快看點丨鈉電已來！

2023年被成為“鈉電元年”。今年以來，鈉電產業不斷傳來重磅消息。

2月23日，“第二屆全國鈉電池研討會”上，思皓新能源與中科海鈉聯合打造的行業首臺鈉離子電池試驗車“思皓花仙子”公開亮相。

(資料圖片)

3月17日，兩輪出行龍頭企業雅迪攜手旗下華宇新能源發布了第一代鈉離子電池“極鈉1號”以及配套整車雅迪極鈉S9，極鈉1號是兩輪電動車行業首款具備裝車應用水準的鈉離子電池產品，這是鈉離子電池在兩輪車商用落地的一大里程碑。

4月16日晚間，全球動力電池龍頭寧德時代宣布，其鈉離子電池落地奇瑞車型。在發布了第一代鈉離子產品一年半后，寧德時代鈉離子電池產品終于迎來產品化。

曾經不被看好的鈉離子電池，正在迎來屬于它的高光時刻！

下文，我們將對鈉離子電池的構成、優劣勢、技術路線、經濟性、市場空間以及產業鏈各環節企業布局情況進行系統梳理。

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鈉離子電池的構成

鈉離子電池主要由正極材料、負極材料、電解質和隔膜等關鍵部件組成。鈉離子電池的工作原理和鋰離子電池相似，都屬于“搖椅式”。充電時鈉離子從正極材料脫出后，經過電解質嵌入負極材料中。與此同時電子則從正極經由外電路運動到負極，以維系整個系統的電荷平衡。放電過程則與充電過程相反。其中鈉離子電池正、負極材料體系為決定性因素，電解質主要與正、負極材料體系進行選擇匹配使用。

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鈉離子電池優劣勢

與鋰電池相比， 鈉電池的優勢在于：

1)資源豐富和低成本：相比鋰離子的稀缺性，鈉離子在地殼元素中的儲能更豐富，因而成本低， 可成為鋰離子電池很好的補充，截至 2022 年11 月數據，碳酸鈉價格約為碳酸鋰價格的 1/200，此外鈉電池的正負極均采用鋁箔，可進一步降低成本；

2)寬溫性：在-40℃~80℃的溫度范圍內均有較好的容量保持率；

3) 快充和倍率性好：相同濃度的鈉離子電池電解液比鋰離子電池電解液具有更高的離子電導率，同時鈉離子在極性溶劑中具有更低的溶劑化能，使其在電解液中具有更快的動力學性質，具有更高的

電導率；

4)安全性：鈉電池可在零電壓下保存及運輸，無運輸安全風險，在短路時，自發熱熱量少，無起火/爆炸等隱患；

5)生產：與鋰離子電池具有類似的工作原理和材料構成，生產經驗和設備可以部分兼容。

鈉離子電池技術實用化的痛點在于：

1)鈉離子質量比鋰離子重，電負性不及鋰，因而能量密度不及鋰。同類電極材料鈉離子電池的電壓比鋰離子電池低，因此鈉離子電池比容量低，能量密度也低。2)鈉離子體積更大，難以脫嵌，循環性能較差。鈉離子半徑比鋰離子大，因此導致鈉離子在剛性結構中相對比較穩定，難以可逆脫嵌。即使可以發生脫嵌，鈉離子嵌入脫出的動力學很慢，并且容易引起電極材料的結構產生不可逆的相變， 從而降低了電池的循環性能。

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技術路線

1）正極材料

針對鈉離子電池的兩個痛點，電極材料是改進其能量密度、電壓與循環性能的關鍵。只有研發出適于鈉離子穩定脫嵌的正負極材料，才能推進鈉離子電池的實用化。已有的正極材料主要包括層狀氧化物材料、聚陰離子材料和普魯士藍/白類材料。其中，層狀氧化物材料為目前鈉離子電池的主流方向。

層狀氧化物是目前研發進展最快的正極材料， 有望率先實現量產。中科海納作為聚焦層狀氧化物正極材料的代表公司，在技術研發方面進展迅速。層狀氧化物的研發主要需要克服復雜結構演變、不可逆相轉變、傳輸動力學差、空氣穩定性差等關鍵科學問題。中科海鈉在國際上首次發現 Cu2+/Cu3+氧化還原電對在含鈉層狀氧化物中高度可逆?；诖耍驹O計和制備出低成本、環境友好的 Na-Cu-Fe-Mn-M-O 層狀氧化物正極材料(銅鐵錳皆為廉價金屬)，該正極材料的專利已經在中國、日本、美國、歐盟獲得授權。

2）負級材料

目前可以作電池負極材料的碳基類材料主要包括石墨類碳材料和無定形碳(硬碳和軟碳)材料。在鋰離子電池負極中常用的石墨材料，由于熱力學原因，無法與鈉離子形成穩定的化合物，因此鈉離子電池難以使用石墨作為負極材料。碳納米材料主要包括石墨烯、碳納米管等，依靠表面吸附實現鈉的存儲，可實現快速充放電，但存在庫侖效率低、循環性差等問題使其難以獲得實際應用。層間距較大的無定形碳材料因具有較高的儲鈉容量、較低的儲鈉電位和優異的循環穩定性，成為最具應用前景的鈉離子電池負極材料。

