Las ventas de vehículos de nueva energía están en auge, lo que hace que el litio, una materia prima esencial para las baterías de energía, sea escaso. Los tres países sudamericanos ricos en minas de litio también quieren competir por el poder de fijación de precios de los recursos de litio. Argentina, Chile y Bolivia están impulsando el establecimiento del "Triángulo de Litio OPEP".
En la era de la nueva energía, los automóviles a menudo no están limitados por el petróleo, sino por el litio. ¿Cómo deshacerse de las limitaciones de la escasez de recursos de litio? Los fabricantes midstream y downstream como CATL están tratando de encontrar una solución. Pusieron sus ojos en las baterías de iones de sodio "polvorientas".

Hace algún tiempo, Meng Xiangfeng, asistente del presidente de Ningde Times, dijo que a través de la industrialización de las baterías de iones de sodio, se resolverá la escasez de algunos recursos de litio y el fuerte aumento en los precios del litio.

¿Ha llegado realmente la industrialización de las baterías de iones de sodio? Según Shao Junhua, fundador de Farnlight y ganador del Premio a la Invención y el Emprendimiento de China, las baterías de iones de sodio aún deben resolver los tres problemas principales de la producción de gas de ciclo de alta temperatura, la carga del ciclo de baja temperatura y el alto voltaje. ciclo de vida. Él cree que la ruta técnica actual para los materiales del cátodo aún no se ha determinado y no es adecuada para la producción en masa. Se espera que se industrialice en 2024 o incluso más tarde.

Sodio expulsado por litio de alto precio

Después de superar los 500.000 yuanes por tonelada en marzo de 2022, el precio del carbonato de litio fluctuó y cayó. Según los datos de Wind, después de rondar los 500 000 yuanes durante medio año, el precio del carbonato de litio volvió a subir, superando los 500 000 yuanes/tonelada a finales de septiembre y superando los 550 000 yuanes/tonelada a principios de noviembre. El 10 de noviembre, el precio del carbonato de litio se informó en 570 000 yuanes por tonelada, acercándose a la marca de los 600 000 yuanes por tonelada. El precio actual de 460.000/tonelada sigue siendo alto, y en diciembre de 2020, el precio del carbonato de litio sigue siendo inferior a 50.000/tonelada.

En un año, el precio del carbonato de litio ha aumentado casi diez veces, y los fabricantes intermedios y descendentes son miserables. Sin embargo, los recursos de litio son precisamente insustituibles en el sistema de baterías de litio. Entonces, ¿por qué no cambiar el sistema de materiales y cambiar el litio por un elemento de sodio con propiedades químicas similares? Las baterías de iones de sodio comenzaron casi al mismo tiempo que las baterías de iones de litio. Sin embargo, las baterías de iones de litio se comercializaron con éxito en la década de 1990, pero las baterías de iones de sodio se han desarrollado lentamente. No fue hasta 2020 que comenzó a aplicarse en el campo del almacenamiento de energía y se avanzó hacia la industrialización.

En el contexto de los altos precios actuales del litio, el sodio generalizado y de bajo costo está atrayendo una atención renovada.

"En general, (las baterías de iones de sodio) tienen ventajas en costo; en términos de seguridad, también tienen ventajas. Especialmente en términos de aliviar la presión sobre los recursos de litio, por ejemplo, las reservas de sodio son relativamente abundantes. Además, el sodio -Las baterías de iones tienen un impacto en los equipos de baterías de litio. Gran compatibilidad. En la investigación y el desarrollo de electrolitos y diafragmas, también podemos aprender de tecnologías maduras relacionadas con las baterías de litio". El 28 de octubre, Shao Junhua le dijo al reportero de "Daily Economic News".

El analista de información de Longzhong, Wang Juan, dijo a los periodistas el 4 de noviembre: "El sodio está ampliamente distribuido en la tierra, y la mayoría de los recursos de litio que se utilizan actualmente en mi país son importados. Las minas de litio nacionales se concentran principalmente en la región suroeste y el grado de la mineral No muy alto".

