全球碳中和趨勢下，電化學(xué)儲能加速發(fā)展，發(fā)展鈉離子電池對我國減少鋰資源對外依存度具有重要的戰(zhàn)略性意義，鈉電被視為最有潛力的新型儲能電池，產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展的歷史機(jī)遇。

一. 鈉電市場迎來快速爆發(fā)期

僅考慮國內(nèi)兩輪車市場、低速電動車市場及儲能市場，2025年鈉電池市場需求為101GWh/年，市場規(guī)規(guī)超500億；2030年鈉電池市場需求為558GWh/年，市場規(guī)模 2785億。

【資料圖】

推廣期

二輪車對電池要求相對較低、帶電量不高，鈉電將率先使用于兩輪車領(lǐng)域。2021 年，超75%的電動兩輪車使用鉛酸電池，鉛酸電池能量密度為 30-50 Wh/kg，循環(huán)壽約 300 次，而鈉電能量密度為 120-200Wh/kg，循環(huán)壽命約3000 次。鈉電在大量量產(chǎn)及工藝成熟后，與鉛酸電池相比具有顯著優(yōu)勢，鈉電將在二輪車領(lǐng)域逐步取代鉛酸電池，同時(shí)進(jìn)行儲能示范應(yīng)用。該階段鈉電總成本約為0.8元/Wh。

發(fā)展期

低速電動車成本敏感，當(dāng)前鈉電在該領(lǐng)域應(yīng)用空間有限，但高價(jià)格敏感帶來鈉電需求。隨著鈉電產(chǎn)業(yè)的成熟和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度提高，鈉電池逐漸應(yīng)用于低速車市場，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度提高，鈉電儲能有效應(yīng)用，規(guī)模化效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，產(chǎn)品技術(shù)趨于成熟，鈉電總成本0.6-0.7元/Wh。

爆發(fā)期

隨著全球儲能需求的暴增，我國儲能電池出貨量保持高速增長態(tài)勢。各級市場逐漸成熟，應(yīng)用領(lǐng)域拓寬，規(guī)模化效應(yīng)顯現(xiàn)，鈉電產(chǎn)品性價(jià)比優(yōu)勢突出，產(chǎn)品成本降至0.5元/Wh以下。鈉離子電池應(yīng)用場景廣泛，亦可引用于大型機(jī)械、電子消費(fèi)品、工業(yè)機(jī)器人電池、醫(yī)用電池等領(lǐng)域。

二. 鈉離子電池優(yōu)勢顯著

成本優(yōu)勢

量產(chǎn)后鈉離子電池相比鋰電價(jià)格便宜近一半，根據(jù)中科海納估計(jì)，鈉離子電池原材料成本相對磷酸鐵鋰/石墨體系將降低 30%-40%。在資源層面，鈉的地殼豐度為2.75%，鋰為0.0065%，鈉資源在全球皆有分布，鋰資源75%分布在美洲。在集流體選擇層面，鈉離子電池正負(fù)極集流體均為鋁箔（便宜）；鋰離子電池負(fù)極集流體必須為銅箔（貴）。

降本依賴于材料端的進(jìn)步，此外，隨著產(chǎn)業(yè)化的展開，技術(shù)與工藝的逐步成熟，電解液、硬碳、普魯士藍(lán)等原材料供應(yīng)一致性和穩(wěn)定性有望獲得提高，成本效應(yīng)將逐步凸顯。正極材料方面，層狀氧化物路線進(jìn)度最快，傳統(tǒng)鋰電、三元廠商產(chǎn)線與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)復(fù)用優(yōu)勢明顯，布局相對領(lǐng)先，同時(shí)，大量先進(jìn)技術(shù)人才提早重點(diǎn)攻克正極材料技術(shù)路徑，占據(jù)一定先發(fā)優(yōu)勢；負(fù)極材料方面，非定型碳與鋰電石墨負(fù)極在原材料與工藝上差異較大，傳統(tǒng)鋰電負(fù)極與新進(jìn)入者齊頭并進(jìn)；電解液方面，工藝變化相對較小，預(yù)計(jì)傳統(tǒng)鋰電電解液企業(yè)仍將具有較強(qiáng)規(guī)模優(yōu)勢。