在碳基材料中，相比于石墨等軟碳材料而言，硬碳材料無法石墨化。硬碳材料的碳層排列規整度低于軟碳材料，其層間可以形成較多的微孔以方便鈉離子的脫嵌。硬碳材料具備儲鈉比容量較高、儲鈉電壓較低、循環性能較好等諸多性能優勢，同時具備碳源豐富、低成本、無毒環保等優勢，與石墨電極相比，在冷啟動和快速充電模式方面也更具優勢，是當前首選的鈉離子電池負極材料。

3）電解液

鈉離子電池的電解液與鋰離子電池的電解液類似，可以沿用現有鋰離子電池的部分生產裝備與技術。NaPF6 和 NaClO4 是最常被研究的兩種鈉鹽。NaPF6 直至 300℃幾乎沒有質量損失，PC 基(碳酸丙烯酯)電解液中導電率最高。由于其合成原理與 LiPF6 相似，在制造工藝方面可以與目前的鋰離子電池制造工藝和設備兼容，成為了鈉離子電池電解液的主流方向。NaClO4 擁有離子遷移速度快、 熱穩定性強、成本低等優勢，但含水量高、易爆炸和高毒性等不足影響了其實際應用。相對于傳統的鈉鹽 NaPF6 和 NaClO4，含氟磺?；鶊F的鈉(NaTFSI， NaFTFSI， NaFSI 等)具有較高的熱穩定性和無毒的特點，但是由于其陰離子對于鋁箔集流體具有腐蝕作用，所以很少被當作單獨的鈉鹽來使用。

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經濟性

1）中試線原材料成本拆分和敏感性測算

根據財通證券測算，推廣期，鈉離子電池成本相對較高，正極負極和電解液價格若隨量產化成本逐漸下降，鈉離子電池的 BOM 成本有較大下降空間。固定電解液價格在 10萬元/噸時，假設正極材料價格在 7 萬元/噸，負極材料在 5 萬元/噸時，鈉離子電池的 BOM 成本合計在 0.82 元/Wh；固定正極材料價格在 7 萬元/噸時，假設電解液材料價格在 7 萬元/噸，負極材料價格在 7 萬元/噸時，鈉離子電池的 BOM 成本在 0.67 萬元/噸；固定負極材料價格在 5 萬元/噸時，假設電解液材料價格在 7 萬元/噸，正極材料價格在 7 萬元/噸時，我們預計鈉離子電池的 BOM 成本在 0.76 元/Wh。

2）量產線原材料成本拆分和敏感性測算

量產期，鈉離子電池成本開始逐步低于鋰電池，性價比逐漸凸顯。固定電解液價格在 3.5 萬元/噸時，假設正極材料價格在 5 萬元/噸，負極材料在 3 萬元/噸時，鈉離子電池的 BOM 成本合計在 0.50 元/Wh；固定正極材料價格在 4.5 萬元/噸時，假設電解液材料價格在 5 萬元/噸，負極材料價格在 3 萬元/噸時，鈉離子電池的 BOM 成本在 0.51 萬元/噸；固定負極材料價格在 3.5 萬元/噸時，假設電解液材料價格在 5 萬元/噸，正極材料價格在 5 萬元/噸時，我們預計鈉離子電池的BOM 成本在 0.53 元/Wh。預計量產后正極材料價格或低于5 萬元/噸，負極材料價格或低于 3.5 萬元/噸，電解液材料價格低于 4 萬元/噸。

3）量產后成本優勢明顯

盡管未來兩年或是碳酸鋰周期下行階段，但鈉電池已然開啟量產化，且成本優勢依舊明顯。根據上海鋼聯數據，目前電池級碳酸鋰均價報24.5萬元/噸，而碳酸鈉價格僅約為3000元/噸。如此懸殊的對比，已經是碳酸鋰價格“暴跌”之后的差異，雖然并不代表最終的電池成本，但一定程度上也能說明問題。

隨著圍繞鈉離子電池開發的應用場景逐步落地，預計鈉離子電池市場將逐漸擴大，并且成為電化學市場中不可或缺的一環。根據券商測算，預計2025年采用層狀氧化物體系和聚陰離子體系的鈉離子電池成本均將低于鋰電池成本優勢明顯。

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市場空間

有機構預測，2023年全球鈉離子電池需求量為5.9GWh。海通證券、中金公司等預測，到2025年全球鈉離子電池需求規模約為67.4GWh。

鈉電池早期有望先在 A00級和 A0 級電動車、后備電源、啟停電源等領域對鉛酸電池和鋰電池進行替代，之后在家庭儲能、電力儲能和 A 級電動車領域實現更大范圍滲透。

根據浙商證券的測算，按照電動兩輪車、儲能(含通信儲能、備用電源等)和低速車(含專用車、商用車和低速乘用車)三大應用場景對鈉電池的滲透率進行預測，預計在 2025 年鈉離子電池全球需求量有望達到 98GWh，其中兩輪車、 儲能、 A00+A0 級車、 A 級車的全球需求量分別為 6.4、 55.5、 18.4 和 17.5GWh，對應正極、 負極、 電解液、 隔膜、 鋁箔的全球需求量為 22.5 萬噸、 13.0 萬噸、 13.9 萬噸、 19.1億平方米及 7.4 萬噸。

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企業布局

截至2022年底，鈉電池產能僅2GWh，即中科海鈉建成的2GWh鈉離子電池量產生產線。隨著傳藝科技、眾鈉能源、派能科技等代表性企業相繼入局，鈉離子電池產業化進程開始加速推進，正負極及電解液等相關材料配套產業鏈也初步形成。

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