El informe proporcionado por el Instituto de Investigación Toubao a los periodistas y publicado en agosto de 2021 muestra que la abundancia de recursos de sodio en la corteza es del 2,75%, ocupando el sexto lugar en la abundancia en la corteza, y los recursos de sodio están distribuidos en todo el mundo. La abundancia de iones de litio en la corteza es del 0,0065% y los recursos están distribuidos de manera desigual. El 75% de los recursos de litio se distribuyen en América del Sur.

Según el informe anterior, la cotización del fosfato de hierro y litio, el material del cátodo de las baterías de litio, es de aproximadamente 170.000 yuanes por tonelada. En comparación, el precio de las baterías de sodio es más "amigable para las personas". Entre ellos, el precio de los materiales de cátodo como el óxido en capas de cobre, hierro y manganeso es de aproximadamente 29 000 yuanes por tonelada, el óxido en capas de níquel, hierro y manganeso es de aproximadamente 42 000 yuanes por tonelada y el blanco de Prusia es de 26 000 yuanes por tonelada.

De acuerdo con la divulgación anterior de Chuanyi Technology (002866.SZ), el costo de la producción en masa de materiales para baterías de sodio es entre un 30 % y un 40 % más económico que el de las baterías de fosfato de hierro y litio. Con la finalización de la industrialización, el costo debería ser menor. Hoy, el precio del carbonato de litio se ha acercado a la marca de los 600.000 yuanes por tonelada, y la brecha de precios es más obvia.

Competencia en el mercado de capitales: se busca el concepto de electricidad de sodio

En el mercado de acciones A, las acciones del concepto de batería de iones de sodio también son muy buscadas, y una de las empresas representativas es Transart Technology. En la noche del 22 de junio, Chuanyi Technology reveló el establecimiento de una empresa subsidiaria, Jiangsu Chuanyi Nadian Technology Co., Ltd. (en adelante, Chuanyi Nadian), anunció el diseño del negocio de baterías de sodio e inmediatamente aumentó el 23 de junio. Del 20 de junio al 16 de noviembre, el rango de la tecnología Chuanyi aumentó hasta un 289,28%.

Incluso la era Ningde, líder en baterías de litio, está desplegando activamente baterías de iones de sodio. El Instituto de Investigación Toubao cree que desde 2017, la ganancia neta de la era Ningde ha aumentado año tras año, pero el margen de ganancia bruta ha seguido disminuyendo, de alrededor del 44 % en 2017 a alrededor del 28 % en 2020. En 2021, el margen de ganancia bruta caerá aún más al 26,28%, y caerá al 14,48% en el primer trimestre de 2022. La razón principal es que los precios de las materias primas aguas arriba continúan aumentando.

Reducir la dependencia del litio también puede ser una opción inevitable para la era de Ningde. A medida que la tecnología continúa avanzando, el desarrollo de baterías de iones de sodio puede reducir el riesgo de quedar atrapado por los recursos de litio aguas arriba y servir como una reserva técnica efectiva.

La era de Ningde también está en acción. El 29 de julio de 2021, CATL lanzó la primera generación de baterías de iones de sodio. La densidad de energía única de la celda de la batería alcanza los 160 Wh/kg; cargando a temperatura ambiente durante 15 minutos, la potencia puede alcanzar más del 80%; en el entorno de baja temperatura de -20 ℃, también tiene una tasa de retención de descarga de más del 90%; la eficiencia de integración del sistema puede alcanzar el 80 % por encima.

En enero de 2022, Ningde Times anunció que, según el documento "Hoja de ruta para las baterías de iones de sodio en 2021", escrito conjuntamente por científicos de la Universidad de Lancaster, la Universidad de Cambridge y otras instituciones del Reino Unido, y según las recomendaciones de algunos expertos en baterías de iones de sodio. fabricantes de baterías Según la información pública, las baterías de iones de sodio líderes en el mundo han alcanzado una densidad de energía de 100 Wh/kg a 160 Wh/kg (por ejemplo, la densidad de energía de las baterías de iones de sodio de Faradion en 2021 alcanzó los 150 Wh/kg). Ningde Times declaró que la densidad de energía de las celdas de la batería de iones de sodio de segunda generación superará los 200 Wh/kg. Se debe saber que la densidad de energía más alta de una celda de batería de fosfato de hierro y litio es de solo alrededor de 210 Wh/kg.

Como resultado, el plan para las baterías de iones de sodio elaborado en la era Ningde continúa atrayendo a nuevos participantes.

