導語:鈉電池在儲能中碰到的問題是,系統集成密度太低、能量轉換效率太低。鈉電池電站,被大量花費在機箱、機柜、電纜、風扇、BMS、EMS等部件上,真實成本根本不敢核算。
鈉離子電池的安全性是被大家認可優勢之一。
由于鈉離子電池的內阻比鋰電池高,所以其在短路的情況下瞬時發熱量少,溫升較低,熱失控溫度高于鋰電池,具備更高的安全性。
另一方面,鋰電池在低溫下充電會析鋰;而鈉電池的電勢比鋰低,不會發生析出,故鈉離子電池擁有更寬的工作溫度范圍。
鈉離子電池可以在-40℃到 80℃的溫度區間正常工作,-20℃的環境下容量保持率接近 90%,高低溫性能優于鋰離子電池。
功率 = 電壓 / 電阻。任何電池都有內阻,非常非常小以毫歐姆計(電阻一般都是x~xK Ω)。
消費鋰電池的內阻一般在0.8mΩ一下,動力鋰電池的內阻在0.3~0.5mΩ左右。鈉離子電池的內阻一般在15~60mΩ左右,大約是鋰電池的50倍以上。
電壓由正負極材料決定,3.2v不變,所以當電池短路的時候,鈉電池產生的瞬間電流和功率僅僅為鋰電池的幾十分之一。瞬間能量釋放少,所以相對來說安全無疑了。
但有利比有弊。
低速電動自行車場景
電池包:
在電動二輪車上,0.6度電的產品,配32片軟包鈉離子電池,系統效率可以做到98%,還是不錯的。核心是成本。
48V12AH的鉛酸二輪車電池包,消費者購買價是680元,假設5年生命周期,中間更換一次電池包,更換價為180元,最后回收價為200。
消費者總的費用 = 680+480-200=960元。假設經銷商的毛利是20%,回收毛利40%,經銷商可以賺=2*680*0.2+2*200*0.4=272 +160 = 432元。則廠家的含稅出貨價 = 680*0.8 = 544元。折算成度電含稅出貨價=900元。
換成鈉離子電池后一次性消費不許更換,因為鈉離子電池沒有回收價值。為了保障經銷商的利潤不變,那么鈉電池等效的出廠價= 900 - 160/0.6 = 630元/度。
扣除15%的綜合稅負,等于535元/度,含pack成本。按照電芯與pack成本 7:3算,電芯價格=535*0.7=374元/度。再假設15%的毛利,則電芯成本價=318元/度。
經過初步核算,鈉離子電池電芯的成本價達到318元/度電時(0.32元/wh),與鉛酸相當。這時候企業的凈利潤率大概在虧算~3%之間(參考鋰電行業)。
中國大陸的二輪車大概4000萬輛/年,1度電/車,那么一年就是40Gwh電池。按照鈉電2025年30%的滲透率,對應12Gwh,總的凈利潤=12*3.74*0.03= 1.34億元。
低速乘用車場景
以宏光mini EV 13度電版本做參考,提供96v的驅動電壓,額度功率10kw,Max功率20kw。
LFP大概32串2并一共64節電池。海納32138型號圓柱鈉離子電池需要32串36并一共1152顆,鵬輝41030型號圓柱鈉離子電池需要32串24并一共768顆,多氟多的61030型號圓柱鈉電池需要576顆。
LFP電池的放電效率達到99%,鈉離子電池越大,效率越低,多氟多的大圓柱pack后,放電效率只能做到89%,差強人意。
在低速乘用車上,最大的問題是pack成本。鈉電池的數量是LFP的9~18倍,體積大,成組效率低,pack增加50%成本。按照pack:cell=4:6計算,cell對應的成本必須降低20%來補貼。
也就是說,鈉離子電池的cell成本低于LFP的20%的情況下,電池包的成本基本相當。鈉離子車型,結構件、BMS、散熱等賺更多的錢,如果是LFP,轉移到電池上的錢更多。所以,鈉離子做小了電池的空間。
假設低速車2025年銷量200萬臺,每臺車12kwh電量,對應 24Gwh,按照50%的滲透率,鈉電=12Gwh,總的凈利潤=12*7*0.03= 2.52億元。
儲能場景
在儲能上的差別有多大呢?分別從陽光電源(SZ:300274)、中航鋰電和中科海納的官網提供相關儲能產品的數據。其中磷酸鐵鋰體系的產品如下:
鋰電池的電芯規格
鈉離子電池的儲能產品如下:
左邊是16個鈉電池串聯起來的機箱,跟臺式計算機大小類似;然后6個機箱并聯成中間的電池柜,6并16串,合計1.11kwh的電量。
億緯鋰能(SZ:300014)的一節280k的LFP電池有0.9kwh電量,也就是說,LFP的一節電池約等于一個鈉電池柜的電量。
目測上圖陽光電源的一個LFP電池模塊,可等效于右邊一個鈉電集裝箱的電量。一個1Mwh的小型儲能電站,需要60個這樣的鈉電集裝箱。
有人可能會問,難道不能夠把鈉電池的容量做上去嗎?這是個好問題。且看下面的表格:
中科海納宣稱他們的商用局效率達到86%,按此推算內阻值應該在15mΩ,但為了避免估算誤差引起誤解,筆者取12mΩ的保守值。
從表格可以看出,電壓恒定為3.2v,如果想加大容量,電流必定增大。電流每增加一倍,內阻耗電增加四倍。
鈉電池如果要追上LFP的容量大小,系統效率降低到29.8%,達到完全不可用狀態。
鈉電池最大的圓柱型封裝是多氟多的61030,對應容量是LFP的1/7,但放電效率已經低于90%,算上PCS等損耗,預計低于85%的系統效率,基本不可用。
鈉電池在儲能中碰到的問題是,系統集成密度太低、能量轉換效率太低。鈉電池電站,被大量花費在機箱、機柜、電纜、風扇、BMS、EMS等部件上,真實成本根本不敢核算。
有人可能會頂嘴說,鈉電池會進步啊。首先,本文的數字都是在2022年同一時間點對比;其次,LFP的進步也不小,億緯鋰能的560Ah電池已發布,2024年初量產,電池密度再翻倍。
電池集成度提升,實質是將其它開銷轉移為電池成本,做大電池蛋糕和利潤。鈉電和LFP,走不同的方向。
總結
1、鈉離子電池在低速二輪車上,沒看到明顯的瓶頸,取決于成本競爭力。
2、鈉離子電池在低速電動車(12度電的宏光mini),可用,但成組效率低,pack成本遠大于LFP。帶電量越低越可行。
3、鈉離子電池在儲能場景(大儲、小儲),成組效率太低,不適用。
如果鈉電池只用在二輪和低速車,量太小(24Gwh / 2025,產能嚴重過剩), 全行業凈利潤不到4個億。如果要拓展儲能市場,離LFP大概還有x年。
審核編輯 :李倩
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原文標題:真實成本核算:實證分析鈉電池在各個場景的可行性
文章出處:【微信號:alpworks,微信公眾號:阿爾法工場研究院】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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