Натриевые аккумуляторы незаметно, но уверенно продвигаются вперед.
Одной из движущих сил процветающей отрасли новых энергетических транспортных средств (НЭТ) являются постоянные инновации в области технологий аккумуляторов.
Помимо литий-ионных аккумуляторов, являющихся основной технологией, такие новые технологии, как твердотельные аккумуляторы и натриевые аккумуляторы, также набирают популярность и, как ожидается, изменят ландшафт отрасли.
В свете технологических изменений натриевые аккумуляторы, подобные прагматичным земледельцам, незаметно перешли из лаборатории в стадию промышленного производства.
28 марта компания HiNa Battery объявила о мировом дебюте решения натриевого аккумулятора для коммерческого транспорта, что, несомненно, знаменует собой важный шаг в применении натриевых аккумуляторов. В то же время такие ведущие компании по производству аккумуляторов, как CATL и BYD, также сообщили о недавнем прогрессе в разработке натриевых аккумуляторов.
«Натриевые аккумуляторы уже достигли стадии промышленного производства, и масштабное применение вот-вот начнется. Мы стоим на пороге прорыва в отрасли натриевых аккумуляторов, и взрывной рост рынка не за горами», — подчеркнул в интервью Gasgoo Ли Шуцзюнь, генеральный директор Beijing HiNa Battery Technology Co., Ltd.
За входом аккумуляторной отрасли в эру TWh отрасль литий-ионных аккумуляторов по-прежнему сталкивается с такими проблемами, как ограниченность ресурсов, цены на карбонат лития и показатели безопасности.
Столкнувшись с «дилеммой» литий-ионных аккумуляторов, может ли технология натриевых аккумуляторов стать «противоядием» и открыть новую главу в отрасли? Ответ постепенно проявляется.
Промышленные сигналы за технологическими изменениями
Согласно данным, опубликованным Китайской ассоциацией инноваций в области автомобильных силовых аккумуляторов (далее именуемой «Ассоциация силовых аккумуляторов»), в первом квартале прошлого года установленная мощность натриевых аккумуляторов достигла 0,7 МВт⋅ч, при этом единственной компанией-производителем аккумуляторов была CATL. К июлю установленная мощность возросла до 1,5 МВт⋅ч, и к CATL присоединились Farasis Energy и HiNa Battery.
Несомненно, это знаменует собой ускоренный выход китайских натриевых аккумуляторов на стадию коммерческого применения. Соответственно, натриевые аккумуляторы недавно продемонстрировали многочисленные новые разработки, причем особенно выделяется решение HiNa Battery для натриевых аккумуляторов для коммерческого транспорта.
С наступлением эры всесторонней электрификации электрификация, возглавляемая легковыми автомобилями, в значительной степени завершена, и рынок новой энергии одновременно приступает к электрификации коммерческого транспорта. По мнению Ли Шуцзюня, рынок коммерческого транспорта имеет широкие перспективы и разнообразные сценарии применения. За исключением городских автобусов, уровень электрификации в других сценариях коммерческого транспорта в основном не превышает 10%. С быстрым развитием отрасли конечные пользователи требуют от силовых аккумуляторных систем более высоких характеристик.
На этом фоне решение HiNa Battery для натриевых аккумуляторов для коммерческого транспорта обеспечивает три ключевые особенности: «меньшее количество установленных аккумуляторов, быстрая зарядка и многоцелевое использование», что знаменует собой первое в мире применение натриевых аккумуляторов в электрических грузовиках большой грузоподъемности.
Сообщается, что решение предлагает четыре модели продукции — Haixing K150, Haixing K210, Haixing K280 и Haixing K350 — адаптированные к различным потребностям различных сценариев. Первые две модели предназначены для перевозок на короткие расстояния, в то время как последние две точно позиционируются для удовлетворения технических требований логистического и транспортного сектора.
Данные о продукте показывают, что аккумуляторные элементы, используемые в этом решении, достигают плотности энергии более 165 Вт⋅ч/кг, могут полностью заряжаться за 20–25 минут и сохраняют циклический ресурс более 8000 циклов в режиме быстрой зарядки. Оставшаяся емкость аккумулятора может быть точно измерена в пределах 2%, а повышение температуры во время быстрой зарядки составляет ≤10°C. В сочетании с преимуществом производительности стабильного разряда в широком температурном диапазоне от -40°C до 45°C решение эффективно снижает потери энергии аккумулятора, значительно повышает эффективность использования энергии и обеспечивает надежную круглогодичную поддержку для коммерческого транспорта.
