Aufgrund der Anhäufung von Technologien und unter dem warmen Wind der Politik wird die Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien in meinem Land im Jahr 2022 an Fahrt gewinnen.

Die globale Elektrofahrzeug- und Energiespeicherindustrie entwickelt sich rasant und treibt die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien, dem gängigen Batterietyp, rasant an. Es gibt jedoch auch eine Natrium-Ionen-Batterie, die kostengünstiger als Lithium-Batterien ist und von der Industrie aufmerksam beobachtet und eingesetzt wird. Man erwartet, dass sie auf dem Markt für Energiespeicher und langsame Elektrofahrzeuge für Furore sorgen wird.

Kürzlich haben die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission, die Nationale Energieverwaltung, das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie, das Ministerium für Wissenschaft und Technologie sowie neun weitere Ministerien und Kommissionen gemeinsam den „14. Fünfjahresplan für die Entwicklung erneuerbarer Energien“ und anderer Energiespeichertechnologien mit hoher Energiedichte herausgegeben.

Bereits im August letzten Jahres hatte das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie erklärt, dass es die Struktur der entsprechenden Pläne in Strategiedokumenten wie dem „14. Fünfjahresplan“ stärken werde, indem es mit der Förderung der Spitzentechnologieforschung beginne, die unterstützenden Strategien verbessere und Marktanwendungen entwickle. Außerdem werde man die Industriepolitik verbessern und die qualitativ hochwertige Entwicklung der Natrium-Ionen-Batterieindustrie koordinieren und anleiten.

Gleichzeitig erklärte das Ministerium für Wissenschaft und Technologie, dass es im Zeitraum des „14. Fünfjahresplans“ das Schlüsselprojekt „Energiespeicherung und Smart Grid-Technologie“ umsetzen und die Natrium-Ionen-Batterietechnologie als Unteraufgabe auflisten werde, um den Umfang und die Kostensenkung von Natrium-Ionen-Batterien weiter voranzutreiben und so die Gesamtleistung zu verbessern.

Der Hauptgrund, warum der Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien so viel Aufmerksamkeit gewidmet wird, liegt in deren Vorteilen hinsichtlich der Ressourcenfülle und der Kosten.

Das Funktionsprinzip von Natrium-Ionen-Batterien ähnelt dem von Lithium-Ionen-Batterien. Es basiert hauptsächlich auf der Bewegung von Natriumionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode, um das Laden und Entladen zu ermöglichen. Es kann mit einigen der vorhandenen Rohstoffe und Produktionsanlagen der letzteren kompatibel sein.

Was die Reserven betrifft, so betragen die Lithiumvorkommen in der Erdkruste nur 0,002 %, also weniger als ein Tausendstel der Natriumreserven. Die wichtigsten Fördergebiete der Welt sind Australien, Chile, Argentinien und andere Länder. Die heimischen Lithiumvorkommen verfügen über unzureichende Produktionskapazitäten und sind derzeit stark auf Importe angewiesen.

Natrium ist das sechsthäufigste Element in der Erdkruste und seine geografische Verteilung ist gleichmäßig, sodass es nicht so leicht zu einer Ressourcenkrise kommt. Dies erleichtert die Beschaffung von Natriumionenverbindungen und führt zu geringeren Verarbeitungskosten.

Aus Sicht der elektrochemischen Leistung weisen Natrium-Ionen-Batterien eine relativ stabile elektrochemische Leistung und Sicherheit auf und verfügen über einen breiten Betriebstemperaturbereich.

Aus Sicht der Anwendbarkeit von Natriumionenverbindungen geht Aluminium bei niedrigen Spannungen keine Legierung mit Natrium ein. Daher können für die Anode von Natriumionenbatterien Aluminium-Stromkollektoren verwendet werden, anstatt wie bei Lithiumbatterien nur Kupfer-Stromkollektoren zu verwenden. Dadurch können Kosten und Gewicht der Batterie reduziert werden.

