超级重磅!
中共中央政治局7月30日召开会议,会议中强调了要加快我国新能源发展,努力解决“卡脖子”的问题。其背后的深意不言而喻:
我们国家在未来会重点推进新能源发展,努力实现“产业链国产化”。这不禁让人联想到最近两则关于新能源龙头企业的新闻。
2021年6月28日,宁德时代称公司与特斯拉于签订了《Production Pricing Agreement》,前者将在2022年1月至2025年12月期间向特斯拉供应锂离子动力电池产品。消息发出后的第二天开盘不到3分钟,股价高开4%,首次跨越500元的门槛!无独有偶,7月29日,同样是宁德时代向全世界展示了最高160Wh/kg能量密度的第一代钠离子电池,创造性地将钠离子电池和锂离子电池混搭使用,股价再次上扬,并撬动了整个新能源板块的逆势上涨,开启了另一个 “不钠”么一样的新时代 。
数据来源:同花顺ifind
锂和钠这两种物质为什么
受到先进制造业和资本的同时关注?
追根问底,得从本质看起。
从原子开始看电池原理
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左图为锂原子(Li)的结构图:红色的为原子核,由质子和中子构成;灰色的为电子。锂离子(Li +)的结构图与锂原子一致,除了最外层的电子跑走了,所以带了一个单位的正电荷。
右图为钠原子(Na)的结构图:钠离子(Na+)相比于钠原子少了一个最外层的电子。
首先我们要严谨明确一点:
锂电池≠锂离子电池!
两者最大的区别在于是否能二次充电
锂电池的正极(阴极)主要成分为二氧化锰,负极(阳极)为金属锂或者其合金金属。而锂离子电池的正极(阴极)为含锂化合物,没有金属锂的存在,只有锂离子,负极(阳极)为石墨。所以从字面上理解,锂电池是锂单质,而锂离子电池是锂离子。
日常生活中我们经常听到“锂电池”实际上指的是“锂离子电池”,而真正的锂电池在我们生活中很少出现。因为锂作为活泼金属,对它的保存和使用要求很高,而且只能使用一次(锂从负极跑到正极,然后跟二氧化锰发生反应后便稳定地留在正极),所以锂电池的使用率是很低的,且浪费资源。
锂离子电池充放电原理
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回到中学物理,锂离子是带正电的(+),电流方向与锂离子运动方向一致,与电子运动方向相反。锂是活泼金属,锂离子会到处跑来跑去。而电池的电流产生原因就是锂离子在不断运动。充电过程中,锂离子在电池内部从正极跑到负极;放电过程中,锂离子在电池内部从负极跑到正极。钠离子电池工作原理与锂离子电池相似。
怕大家看到这打瞌睡了,
在这里就不继续介绍了……
新电池的新优势
相比传统电池,
锂离子电池的优势体现在哪呢?
1. 轻 便
锂离子电池只有传统的16~30公斤的铅酸电池组的1/4质量。而且体积也小很多,整体更加美观且更便携。而且锂是质量非常轻的金属,在相同电流的前提下,我们需要的锂个数比其他金属要少得多。
2. 电 压 高
为了达到相同的电压,我们需要的锂离子电池数量只有镍镉电池、镍氢电池数量的1/3。从安全角度去思考,假设锂离子电池和镍镉电池、镍氢电池的安全系数一样,那么数量少的锂离子电池发生意外的概率会远远小于数量多的镍镉电池、镍氢电池。
3. 寿 命 长
在正常情况下,循环次数可达1000~3000次,可使用5~8年,是普通铅酸电池的3倍。试想一下手机,不考虑追赶潮流等原因,我们3~5年换一部,充电次数上千次,也没见得手机坏得不堪一充。
4. 无 记 忆
电池记忆效应(Battery memory effect)指电池像拥有记忆,熟悉习惯了用户的不彻底充电放电习惯以后,想要再彻底充电放电,电池接受不了这种变化,于是电池容量降低,影响用户体验。而锂离子电池可以做到充放电自如,没有顾虑。
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而钠离子电池又好在哪呢?
