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真实成本核算:实证分析钠电池在各个场景的可行性

阿尔法工场研究院 来源:阿尔法工场研究院 作者:闷得而蜜@雪球 2022-12-01 11:28 次阅读

导语:钠电池在储能中碰到的问题是,系统集成密度太低、能量转换效率太低。钠电池电站,被大量花费在机箱、机柜、电缆、风扇、BMS、EMS等部件上,真实成本根本不敢核算。

钠离子电池的安全性是被大家认可优势之一。

由于钠离子电池的内阻比锂电池高,所以其在短路的情况下瞬时发热量少,温升较低,热失控温度高于锂电池,具备更高的安全性。

另一方面,锂电池在低温下充电会析锂;而钠电池的电势比锂低,不会发生析出,故钠离子电池拥有更宽的工作温度范围。

钠离子电池可以在-40℃到 80℃的温度区间正常工作,-20℃的环境下容量保持率接近 90%,高低温性能优于锂离子电池

功率 = 电压 / 电阻。任何电池都有内阻,非常非常小以毫欧姆计(电阻一般都是x~xK Ω)。

消费锂电池的内阻一般在0.8mΩ一下,动力锂电池的内阻在0.3~0.5mΩ左右。钠离子电池的内阻一般在15~60mΩ左右,大约是锂电池的50倍以上。

电压由正负极材料决定,3.2v不变,所以当电池短路的时候,钠电池产生的瞬间电流和功率仅仅为锂电池的几十分之一。瞬间能量释放少,所以相对来说安全无疑了。

但有利比有弊。

低速电动自行车场景

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电池包:

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在电动二轮车上,0.6度电的产品,配32片软包钠离子电池,系统效率可以做到98%,还是不错的。核心是成本。

48V12AH的铅酸二轮车电池包,消费者购买价是680元,假设5年生命周期,中间更换一次电池包,更换价为180元,最后回收价为200。

消费者总的费用 = 680+480-200=960元。假设经销商的毛利是20%,回收毛利40%,经销商可以赚=2*680*0.2+2*200*0.4=272 +160 = 432元。则厂家的含税出货价 = 680*0.8 = 544元。折算成度电含税出货价=900元。

换成钠离子电池后一次性消费不许更换,因为钠离子电池没有回收价值。为了保障经销商的利润不变,那么钠电池等效的出厂价= 900 - 160/0.6 = 630元/度。

扣除15%的综合税负,等于535元/度,含pack成本。按照电芯与pack成本 7:3算,电芯价格=535*0.7=374元/度。再假设15%的毛利,则电芯成本价=318元/度。

经过初步核算,钠离子电池电芯的成本价达到318元/度电时(0.32元/wh),与铅酸相当。这时候企业的净利润率大概在亏算~3%之间(参考锂电行业)。

中国大陆的二轮车大概4000万辆/年,1度电/车,那么一年就是40Gwh电池。按照钠电2025年30%的渗透率,对应12Gwh,总的净利润=12*3.74*0.03= 1.34亿元。

低速乘用车场景

以宏光mini EV 13度电版本做参考,提供96v的驱动电压,额度功率10kw,Max功率20kw。

LFP大概32串2并一共64节电池。海纳32138型号圆柱钠离子电池需要32串36并一共1152颗,鹏辉41030型号圆柱钠离子电池需要32串24并一共768颗,多氟多的61030型号圆柱钠电池需要576颗。

LFP电池的放电效率达到99%,钠离子电池越大,效率越低,多氟多的大圆柱pack后,放电效率只能做到89%,差强人意。

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在低速乘用车上,最大的问题是pack成本。钠电池的数量是LFP的9~18倍,体积大,成组效率低,pack增加50%成本。按照pack:cell=4:6计算,cell对应的成本必须降低20%来补贴。

也就是说,钠离子电池的cell成本低于LFP的20%的情况下,电池包的成本基本相当。钠离子车型,结构件、BMS、散热等赚更多的钱,如果是LFP,转移到电池上的钱更多。所以,钠离子做小了电池的空间。

假设低速车2025年销量200万台,每台车12kwh电量,对应 24Gwh,按照50%的渗透率,钠电=12Gwh,总的净利润=12*7*0.03= 2.52亿元。

储能场景

在储能上的差别有多大呢?分别从阳光电源(SZ:300274)、中航锂电和中科海纳的官网提供相关储能产品的数据。其中磷酸铁锂体系的产品如下:

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锂电池的电芯规格

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钠离子电池的储能产品如下:

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左边是16个钠电池串联起来的机箱,跟台式计算机大小类似;然后6个机箱并联成中间的电池柜,6并16串,合计1.11kwh的电量。

亿纬锂能(SZ:300014)的一节280k的LFP电池有0.9kwh电量,也就是说,LFP的一节电池约等于一个钠电池柜的电量。

目测上图阳光电源的一个LFP电池模块,可等效于右边一个钠电集装箱的电量。一个1Mwh的小型储能电站,需要60个这样的钠电集装箱。

有人可能会问,难道不能够把钠电池的容量做上去吗?这是个好问题。且看下面的表格:

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中科海纳宣称他们的商用局效率达到86%,按此推算内阻值应该在15mΩ,但为了避免估算误差引起误解,笔者取12mΩ的保守值。

从表格可以看出,电压恒定为3.2v,如果想加大容量,电流必定增大。电流每增加一倍,内阻耗电增加四倍。

钠电池如果要追上LFP的容量大小,系统效率降低到29.8%,达到完全不可用状态。

钠电池最大的圆柱型封装是多氟多的61030,对应容量是LFP的1/7,但放电效率已经低于90%,算上PCS等损耗,预计低于85%的系统效率,基本不可用。

钠电池在储能中碰到的问题是,系统集成密度太低、能量转换效率太低。钠电池电站,被大量花费在机箱、机柜、电缆、风扇、BMS、EMS等部件上,真实成本根本不敢核算。

有人可能会顶嘴说,钠电池会进步啊。首先,本文的数字都是在2022年同一时间点对比;其次,LFP的进步也不小,亿纬锂能的560Ah电池已发布,2024年初量产,电池密度再翻倍。

电池集成度提升,实质是将其它开销转移为电池成本,做大电池蛋糕和利润。钠电和LFP,走不同的方向。

总结

1、钠离子电池在低速二轮车上,没看到明显的瓶颈,取决于成本竞争力。

2、钠离子电池在低速电动车(12度电的宏光mini),可用,但成组效率低,pack成本远大于LFP。带电量越低越可行。

3、钠离子电池在储能场景(大储、小储),成组效率太低,不适用。

如果钠电池只用在二轮和低速车,量太小(24Gwh / 2025,产能严重过剩), 全行业净利润不到4个亿。如果要拓展储能市场,离LFP大概还有x年。

审核编辑 :李倩

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原文标题:真实成本核算:实证分析钠电池在各个场景的可行性

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