El 24 de octubre, Chuanyi Technology dijo que debido a la fuerte demanda aguas abajo, el proyecto de batería de iones de sodio de iones de sodio de Chuanyi originalmente planeó construir una capacidad de producción de 2 GWh en la primera fase y una capacidad de producción de 8 GWh en la segunda fase. La primera fase de construcción de capacidad de producción de 4,5 GWh y la segunda fase de construcción de capacidad de producción realizarán planes de expansión de seguimiento de acuerdo con el progreso del proyecto de la primera fase.

En la mañana del 27 de octubre, Chuanyi Technology anunció que el equipo de línea piloto de batería de iones de sodio de la compañía se instaló, depuró y puso en producción. El número de ciclos no es inferior a 4000 veces.

El reportero de "Daily Economic News" se enteró de que la primera fase del proyecto de electrolitos de 150.000 toneladas de Chuanyi Sodium Power Co., Ltd. comenzó a construirse el 23 de octubre y se espera que esté terminado a fines de diciembre. La demanda de baterías de iones, el valor de salida puede llegar a 10 mil millones de yuanes.

El 21 de octubre, los registros de relaciones con los inversores de CATL también mostraron que la industrialización de las baterías de iones de sodio de la compañía está progresando sin problemas y que el diseño de la cadena de suministro llevará algún tiempo. Ha negociado con algunos clientes de automóviles de pasajeros y oficialmente lo producirá en masa el próximo año.

La batalla de las tres rutas técnicas

En el campo de los cátodos de baterías de iones de litio, el fosfato de hierro y litio se ha "entrelazado" con el litio ternario durante muchos años.

En el campo de las baterías de iones de sodio, también existen muchas disputas sobre la selección de los materiales del cátodo. Representativos de estos son los óxidos en capas, el azul de Prusia (blanco) y los polianiones. Se entiende que los óxidos en capas se centran en la densidad de energía; El azul de Prusia (blanco) se enfoca en el bajo costo; los polianiones se centran en el ciclo de vida.

En la actualidad, la primera generación de baterías de iones de sodio en la era Ningde utiliza materiales blancos de Prusia; Beijing Zhongke Haina Technology Co., Ltd. (en lo sucesivo, Zhongke Haina) adopta la ruta de óxido en capas; anión.

El analista de información de Xinyu, Zhang Jinhui, cree: "Los tres caminos se llevan a cabo simultáneamente y no es seguro quién ganará".

Esto se debe a que existen ventajas y desventajas en las tres rutas. Zhang Jinhui dijo que los óxidos en capas son actualmente la dirección principal de las baterías de iones de sodio debido a su alta densidad de energía, excelente rendimiento de ciclo, buen rendimiento de velocidad y excelente rendimiento integral. Sin embargo, también hay desventajas tales como poca estabilidad en el aire, gelatina fácil de la suspensión y capacidad de gramo inestable.

Sin embargo, el personal relevante de Chuanyi Technology dijo en respuesta a la pregunta del reportero del "Daily Economic News" que los óxidos en capas tienen varias rutas técnicas y diferentes soluciones a problemas relacionados. Él mismo no ha oído hablar al personal técnico de la empresa sobre las baterías de sodio.

"El mayor problema con el blanco de Prusia es el agua de cristalización. El azul de Prusia (blanco) también es venenoso y cuesta mucho dinero reciclarlo". Zhang Jinhui dijo que el electrodo positivo azul de Prusia liberará gases altamente tóxicos como el ácido cianhídrico y el gas cianuro cuando esté térmicamente fuera de control. La preparación de cianuro involucra cianuro de sodio altamente tóxico, y se requieren calificaciones especiales para la producción y el suministro.

Según el personal pertinente de Transart Technology, los polianiones tienen una alta estabilidad y son más fáciles de fabricar que los óxidos en capas, pero su densidad energética también es mucho menor y se utilizan principalmente para el almacenamiento de energía a gran escala. Zhang Jinhui también dijo que no hay muchos fabricantes que adopten la ruta de los polianiones.