性能優(yōu)勢

鈉離子電池綜合性能優(yōu)勢顯著，相對于鋰離子電池，鈉離子電池除能量密度較小，在資源儲量、 成本、安全、壽命等方面均具有很強(qiáng)的競爭力。

高低溫環(huán)境下均具有較好的充放電性能，鋰離子電的工作溫域?yàn)?20°C-60°C，鈉電池可在-40°C-80°C內(nèi)正常工作，-20°C環(huán)境下容量保持率接近 90%，夠解決冬季電動車充電難、高寒地區(qū)儲能電站效率低的痛點(diǎn)。

安全性高，鈉離子電池已經(jīng)通過中汽中心的安全檢測，在針刺、擠壓等安全項(xiàng)目測試中，不起火、不爆炸。

倍率性能好，可“快充”。鈉離子的摩爾離子電導(dǎo)率更高，充電效率更高，具備更好的倍率性能，可響應(yīng)型儲能和大規(guī)模供電的需求。

三. 材料端技術(shù)突破，打破鈉電技術(shù)壁壘

無論哪種電池，材料的進(jìn)步?jīng)Q定整體的進(jìn)步。鈉電主要組成材料與鋰電類似，主要由正負(fù)極材料、集流體、隔膜、添加劑、電解液等基本構(gòu)成。其中二者的電解液、隔膜差距不大，鈉電的正負(fù)極集流體均可采用價(jià)格較低的鋁箔，核心差異在正極材料。

正極材料方面，當(dāng)前主流材料分為三類：層狀過渡金屬氧化物、普魯士藍(lán)類材料與聚陰離子化合物，三種體系各有所長。

層狀氧化物技術(shù)最為成熟，能量密度高，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度最快。工藝可復(fù)用鋰電三元，合成過程簡單，滿足規(guī)模化生產(chǎn)要求。技術(shù)與鋰電三元材料制備工藝流程相似，固相法燒結(jié)溫度較高，材料均一性控制較難; 液相法產(chǎn)出表面光滑、粒徑分布均勻、震實(shí)密度高，但成本較高、工藝更復(fù)雜; 目前主流工藝為固相燒結(jié)法。中科海鈉、鈉創(chuàng)新能源、Faradion(英國)等公司均選擇了層狀金屬氧化物作為正極材料，降低成本的同時(shí)保持了足夠的性能，其中，中科海納能量密度達(dá)145Wh/kg。

普魯士藍(lán)類化合物電化學(xué)性能好，成本低。普魯士類化合物是過渡金屬六氰基鐵酸鹽。根據(jù)鈉離子含量可分為普魯士白（含量高）和普魯士藍(lán)（含量低）兩種材料。開放框架結(jié)構(gòu)和三維大孔道結(jié)構(gòu)有利于鈉離子的快速遷移，遠(yuǎn)高于其他兩類鈉電正極材料；同時(shí)，普魯士類化合物存在兩對氧化還原中心，充放電過程中能發(fā)生2個(gè)Na+的可逆脫嵌，理論容量可達(dá) 170mAh/g左右。普魯士類化合物合成方法相對簡單，成本較低，目前顏料領(lǐng)域廣泛使用的普魯士類化合物價(jià)格約3萬元/噸。寧德時(shí)代2021年發(fā)布的第一代鈉離子電池主要采取普魯士白材料路線，能量密度能達(dá)到160Wh/kg。

聚陰離子型化合物功率密度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，適用于高功率輸出設(shè)備需求。聚陰離子類化合 物具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定的框架結(jié)。Na+儲存在框架之中，穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)賦予了這類材料高熱力學(xué)穩(wěn)定性。聚陰離子化合物在 Na+嵌入和脫出過程中體積變化小、相變少，因此長期循環(huán)性能好，安全性高，但比容量低、電子導(dǎo)電性較差，為提高電子和離子導(dǎo)電性，往往需要采取碳包覆和摻雜手段，但又會導(dǎo)致其體積能量密度降低，目前聚陰離子類正極材料的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐相對較少。眾鈉采用低成本硫酸鐵鈉方案；鈉創(chuàng)新能源布局磷酸釩鈉、磷酸錳釩鈉等材料體系；法國的 Naiades采用氟磷酸釩鈉作為正極材料。

四. 政策有力支持，鈉電標(biāo)準(zhǔn)制定在即

政策加持將強(qiáng)助力打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈，“十四五”規(guī)劃提出，研發(fā)儲備鈉離子電池高能量密度儲能技術(shù)。政府逐步開始重視鈉離子技術(shù)，并將其作為儲能領(lǐng)域的重要研究示范，將推動鈉離子電池全面商業(yè)化。