In der Praxis weisen Natrium-Ionen-Batterien jedoch Probleme auf, wie beispielsweise eine geringe Energiedichte, eine kurze Lebensdauer sowie mangelhafte Lieferketten und Anwendungsszenarien. Zu diesem Zweck hat sich eine Gruppe von „Wegbereitern“ aus der Branche bereits auf eine Reise begeben, um den gesamten Weg zu erkunden.

Was Batterieunternehmen angeht, haben derzeit Batterieunternehmen wie Ningde Times, Xinwangda, Penghui Energy, Paineng Technology, Zhongke Haina, Lishen und andere relevante Layouts für Natrium-Ionen-Batterien erstellt.

Im Juli 2021 brachte CATL seine Natrium-Ionen-Batterie der ersten Generation mit einer Einzelzellenenergiedichte von 160 Wh/kg auf den Markt. Sie kann bei Raumtemperatur in 15 Minuten 80 % des Stroms aufladen und verfügt bei -20 °C über eine Entladekapazität von über 90 %. Natrium-Ionen-Batterien erregten sofort großes Interesse in der Branche.

Anschließend gab Xinwangda bekannt, dass es über eine Reihe von Patenten verfügt, beispielsweise über ein Natrium-Nachfüllverfahren für Natrium-Ionen-Batterien sowie über ein Natrium-Ionen-Batterie- und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Und Zhongke Hai Na macht schneller Fortschritte. Im Juni letzten Jahres wurde das weltweit erste 1-MWh-Natrium-Ionen-Batteriespeichersystem vorgestellt. Ende desselben Jahres schloss sich das Unternehmen mit der Drei-Schluchten-Gruppe zusammen und vereinbarte eine Kooperation mit der Stadt Fuyang, um gemeinsam die erste groß angelegte Produktionslinie für Natrium-Ionen-Batterien zu errichten. Die Produktionskapazität soll 5 GWh betragen. Das Projekt soll noch in diesem Jahr die Produktion aufnehmen.

Penghui Energy hat offenbar ein Muster einer Natrium-Ionen-Batterie (mit einer Phosphat-Natrium-Kathode und einer Hartkohlenstoff-Anode) hergestellt, die sich in der Pilotphase befindet. Auch die erste Generation der von Penghui Technology entwickelten Natrium-Ionen-Batterieprodukte hat den Pilottest abgeschlossen. Die Batterie-Testproduktion und die Massenproduktion in großem Maßstab verschiedener Unternehmen schreiten planmäßig voran.

Darüber hinaus hat Battery China erfahren, dass CATL mit der Industrialisierung von Natrium-Ionen-Batterien begonnen hat und plant, im Jahr 2023 eine grundlegende Industriekette aufzubauen.

Aus Sicht der Industriekette ist die Kommerzialisierung von Natrium-Ionen-Batterien untrennbar mit der Versorgung mit neuen Materialien verbunden. Unternehmen wie Dangsheng Technology, Polyfluoride, Huayang Co., Ltd., Yongtai Technology, Lianchuang Co., Ltd. und Zhenhua New Materials haben bereits die Entwicklung von positiven und negativen Materialien sowie Elektrolyten geplant oder im Einsatz.

Als eines der führenden inländischen Unternehmen für Lithiumbatteriematerialien haben sich Dangsheng Technology und Lishen Battery zusammengeschlossen, um die Zusammenarbeit in Spitzentechnologiefeldern wie Natrium-Ionen-Batterien und deren Schlüsselmaterialien zu stärken.

Dem Fortschritt nach zu urteilen, wurden die Natriumhexafluorophosphat-Produkte des Fluorchemieunternehmens Polyfluoride in Chargen ausgeliefert und NaFSI-Produkte werden entwickelt.

Huayang, das indirekt einen Anteil von 1,66 % an Zhongke Haina hält, plant den Bau einer Produktionslinie für Natrium-Ionen-Batteriematerial mit einer Kapazität von tausend Tonnen. Die erste Phase des Projekts ist abgeschlossen und soll Ende des ersten Quartals 2022 die Probeproduktion aufnehmen. Die Produktionslinie für Natrium-Ionen-Packbatterien soll Ende des dritten Quartals die Produktion aufnehmen.

