钠离子电池

钠离子电池是摇椅式二次电池，与锂离子电池原理一致。钠离子电池与锂离子电池内部结构一致，钠离子置换锂离子。与锂电池一样，钠电池主要由正极、负极、集流体、电解液和隔膜组成。由于钠离子的半径比较大，因此阴阳极材料优先选择规律的层状结构，通过层间距的设计是钠电池性能表现的关键参数。

产业链

钠离子电池产业链结构与锂电类似，包括上游资源企业、中游电池材料及电芯企业。除了正负极材料加工外，钠离子电池在集流体铝箔、电解液、隔膜、电池组装等产业链均可直接使用现有锂离子电池产业链。

中游电池材料沿袭锂电格局，由于结构类似，传统锂电材料龙头具备先发优势。包括容百科技、贝特瑞、多氟多在内的锂电材料厂商已着手钠离子电池材料研发生产，将推动钠离子电池产业化快速发展。

上游重洗创造新机会，钠离子电池产业链最显著变化在上游原材料，由于所需原材料同锂离子电池截然不同，预期将助力一批传统化工企业向新能源方向转型，在电池对于一致性、安全性的高标准下，控制成本与优质提纯技术将成为制胜关键。

细分赛道

在与锂离子电池相同的工作原理下，发展钠离子电池技术的关键在于找到合适的正、负极材料以及电解质，然而在具体材料选择上存在差异。

1.正极材料

钠离子电池主要的正极材料包括过渡金属层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物，目前这三种材料均处在持续研发和产业化探索的过程中，在比容量、稳定性、电导性等方面各有优劣。过渡金属氧化物分为隧道型和层状氧化物，其中后者极具商业应用前景；聚阴离子化合物主要分为橄榄石结构、N NasiCON 结构、三斜结构以及混合聚阴离子化合物材料，结构稳定但比容量较低、导电性偏低；普鲁士蓝类似物电化学性能好，成本优势明确，但技术门槛较高。

虽然目前各厂商正极技术路线有分化，但正极材料中的钠元素必有其来源，纯碱作为生产工艺成熟、产能充足的大宗化工原料，将大规模应用于钠离子电池。根据宁德时代和中科海钠专利，与锂离子电池需要碳酸锂作为正极材料前躯体类似，纯碱（碳酸钠）作为钠离子电池重要的正极材料前躯体，长期有望受益于钠离子电池发展带来的需求利好。

2.负极材料

针对钠离子电池的负极，目前科研界开发出了合金类材料、金属氧化物和硫化物材料、有机材料和碳基材料四大类，其中，碳基材料中的无定形碳材料最有希望实现商业化。

无定形碳又分为软碳和硬碳，软碳和硬碳相比更具有性价比，例如中科海钠采用成本更加低廉的无烟煤作为前驱体，通过简单的粉碎和一步碳化得到无烟煤基钠离子电池负极材料，储钠容量 220mAh/g，在所有的碳基负极材料中具有最高的性价比。

3.电解液

钠离子电池电解液与锂离子电池电解液配方相似，最大的区别是电解质由锂离子变为钠离子。六氟磷酸钠的生产反应工艺、设备和过程成本和六氟磷酸锂基本一致，区别仅是其原料用钠盐替代了碳酸锂。天赐材料等公司已拥有钠离子电解液的技术储备，钠离子电池电解液的生产体系可全部沿用现有锂离子电池体系，可共享产能。

4.集流体

除正负极材料外，集流体作为承载正负极活性、收集电子的材料发挥着重要作用。钠离子电池具有与锂离子电池相似的工作原理，但在电解质中流动的阳离子是钠离子而不是锂离子。与锂不同，钠在室温下不会与铝发生电化学合金化反应，因此钠离子电池的负极集流器可以用铝箔替代铜箔，达到降低成本、降低电池重量、提高运输环节安全性的效果。

行业现状

1.钠离子电池配套产业链将在 2023 年初步形成

虽然目前钠离子电池的大部分非活性物质可借鉴锂离子电池成熟的产业链，但是对于核心的正负极材料和电解液等活性材料的规模化供应渠道依然缺失。当前钠离子电池产业链上的原材料、正负极材料和电解液距离实现完整配套还需要一至两年的时间。

预计当产业链各环节配套到位后，钠离子电池的生产成本相比磷酸铁锂将会具备明显优势。据中科海钠分析，钠离子电池在推广期的成本为 0.5-0.7 元/Wh，发展期 0.3-0.5 元/Wh，爆发期降低到 0.3 元/Wh 以下。钠离子电池随着产业链的逐渐成熟和产品实现规模化生产，将在储能和 A00 级纯电动乘用车市场中开始应用推广。