2021年7月，《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》文件中發(fā)布“發(fā)改委提出到 2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬千瓦以上;加快飛輪儲能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)模化試驗(yàn)示范，以需求為導(dǎo)向，探索開展儲氫、儲熱及其他創(chuàng)新儲能技術(shù)的研究和示范應(yīng)用。”

2021年8月，《關(guān)于政協(xié)第十三屆全國委員會第四次會議 第 4815 號(工交郵電 523 號)提案答復(fù)函》文件中發(fā)布“科技部將在“十四五”期間實(shí)施“儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)，并將鈉離子電池技術(shù)列為子任務(wù)，以進(jìn)一步推動鈉離子電池的規(guī)模化、低成本化，提升綜合性能。促進(jìn)性能優(yōu)異、符合條件的鈉離子電池在新能源電站、交通工具、通信基站等領(lǐng)域加快應(yīng)用，推動鈉離子電池全面商業(yè)化。“

2021年11月，《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》 文件中發(fā)布“儲能技術(shù)方面，就能量型/容量型儲能技術(shù)裝備及系統(tǒng)集成技術(shù)，研發(fā)鈉離子電池、液態(tài)金屬電池、鈉硫電池、固態(tài)鋰離子電池、儲能型鋰硫電池、水系電池等新一代高性能儲能技術(shù) 。”

2022年3月，《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》文件中發(fā)布，“鈉離子電池列為“十四五”新型儲能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向，研究開展鈉離子電池、固態(tài)鋰離子電池等新一代高能量密度儲能技術(shù)試點(diǎn)示范。”

2022年6月，《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》文件中發(fā)布，“研發(fā)儲備鈉離子電池、液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池、鋰硫電池等高能量密度儲能技術(shù)。”

2022年7月，《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2022年第二批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂和外文版項(xiàng)目計(jì)劃》文件中發(fā)布，“我國首批鈉離子電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鈉離子電池術(shù)語和詞匯》《鈉離子電池符號和命名》計(jì)劃正式下達(dá)。參與公司：中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，中國科學(xué)院物理研究所，寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司，深圳市比亞迪鋰電池有限公司。”

五. 大廠與資本布局加速鈉電產(chǎn)業(yè)化與商業(yè)化進(jìn)程

隨著技術(shù)的逐步成熟與政策的大力支持，國內(nèi)廠商產(chǎn)業(yè)化加速，2023年有望成為鈉電量產(chǎn)元年。產(chǎn)業(yè)鏈完善與電池企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)共振，電池產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)包括傳統(tǒng)鋰電池企業(yè)、鈉電新勢力等一大批企業(yè)紛紛加碼布局鈉電產(chǎn)業(yè)。2023年Q2開始，鈉電產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)均會有量產(chǎn)產(chǎn)能落地，年內(nèi)也有越來越多的鈉電應(yīng)用示范項(xiàng)目（兩輪車、新能車、儲能等）落地，規(guī)模化生產(chǎn)帶來的成本降低將會進(jìn)一步推動鈉離子電池的規(guī)模應(yīng)用。寧德時(shí)代引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)，2021年7月率先發(fā)布第一代鈉電池，并提出預(yù)計(jì)2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2022年， 中科海鈉首條GWh鈉電池生產(chǎn)線在安徽阜陽落成。與此同時(shí)，鈉離子電池也受到眾多投資機(jī)構(gòu)的關(guān)注，諸多知名投資方紛紛加碼鈉電領(lǐng)域。

結(jié)語：鈉電在中低速交通、儲能等諸多領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用場景，其發(fā)展備受政府青睞與資本市場關(guān)注，已成為當(dāng)下熱門賽道。雖尚處于產(chǎn)業(yè)化初期，但作為電化學(xué)領(lǐng)域下一代的優(yōu)質(zhì)候選人，鈉電池技術(shù)是中國公司在國際儲能市場必須搶占的戰(zhàn)略高地之一。完整的產(chǎn)業(yè)鏈正在快速形成中，越來越多的行業(yè)龍頭、電池領(lǐng)域?qū)＜覉F(tuán)隊(duì)、創(chuàng)業(yè)公司正在緊鑼密鼓地布局中。

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