Xiangfenghua, ein Unternehmen für Anodenmaterialien für Lithiumbatterien, hat hochleistungsfähige Anodenmaterialien aus Hartkohlenstoff für Natrium-Ionen-Batterien entwickelt, die derzeit von entsprechenden Kunden getestet werden.

Darüber hinaus gab Yongtai Technology bekannt, dass es in ein Projekt investieren will, das jährlich 250 Tonnen Natrium-Ionen-Batteriematerialien produzieren soll. Zhenhua New Materials und Lianchuang Co., Ltd. forschen ebenfalls an Materialien und Additiven für Natrium-Ionen-Batterien. Die beteiligten Unternehmen expandieren weiterhin.

Darüber hinaus hat sich der Bau von Projekten im Zusammenhang mit Natrium-Ionen-Batterien in den letzten Monaten deutlich beschleunigt. Im März wurde das größte Planungsprojekt für Natrium-Ionen-Batterien des Landes, das Shanxi Xinyang Clean Energy Project, in die Probeproduktion aufgenommen. Im April unterzeichneten das China Construction Eighth Bureau und andere Einheiten einen Vertrag mit der Stadt Wenzhou über den Bau von fünf Produktionslinien für Natrium-Ionen-Batterie-Energiespeicher mit einer Kapazität von 1 GWh. Im Januar wurden die Pilotversuche für Kathodenmaterial und die Zellversuchslinie von Shanghai Purna Energy unterzeichnet.

Gleichzeitig hat dieser Weg auch Kapitalzuflüsse angezogen. Zhongke Haina und Zhongna Energy erhielten Investitionen von Huaweis Hubble bzw. Country Garden; Na Innovation Energy und CITIC Securities unterzeichneten eine Vereinbarung zur gemeinsamen Vermarktung von Kernmaterialien und verwandten Produkten für Natrium-Ionen-Batterien.

Die Unternehmen der Industriekette haben ihre Anstrengungen intensiviert, und alle Beteiligten haben ihren Markteintritt beschleunigt, was den Optimismus hinsichtlich der Industrialisierungsaussichten von Natrium-Ionen-Batterien unterstreicht. Laut der Analyse des CICC ergeben sich mit der zunehmenden Verbreitung von Energiespeichern und der Elektrifizierung von Pkw und Nutzfahrzeugen unterschiedliche Anwendungsszenarien, die unterschiedliche Anforderungen an Kosten, Energiedichte, Schnellladefähigkeit, Lebensdauer und Sicherheit der Batterien stellen. Verschiedene technische Lösungen wie „Lithium-Ionen“, „Natrium-Ionen“ und „Natrium-Ionen + Lithium-Ionen“ eignen sich besser für die Anforderungen unterschiedlicher Anwendungsszenarien.

Was die anwendbaren Szenarien betrifft, glaubt Hu Yongsheng, Gründer von Zhongke Haina, dass Natrium-Ionen-Batterieprodukte hauptsächlich in Szenarien unter 150 Wh/kg verwendet werden und eine nützliche Ergänzung zu Lithium-Ionen-Batterien in den Bereichen Energiespeicherbatterien und langsame Elektrofahrzeuge darstellen werden.

In Bezug auf die Marktgröße prognostiziert Haitong Securities, dass die weltweite Nachfrage nach Natrium-Ionen-Batterien bis 2025 etwa 67,4 GWh erreichen wird und die Durchdringungsrate 3,5 % erreichen wird.

Angesichts der kontinuierlichen Zunahme einer Reihe von Richtlinien, der steigenden Investitionen der Unternehmen, der kontinuierlichen Verbesserung der Technologie und der schrittweisen Verbesserung der industriellen Kette wird erwartet, dass Natrium-Ionen-Batterien in Zukunft eine wichtige Ergänzung zu Lithium-Ionen-Batterien darstellen und zu einem weiteren Wachstumspol der Batterieindustrie werden. Der Markt für Energiespeicherung und langsame Elektrofahrzeuge könnte Veränderungen einleiten.

Quelle: Battery China Network