2.锂资源紧张局势凸显，钠离子电池研究开始受重视

钠离子电池研究受到重视，主要由于三个原因

1）铅酸电池环境污染不可避免其固态、气态污染可能可以消除，但无法避免水溶性铅重金属离子的污染；

2）锂资源储量有限目前全球70%锂资源分布在南美洲，我国锂资源80%依赖进口，锂离子电池难以兼顾电动汽车和电网储能两大产业的需求；

3）钠离子电池成本优势目前电池级碳酸锂的价格已上涨至约9万元/吨，而钠容易获取，钠离子电池成本优势明显。

3.已有多家厂商布局钠电池

1）国内钠离子电池技术研究现处于世界前列

浙江钠创新能源制备了NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2三元层状氧化物正极-硬碳负极体系的钠离子软包电芯，能量密度达到100~120Wh/kg；依托中科院物理研究所技术的中科海钠公司已经研制出能量密度高于135Wh/kg的钠离子电池，并率先完成了在低速电动车和30kW、100kWh储能电站的示范作用。

目前，钠离子产业化中有两类企业备受关注，一类是以宁德时代为首的锂电龙头企业，具备规模化起量迅速、上下游客户结构稳定两大在位者优势，有利于其快速抢占钠电市场；另一类是以中科海钠为首专注于钠离子电池研发的新锐企业，研发基础雄厚，涉及电池、正负极、电解液、隔膜等全领域，量产走在世界前列，具备先行开拓市场潜力。

2）海外也有多家企业布局钠离子电池

英国Faradion公司较早开展钠离子电池技术的研发，其正极材料为镍、锰、钛层状氧化物，负极材料采用硬碳，且公司已研制出10Ah软包电池样品，能量密度达到140Wh/kg，电池平均工作电压为3.2V，在80%放电深度下的循环寿命预测可超过1000次。日本丰田公司电池研究部在2015年宣布开发出了新的钠离子电池正极材料体系。

行业前景

1.锂电池成本提升为钠离子电池推广打开空间

钠离子电池的材料成本相比于锂离子电池有 30- - 40% 的下降空间，根据中科海钠提供的数据，磷酸铁锂电池的材料成本约为 0.43 元/Wh，铜基钠离子电池的材料成本约为 0.29 元/Wh，如果不考虑回收则为 0.40 元/Wh，略低于磷酸铁锂电池。钠离子电池的推广初期，受限于生产规模，供应量整合等因素，成本有逐渐优化的过程，而在锂离子电池原材料价格尤其是碳酸锂价格持续上涨的情况下，锂电池成本随之上升，为钠离子电池的推广打开了更大的空间。

2.储能市场崛起，为钠离子电池造就广阔空间

据测算，未来十年全球储能市场将迎来加速成长阶段，至 2030 年，储能新增市场需求达 1361.1 Gwh，考虑磷酸铁锂降价后，产业规模突破 10 亿美元，复合增长率达 142%；我国储能规模将突破 150GWh，2030年突破 660GWh。国内刚兴起的广阔储能市场还未形成明显的在位者优势，给予新进入者钠离子电池充足的成长机会，有望实现可观规模。

3.多家企业开始布局钠离子电池，储能、电动车应用多点开花。

除了 Faradion、Tiamat 和中科海钠世界三大钠离子电池生产厂商外，Natron Energy、我国钠创新能源等二十余家企业纷纷布局商业化钠离子电池，并逐步拓展产业化应用，包括储能电站、5G 基站、车用电池等。我国中科海钠产业化应用走在世界前列，2021 年全球首套 1MWh 钠离子电池储能系统正式投运；2021 年底，中科海钠宣布，将与三峡能源等合作，共同建设全球首条钠离子电池规模化量产线，届时规模化钠离子电池的成本优势将得到首次验证。

市场空间

钠离子电池细分领域的应用有望实现多点突破，预计率先在储能、电动两轮车和 0 A00 级别电动车领域推广。储能产品对空间和重量等性能需求不敏感，对能量密度要求不高，根据测算，国内储能装机需求 2020/2025 年分别为 13GWh、46.4GWh，海外储能装机需求 2020/2025 年分别为 13GWh、90.2GWh，国内 A00 级别电动汽车装机需求2020/2025 年分别为 8.35GWh、72.13GWh，国内电动两轮车装机需求 2020/2025 年分别为 10.7GWh、42.9GWh。