Итак, почему компании нацелены на сектор коммерческого транспорта для применения натриевых аккумуляторов?
Юань Шуай, заместитель генерального секретаря Ассоциации Интернета вещей Чжунгуаньцуня, заявил, что коммерческий транспорт предъявляет высокие требования к стоимости, безопасности и стабильности аккумуляторов, в которых натриевые аккумуляторы преуспевают. Рынок коммерческого транспорта, как точка прорыва для натриевых аккумуляторов, имеет оптимистичные перспективы рынка и ожидания массового производства.
Говоря о технологических инновациях в аккумуляторной отрасли, Робин Цзэн однажды заметил: «Аккумуляторная отрасль полна вызовов, особенно в постоянном изучении электрификации и химии. Только благодаря постоянным инновациям можно лидировать на рынке».
С момента официального выпуска первого поколения натриевого аккумулятора в июле 2021 года CATL стремится раскрыть потенциал натриевых аккумуляторов и привлечь к ним внимание.
Примечательно, что CATL также сообщила в ходе недавнего телефонного конференц-звонка о значительном прогрессе в разработке своего второго поколения натриевого аккумулятора, показатели производительности которого приближаются к показателям текущих основных аккумуляторов LFP. Кроме того, преимущества в стоимости станут более заметными при масштабном применении.
В годовом отчете BYD, опубликованном 24 марта, раскрывается проект исследований и разработок натриевого аккумулятора: достижение емкости аккумуляторного элемента 200 А⋅ч, циклической производительности более 10 000 циклов и превосходной безопасности, мощности и производительности при высоких/низких температурах по сравнению с литий-ионными аккумуляторами. Компания также успешно внедрила системы хранения энергии уровня МВт⋅ч.
Выступая в роли «балансировщика» для отрасли литий-ионных аккумуляторов
Согласно статистике Ассоциации силовых аккумуляторов, включая все силовые аккумуляторы для транспортных средств и большинство аккумуляторов для хранения энергии, Китай произвел и продал 1096,8 ГВт⋅ч и 1039,5 ГВт⋅ч литий-ионных аккумуляторов соответственно в 2024 году. Это указывает на то, что после предыдущего роста китайская отрасль литий-ионных аккумуляторов вступила в эру TWh.
За этим славным достижением эры «TWh» стоят непоколебимая уверенность компаний, работающих в вертикально интегрированной цепочке литий-ионных аккумуляторов, в перспективы рынка, их неустанные усилия по технологическим инновациям и их дальновидные стратегические планы. Однако нельзя игнорировать сложную конкурентную среду, с которой в настоящее время сталкивается отрасль литий-ионных аккумуляторов, при этом проблемы, такие как ценовые войны и операционные вызовы, становятся все более очевидными.
Например, колебания цен на карбонат лития вызвали волнения в отраслевой цепочке. Под влиянием резкого роста продаж отечественных НЭТ с 2021 года наблюдается дефицит аккумуляторов на основе карбоната лития, что приводит к постоянному росту цен на карбонат лития. По мере постепенного насыщения предложения цены на карбонат лития начали снижаться с конца 2022 года и продолжают снижаться.
Когда-то «литий» был ключом к успеху. Теперь, с замедлением спроса со стороны конечных пользователей, цены на литий снижаются. Это также заставило компании в вертикально интегрированной цепочке литий-ионных аккумуляторов пережить «американские горки» в своей деятельности. Ganfeng Lithium, известная как «Король лития», сообщила об убытках в 2024 году, что стало первым убытком с момента ее листинга в 2010 году.
В отличие от этого натриевые аккумуляторы вызывают большие ожидания благодаря своей экономической эффективности и способности преодолевать ресурсные ограничения. Натриевые аккумуляторы не содержат лития или кобальта, элементов, необходимых для традиционных силовых аккумуляторов. Кроме того, содержание натрия в земной коре составляет 2,75%, что в 400 раз превышает содержание лития. BYD также упомянула в своем финансовом отчете, что глобальное изобилие натриевых ресурсов может эффективно снизить риск нехватки литиевых ресурсов.