废话不多说,直接上图。
相比于一般磷酸铁锂电池,钠离子电池的能量不弱,也能实现电池版的“充电五分钟,通话两小时”。钠离子电池的热失控温度比锂电池更高,与水直接发生接触产生化学反应的时间也相当缓慢。并且有研究人士表示, 钠离子电池可以过放,在长期保存中更加安全。
但钠离子电池能量密度仍低于锂离子电池,所以两者不可能替代对方,很多行业研究员认为两者更像是互补关系。
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等一下,我还有问题
1)锂离子电池这么好的话,为什么新能源车还是会爆炸?
不吹不黑,绝大多数纯电汽车的自燃都是因为电池组引发的。在充放电的时候,发热不可避免,如果此时恰好发生碰撞,导致电池里的电解液泄露,引起短路问题。除此之外,反复充电会使得锂离子容易在负极产生堆积—锂枝晶。电流经过时,会发生短路引起火灾。
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2)我国锂储量如何,能支撑我国锂离子电池的未来发展吗?
中国锂储量为全球第四(约100万吨),但与第一名差距悬殊,差距接近8倍,且消耗量占了全球的一半。在这种严峻情况下,我们能做到可持续发展吗?
各国锂储量对比
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这个问题的答案争议较大,但还是总体乐观。
我国锂资源现状:当下拮据,但未来广阔。中国锂资源分为盐湖锂和固态锂,而因为最大的盐湖资源因自然环境恶劣,产能迟迟提不上来,能够提供产量的盐湖却面临着提纯难度高、资源量少的问题。
而固态锂开发也由于当地配套设施差、民族问题、环保问题等迟迟不能开采。开采不当和环境污染问题又大幅增加中国开采锂的成本。不过中国近几年在云南发现了一个潜在的巨型锂资源基地,预计锂资源量超过500万吨,有望 缓解未来十年的需求压力 。
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3)钠的产能会有多少?
一个词来形容我国的钠:便宜;两个词:便宜、丰富。钠离子电池少用或者几乎不用稀有金属,相比于锂离子电池常用的碳酸锂(9万元/吨)等,钠离子电池主要使用的碳酸钠简直便宜到像是清仓大甩卖(2-3千元/吨)。而且钠在我们生活中随处可见,是锂资源的440倍。例如我们吃的食盐其实就含有大量的钠,未来也不会受到大宗商品价格波动影响。
4)使用完的锂离子电池
都去哪了呢?
锂离子电池的使用寿命只有5~8年,第一轮的新能源汽车也快要退休了,未来也会有更多的电池要报废回收,我们是否有一条完整的处理链呢?
有!——回收厂
电池结构大致分为两部分:金属和电解质溶液。而金属里面又包括了钴、锂、镍等。如果不进行处理一来会浪费大量重金属导致重金属污染,二来电解质溶液会污染土壤和水体。有数据表明,如果锂离子电池可以充分回收,每年可回收价值4000万以上的钴240吨,我国钴储量匮乏还需求量大,所以光这一项就又能节约很多资源和财力。
有趣的是,在锂离子电池产业链中,回收厂既是下游,也是上游企业:回收来的金属又可以再次制造加工成为电池,形成一个闭环,提高流通效率,降低了成本。
5)除了造车,
钠离子电池还有什么用?
有人会猜“造飞机!”“造大船!”但有一个相信大多数人都想不到,那就是在风力发电领域,钠离子电池有着很大潜力。来无影去无踪忽大忽小的风力会使得发电不平稳、波动大,需要一个大型的电池组作为风电”缓冲区“。刚好便宜又好用的钠离子电池成为了不错的Plan B, 可差异化代替锂离子电池,又成为了另一个新能源赛道。
结语
随着新能源和锂离子电池不断渗透我们的日常生活的更多方面,越来越多的新能源相关产业也进入了资本市场的舞台。
而作为投资者,如果对行业产生投资兴趣,最首要和重要的要求则是从多角度明白产业背后的原理。目前我国的新能源行业前景广阔,市场也景气。但只有了解行业和市场背后的逻辑才能确保有更大可能赚到“认知内的钱”,从而在长期投资中创造更大收益。
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