boa quanto a das baterias de íons de lítio em termos de volume. Em termos de volume condutividade, a inserção e remoção de íons de sódio é mais difícil do que a de íons de lítio. Os íons de lítio são maiores, por isso é mais difícil para os íons de sódio fluir. Isso deve ser melhorado por meio da seleção de rotas técnicas, e a principal dificuldade é densidade de energia."
No laboratório, o número de ciclos (baterias de íons de sódio) pode realmente atingir o nível de fosfato de ferro e lítio, mas isso é apenas dados de laboratório e há uma certa diferença em relação aos resultados da produção industrial em larga escala." Wang Juan acredita que "(baterias de íon de sódio)) A produção em massa é possível em 2023, é um pouco difícil de aplicar em baterias de energia, mas ainda é possível usar no armazenamento de energia."
Além disso, Wang Juan também disse: "Em teoria, o custo das baterias de íons de sódio é muito menor do que o das baterias de íons de lítio. Mas, atualmente, as baterias de íons de lítio são produzidas em massa e a cadeia industrial de sódio As baterias de íon-lítio não foram estabelecidas. Atualmente, não há vantagem de custo em relação às baterias de íon-lítio.