Los miembros del personal antes mencionados también afirmaron que Transart Nadian utiliza una ruta técnica de óxidos en capas y polianiones para el electrodo positivo y carbón duro para el electrodo negativo. "La industria ha llegado a un consenso sobre la ruta técnica de las baterías de sodio. La industria no ha rechazado otras rutas técnicas, pero algunos problemas de otras rutas técnicas no se pueden resolver en poco tiempo". El miembro del personal cree.

Shao Junhua concluyó: "Primero, es necesario mejorar la producción de gas del ciclo de alta temperatura; segundo, es necesario mejorar la carga del ciclo de baja temperatura; tercero, es necesario mejorar la vida útil del ciclo de alto voltaje. En cuanto a los fabricantes de electrolitos se refiere, es necesario partir de nuevos aditivos y encontrar la dirección. Solo a través de la minuciosidad se puede lograr la industrialización de las baterías de iones de sodio".

En resumen, todavía se están explorando muchas tecnologías de baterías de iones de sodio. A juzgar por las reservas de patentes actuales, CATL en China y Fradion en el Reino Unido están a la vanguardia de la industria.

Los datos de Wisdom Bud muestran que Ningde Times y sus afiliados actualmente tienen más de 110 solicitudes de patentes en el campo de las baterías de iones de sodio, incluidas más de 40 patentes de invención autorizadas, principalmente en campos relacionados como materiales activos positivos, azul de Prusia y corriente positiva. coleccionistas

Zhongke Haina y sus empresas afiliadas tienen actualmente más de 30 solicitudes de patentes en el campo de las baterías de iones de sodio, incluidas 7 patentes de invención autorizadas, principalmente en campos relacionados como materiales de electrodos positivos, materiales de electrodos negativos y componentes de baterías; El personal dijo que la empresa tiene actualmente de 60 a 70 patentes en el campo de las baterías de iones de sodio.

En cuanto a los fabricantes extranjeros, British Faradion y sus filiales tienen actualmente más de 110 solicitudes de patentes en el campo de las baterías de iones de sodio, incluidas más de 40 patentes de invención autorizadas, principalmente en campos relacionados como electrodos de batería, electrolitos y metales alcalinos; American Natron Energy y sus empresas afiliadas tienen actualmente más de 10 solicitudes de patentes en el campo de las baterías de iones de sodio, incluidas 6 patentes de invención autorizadas, principalmente en campos relacionados, como electrodos de batería, metales de transición y cianuros metálicos. Además, Kishida Chemical tiene actualmente un total de 17 solicitudes de patentes y la empresa no tiene patentes directamente relacionadas con las baterías de iones de sodio.

Por lo tanto, Wisdom Buds cree que las baterías de iones de sodio, como un campo de investigación y desarrollo de vanguardia, están siendo implementadas activamente por varios fabricantes, y el volumen de las reservas de patentes sigue creciendo. En comparación, Ningde Times y British Faradion tienen reservas relativamente ricas en el campo de las baterías de iones de sodio, las cuales han superado las 100 piezas.

¿"Batería PPT"? Todavía quedan muchos problemas por resolver en la producción de electricidad de sodio ¿

Está realmente aquí la era de las baterías de iones de sodio?

El 10 de noviembre, un reportero de "Daily Economic News" visitó Transart Technology y su subsidiaria Transart Nadian en Gaoyou, Jiangsu. El letrero en el sitio muestra que el proyecto de electricidad de sodio de Chuanyi cubre un área de aproximadamente 140 mu, planea invertir mil millones de yuanes y planea construir 150,000 toneladas de electrolito de batería de iones de sodio (litio).

El reportero vio en la escena que el edificio de la fábrica del proyecto de la primera fase se había completado, y se estaban colocando los cimientos en el sitio de construcción del proyecto de la segunda fase, y los trabajadores estaban construyendo andamios. La persona relevante a cargo de la parte de construcción dijo a los periodistas que los equipos para la primera fase del proyecto han ingresado al sitio uno tras otro, y se espera que entren en producción en enero de 2023.

Con respecto al progreso de la construcción del proyecto de batería de iones de sodio actual, el 10 de noviembre, el personal de Transart Technology dijo que el proyecto de batería de sodio y el proyecto de electrolito de la compañía cubren un área total de más de 400 acres, con un área total de construcción de 120,000 cuadrados. metros, de los cuales 200MWh línea piloto Se puso en producción el 27 de octubre. La línea piloto utiliza un área de planta de más de 6,000 metros cuadrados, con una inversión total de alrededor de 50 millones de yuanes y la compra de más de 100 juegos de equipos .