Некоторые представители отрасли также прокомментировали: «Технология натриевых аккумуляторов появилась в нужное время. Колебания цен на карбонат лития, подобные американским горкам, несколько снизили давление на автопроизводителей».
Ху Юншэн, директор Лаборатории чистой энергии Института физики Китайской академии наук, публично заявил: «Как только натриевые аккумуляторы достигнут масштабного производства, они будут выступать в качестве «балансировщика» для развития китайской отрасли литий-ионных аккумуляторов, предотвращая более резкие колебания цен на литий-ионные аккумуляторы, чем ранее».
Кроме того, проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов по-прежнему сохраняются. Ранее литий-ионные аккумуляторы были очень востребованы компаниями и рынком из-за их высокой плотности энергии. Теперь, по мере постепенного увеличения проникновения НЭТ, проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов становятся все более заметными.
Ли Шуцзюнь заявил, что способность натриевых аккумуляторов к быстрой зарядке, позволяющая им полностью заряжаться при сохранении длительного циклического ресурса, дает им явное преимущество перед литий-ионными аккумуляторами, включая будущие твердотельные аккумуляторы. BYD также упомянула в своем финансовом отчете, что ее натриевые аккумуляторы для хранения энергии обеспечивают превосходную безопасность, циклическую производительность и разумные, контролируемые затраты, что еще больше повышает конкурентоспособность ее продуктов.
Столкнувшись с «дилеммой» литий-ионных аккумуляторов, натриевые аккумуляторы хорошо дополняют их. Поэтому Юань Шуай считает, что к развитию натриевых аккумуляторов следует подходить объективно и рационально. В будущем натриевые аккумуляторы и литий-ионные аккумуляторы будут сосуществовать в взаимодополняющих и взаимовыгодных отношениях.
Можно сказать, что натриевые аккумуляторы, обладающие преимуществами изобилия ресурсов, низкой стоимостью и высокой безопасностью, быстро интегрируются в вертикально интегрированную цепочку новой энергетики в качестве важного дополнения к литий-ионным аккумуляторам, предоставляя новый технологический путь для глобальной энергетической трансформации.
Готовы бросить вызов линейке LFP-аккумуляторов
Оглядываясь на развитие натрий-ионных аккумуляторов в автомобильной отрасли, можно отметить, что это был путь постепенного прогресса и улучшения характеристик продукта.
В июле 2021 года CATL выпустила свое первое поколение натрий-ионных аккумуляторов, которые могут применяться в различных сценариях электрифицированного транспорта, особенно выделяясь в условиях низких температур, а также обладают гибкостью для удовлетворения потребностей сектора накопления энергии. В апреле 2023 года на презентации бренда Chery iCAR CATL объявила, что натрий-ионные аккумуляторы дебютируют в моделях Chery.
В конце 2023 года первая модель A00-класса с натрий-ионным аккумулятором, JMC E200, совместно разработанная Farasis Energy и JMC New Energy, официально сошла с конвейера.
В январе 2024 года JAC Ywei начал массовые поставки версии «Цветочной феи» с натрий-ионным аккумулятором в Аньцине, Аньхой. Модель оснащена 32140 цилиндрическими натрий-ионными элементами от HiNa Battery, с емкостью одного элемента 12 Ач и плотностью энергии ≥130 Вт·ч/кг, используя технологический путь на основе оксида меди и твердого углерода.
На каком этапе находятся натрий-ионные аккумуляторы сейчас? По мнению Ли Шуцзюня, «Мы находимся накануне прорыва в индустрии натрий-ионных аккумуляторов, и взрывной рост рынка неизбежен. Все зависит от того, кто сможет сделать последний рывок».
Сообщается, что BYD также занимается разработкой новой химической системы с ультрадолгим сроком службы, сверхвысокой безопасностью и крайне низкой стоимостью, создав производственный процесс для натрий-ионных аккумуляторов и внедрив системы накопления энергии на уровне МВт·ч, что закладывает прочную основу для масштабного применения натрий-ионных аккумуляторов.
CATL никогда не отказывалась от разработки натрий-ионных аккумуляторов. Когда CATL выпустила свое первое поколение натрий-ионных аккумуляторов в 2021 году, ее инновационная гибридная батарея литий-натрий также дебютировала на презентации. В октябре прошлого года CATL выпустила супергибридную батарею XuanYao для моделей с расширенным запасом хода/гибридов, что является лучшим воплощением комплементарности лития и натрия.
Пионерская технология интеграции литий-натриевой AB-системы от CATL объединяет натрий-ионные и литий-ионные аккумуляторы в одном блоке, размещая натрий-ионный аккумулятор в низкотемпературной зоне PACK, тем самым преодолевая низкотемпературные ограничения системы и увеличивая запас хода при низких температурах на 5%. Это не только компенсирует текущие недостатки плотности энергии натрий-ионных аккумуляторов, но и использует их превосходные низкотемпературные характеристики, создавая решение «1+1>2».
В настоящее время супергибридная батарея XuanYao внедрена в модели Li Auto, Avatr, Deep Blue, Changan Qiyuan и Neta Auto, с планами оснащения около 30 моделей от нескольких брендов.
CATL дополнительно заявила, что прорыв в технологии второго поколения натрий-ионных аккумуляторов может принести новые конкурентные перемены в индустрию новых энергетических технологий.
У Кай, главный научный сотрудник CATL, ранее заявил, что второе поколение натрий-ионных аккумуляторов разработано и способно работать в экстремально холодных условиях. У Кай также упомянул, что второе поколение натрий-ионных аккумуляторов ожидается к выпуску в 2025 году, с возможностью нормальной разрядки при температуре до -40°C, что делает их перспективными для масштабного применения в экстремально холодных регионах.
В настоящее время LFP-аккумуляторы обычно имеют плотность энергии 120-180 Вт·ч/кг. Учитывая цель, поставленную Робином Цзэном при выпуске первого поколения натрий-ионных аккумуляторов в 2021 году — разработать следующее поколение натрий-ионных аккумуляторов с плотностью энергии более 200 Вт·ч/кг — можно предположить, что второе поколение натрий-ионных аккумуляторов от CATL ожидается на уровне или даже выше плотности энергии LFP-аккумуляторов. В предыдущем интервью Робин Цзэн выразил уверенность в продуктах второго поколения натрий-ионных аккумуляторов, считая, что они постепенно заменят LFP-аккумуляторы в некоторых небольших транспортных средствах. Индустрия готовится к масштабированию. По мнению Ли Шуцзюня, натрий-ионные аккумуляторы, с их уникальными преимуществами быстрой зарядки без повреждений, устойчивости к низким температурам, безопасности при переразрядке и обилия ресурсов, будут работать вместе с литий-ионными аккумуляторами, создавая новую экосистему «двухколесного привода и комплементарных преимуществ» в индустрии новых энергетических технологий, совместно поддерживая промышленную мечту об электрическом Китае и зеленом будущем. Сообщается, что в плане производственных процессов натрий-ионные аккумуляторы могут достичь полной совместимости с оборудованием и процессами производства литий-ионных аккумуляторов, что позволяет быстро переключать производственные линии и быстро развертывать мощности. Еще при выпуске первого поколения натрий-ионных аккумуляторов CATL уже инициировала соответствующие планы индустриализации. Еще в 2022 году Sunwoda совместно с Ronbay Technology и Нинбоским институтом материалов Китайской академии наук совместно реализовала проект индустриализации катодного материала для натрий-ионных аккумуляторов Министерства промышленности и информатизации, способствуя скоординированному развитию индустрии. 