"Antes de que la línea piloto se pusiera en producción, los materiales del ánodo y el cátodo ya estaban en producción, y el electrolito se obtuvo a través de la subcontratación en la etapa inicial y se suministrará de forma independiente en la etapa posterior. La capacidad de producción es igual". El miembro del personal dijo que la planta de la primera fase del proyecto casi se ha construido, la segunda fase está en construcción y la primera fase del proyecto se pondrá en producción a principios de 2023. Habrá un proceso de aceleración. capacidad de producción en el seguimiento, que tomará alrededor de dos a tres años. meses.

El funcionario también dijo que la empresa está trabajando en toda la cadena industrial de las baterías de sodio. El material del electrodo positivo del proyecto de la primera fase produce principalmente óxidos en capas, y la fórmula del electrolito está madura y ya se encuentra en la posición de liderazgo en la industria.

A diferencia del proyecto de promoción "en auge" de Chuanyi Technology, muchos expertos de la industria dijeron en entrevistas con periodistas que la producción en masa de baterías de iones de sodio puede no ser fácil.

"Aunque las baterías de sodio y las baterías de litio son productos de la misma época, existe una gran brecha. En la actualidad, cada una de ellas todavía se encuentra en la etapa de laboratorio y hay pocas en el mercado. Más se están quedando en 'PPT'". , Zhang Jinhui cree, "Las baterías de iones de sodio son temporalmente difíciles de usar en el campo de las baterías de energía, y todavía hay una gran brecha entre el almacenamiento de energía y el fosfato de hierro y litio. En términos de costo, de hecho es un 40% menos. Pero el número de ciclos es menos de la mitad, y el reciclaje de desechos no tiene valor ni costos. El fosfato de hierro y litio es insuperable en el almacenamiento de energía”.

Con respecto a las dificultades técnicas de las baterías de iones de sodio, Shao Junhua dijo sin rodeos: "Los materiales de electrodos positivos aún no se han puesto en producción a gran escala; es necesario mejorar la estabilidad del ciclo de los materiales de electrodos positivos. Se han desarrollado baterías de iones de litio. Durante muchos años. Por ejemplo, el ciclo de vida del fosfato de hierro y litio puede llegar a 10.000 veces. Además, el electrodo negativo solo puede elegir carbono duro en la actualidad, que tiene una eficiencia coulombic baja para la primera carga y el reemplazo de toda la batería, y el precio también es alto.”

Lo anterior es un problema en términos de materiales de electrodos positivos. Además, en términos de electrolitos, Shao Junhua dijo: "Actualmente, el electrolito todavía está en la etapa de prueba, y el hexafluorofosfato de sodio se usa principalmente en el mercado". En términos de baterías, Shao Junhua cree que la densidad de energía de una sola celda es baja, solo a principios de 100Wh/kg.

El indicador más crítico de la celda de la batería es la densidad de energía. El analista de información de Longzhong, Wang Juan, cree: "El diámetro de los iones de sodio es mayor que el de los iones de litio, y la densidad de energía de las baterías de iones de sodio definitivamente no es tan buena como la de las baterías de iones de litio en términos de volumen. En términos de conductividad, la inserción y eliminación de iones de sodio es más difícil que la de los iones de litio. Los iones de litio son más grandes, por lo que es más difícil que fluyan los iones de sodio. Esto debe mejorarse mediante la selección de rutas técnicas, y la dificultad clave es Densidad de energia."

In the laboratory, the number of cycles (sodium-ion batteries) can indeed reach the level of lithium iron phosphate, but this is only laboratory data, and there is a certain difference from the results of large-scale industrial production." Wang Juan believes that "(sodium-ion batteries) ) Mass production is possible in 2023, it is a bit difficult to apply to power batteries, but it is still possible to use in energy storage.”

In addition, Wang Juan also said: "In theory, the cost of sodium-ion batteries is much lower than that of lithium-ion batteries. But at present, lithium-ion batteries have been mass-produced, and the industrial chain of sodium-ion batteries has not been established. There is currently no cost advantage over lithium-ion batteries.