22 марта Национальное управление интеллектуальной собственности объявило о патенте на анодный материал для натрий-ионных аккумуляторов от BTR, что дополнительно оптимизирует емкость и кинетические характеристики натрий-ионных аккумуляторов, добавляя еще один прорыв в технологию натрий-ионных аккумуляторов. Сегодня мощность индустрии натрий-ионных аккумуляторов продолжает расширяться. В Сычуани Guangdong Yangguang Technology инвестирует в строительство проекта катодного материала и аккумуляторов натрий-ионных аккумуляторов в экономической зоне Яань, подписав 7 апреля «Соглашение об инвестициях в проект катодного материала и аккумуляторов натрий-ионных аккумуляторов» с обеими сторонами. Сообщается, что проект, возглавляемый государственной компанией под Yazhou Group, планирует общие инвестиции в размере около 500 миллионов юаней, с первой фазой строительства производственной линии для 1,000 тонн катодного материала натрий-ионных аккумуляторов в год, второй фазой строительства производственной линии для 5,000 тонн катодного материала натрий-ионных аккумуляторов в год и третьей фазой строительства производственной линии для 1 ГВт·ч натрий-ионных аккумуляторов в год. Первая фаза ожидается к запуску в этом году. Sunwoda запустила ультранизкотемпературный натрий-ионный аккумулятор в 2023 году, обладающий высокой плотностью энергии, высокой скоростью разрядки, адаптацией к ультранизким температурам и высокой безопасностью, удовлетворяя потребности применения в BEV и PHEV классов A00-A, продвигая натрий-ионные аккумуляторы на практический этап. Кроме того, сценарии применения натрий-ионных аккумуляторов постепенно расширяются. BYD также оптимистично оценивает потенциал натрий-ионных аккумуляторов на рынке двухколесных транспортных средств. Согласно предыдущим отчетам, BYD реализует пилотный проект в Шэньчжэне для комплексного применения больших цилиндрических натрий-ионных аккумуляторов в сценариях зарядки и замены, стремясь достичь интеллектуальной интеграции транспортных средств, шкафов и аккумуляторов. Sunwoda ускоряет массовое производство натрий-ионных аккумуляторов, планируя сначала внедрить их на рынках ESS и низкоскоростных электромобилей. Примечательно, что натрий-ионные аккумуляторы, с их уникальными преимуществами, предоставляют еще один вариант для рынка ESS аккумуляторов. В настоящее время, в контексте активного развития нового типа накопления энергии, натрий-ионные аккумуляторы сияют в секторе ESS. Согласно Gasgoo, HiNa Battery реализовала бизнес-стратегию «двухколесного привода для силовых аккумуляторов и ESS аккумуляторов». Еще в 2023 году HiNa Battery совместно с JAC Group запустила первую в мире партию натрий-ионных электромобилей. В 2024 году она завершила строительство 10 МВт·ч натрий-ионной ESS станции с China Southern Power Grid и 100 МВт·ч натрий-ионной ESS станции с Datang Group, обе полностью подключенные к сети для коммерческой эксплуатации. Недавно HiNa Battery участвовала в строительстве крупнейшей в стране литий-натриевой гибридной ESS станции, первого проекта ESS натрий-ионных аккумуляторов с 1P (1-часовой скоростью), пионерской коммерческой модели крупномасштабного участия натрий-ионных аккумуляторов в высоких и низких C-скоростях композитных сетевых операций, предоставляя инновационное решение для динамической стабильности энергосистемы при высоком уровне доступа новых энергетических технологий. Ли Шуцзюнь заявил, что в будущем HiNa Battery продолжит исследовать новые сценарии применения натрий-ионных аккумуляторов на основе их уникальных преимуществ. Видно, что с точки зрения всей индустрии компании продвигают технологические прорывы и индустриализацию с двумя колесами, используя свои зрелые возможности производства аккумуляторов и интеграции цепочек поставок, чтобы подготовиться к масштабированию натрий-ионных аккумуляторов и захватить рыночные возможности. Заключение: В то время как литиевые аккумуляторы глубоко погружены в ограничения ресурсов и проблемы безопасности, технология натрий-ионных аккумуляторов, с ее ресурсными преимуществами, конкурентоспособностью по стоимости и безопасностью, прокладывает дифференцированный путь. От второго поколения натрий-ионных аккумуляторов CATL, преодолевающих порог плотности энергии 200 Вт·ч/кг, до строительства 100 МВт литий-натриевой гибридной ESS станции HiNa Battery, процесс индустриализации натрий-ионных аккумуляторов формирует добродетельный цикл «технологических прорывов-валидации сценариев-расширения мощностей». Натрий-ионные аккумуляторы не стремятся свергнуть династию литиевых аккумуляторов, а строят новую экосистему «двухколесного привода» как дополнение: первые сосредоточены на высоте плотности энергии, а вторые на балансе стоимости и безопасности. Суть этой технологической итерации — это живая практика стратегии диверсифицированной энергетической системы.
