在鋰價持續高燒不退的背景下，價格低廉且儲量豐富的鈉離子電池讓當下在高價鋰原料中飽受煎熬的中下游企業看到了一條出路。2023年可能會是國內鈉離子電池商業化的元年，屆時會有數家企業推出量產產品，進入到產品比拼和客戶磨合的階段，大規模儲能系統、5G基站、戶用儲能、光伏、風能都將是鈉離子電池的主戰場，鈉離子電池正向我們走來。鈉離子電池未來將以其低成本和高效能對鉛酸電池、磷酸鐵鋰電池實現部分替代，並形成三者長期共存局面。根據行業研究機構EVTank在《中國鈉離子電池行業發展白皮書（2022年）》中測算，鈉離子電池至2026年的市場空間可達到369。5GWh，其理論市場規模或將達到1500億元。

一、鈉電池與鋰電池的優劣勢分析：

目前鈉離子電池在常溫下充電15分鐘，即可達到80%的電量，當在零下20攝氏度的環境中工作時，鈉離子電池能量保持率接近90%，而鋰離子電卻只有50%-60%的能量保持率。不管是手機、還是電動車，一到冬天就不耐用的痛點，鈉離子電能很好地解決。

鈉離子電池的優勢在於

：（1）原材料資源豐富 （2）成本更低（可以做到比磷酸鐵鋰低20-40%，據相關人員介紹，中科海納和華陽股份規模化的生產線已經可以做到比磷酸鐵鋰電池更低的成本） （3）安全效能好（包括中科海納等多個鈉離子電池公司均在試驗中發現其鈉離子電池相比於三元和磷酸鐵鋰電池具有更優異的安全效能）（4）受低溫環境影響小 、快充效能好。

缺點在於

：（1）由於鋰離子和鈉離子的元素特點，鈉離子電池的能量密度上限始終會低於鋰離子電池的能量密度上限。由於鈉離子的半徑比鋰離子大，因而其從電極材料中嵌入脫出的難度更大，也在先天上導致了鈉離子電池的能量密度不如鋰離子電池。（2）輸出功率目前略低於鋰離子電池。（3）鈉離子電池能量密度較低，體積比鋰電池要大20%-30%，所以手機，膝上型電腦等高階應用場景不是鈉離子電池的主戰場。

二、鈉電池與鋰電池的成本分析：

根據國泰君安證券在今年3月釋出的相關研報，鈉離子的電池成本比當前主流的磷酸鐵鋰電池要低30%。在該份研報中，國泰君安認為鈉離子電池之所以成本比較低，主要原因包括：鈉是地殼中含量較高的幾種元素之一，比鋰丰度高2～3個數量級，原材料碳酸鈉資源豐富、價格低廉穩定，過去十年價格保持在1000-4000元/噸；鈉離子電池中正極材料多選用鐵、錳、銅等元素，幾乎擺脫對於丰度較低、價格昂貴的鎳、鈷元素的依賴，且選擇範圍更廣；負極所用硬碳工藝要求更低，具備低成本潛力；鈉離子負極集流體可使用更為廉價的鋁箔替代傳統鋰離子電池中的銅箔集流體，從而進一步降低電池成本。基於材料低成本技術，疊加電解液、電化學體系及電池結構最佳化設計，以及生產工藝各維度全體系創新，全面構建中科海鈉核心競爭力。其鈉離子電池BOM成本較鋰離子電池下降30%以上。

由於鈉離子在地球中的儲量比鋰更高，鈉離子電池的0。37元/Wh的原材料成本，比磷酸鐵鋰電池的0。47元/Wh，低了20%。中科海鈉稱，在未來實現量產的情況下，該公司鈉離子電池的材料成本預計為0。26元/Wh，較相同容量的磷酸鐵鋰電池下降約三成。在電池製造環節，鈉離子電池則與磷酸鐵鋰電池的生產成本相當。

然而實際情況是，高工鋰電董事長張小飛直言，鈉電池相較於鋰電池尚不具備明顯的成本優勢，“鈉離子電池的成本比磷酸鐵鋰（鋰電池）貴0。1元-0。2元/Wh（瓦時），且能量密度越高，成本增加越多，而低成本鈉離子電池，其效能（又）過低”。 在產業鏈尚不成熟的背景下，原材料價格低廉的鈉電池，在整體成本上卻並未按照市場預期，出現價格大幅低於鋰電池的情況，反而呈現出了相反的結果。即鈉離子電池成本要高於磷酸鐵鋰。而成本偏高將會給鈉離子電池的大規模商用帶來嚴重的不利影響。廠商想要降成本，就需要產業鏈配套成熟，就需要大規模商業化，但是高成本又限制了廠商的大規模商業化，如此形成了一個死迴圈。在成本優勢不明顯的情況下，很難大規模地在潛在應用場景中去完成滲透。而鈉離子電池的產業化發展又需要大量的應用場景且長時間的驗證。

三、鈉電池的技術原理和電池結構和鋰電池類似

鈉離子電池和鋰離子電池的理論基礎、電池結構都非常接近。

鈉離子電池是搖椅式二次電池，與鋰離子電池原理一致。鈉和鋰屬同一主族元素，在電池工作中均表現出相似的“搖椅式”電化學充放電行為。鈉離子電池是以鈉離子為核心的“搖椅式”電池，與鋰離子電池有相似的工作原理。所謂“搖椅式”電池，即電池充電時，鈉離子從正極脫嵌，經電解液到達並嵌入負極；放電時，鈉離子從負極游回並嵌入正極，外電路電子從負極進入正極，將鈉離子還原為金屬鈉。

鈉離子電池的電池結構與鋰離子電池高度相似，由正極、負極、電解液、隔膜、集流體等組成，其中，電解液和隔膜基本沿用鋰離子電池體系；集流器正、負極均可以用鋁箔，而鋰離子電池負極需要用銅箔（因為鈉離子在負極不會和鋁離子發生化學反應），這也減少了鈉離子電池集流器的成本。

圖為離子電池和鈉離子電池的結構

從製造工藝角度看，鈉離子電池可以實現與鋰離子電池生產裝置、工藝相容，相關廠商可以透過切換產線達到快速佈局產能的目的。鈉離子電池產業鏈結構同鋰電高度類似，中游鋰電廠商具備先發優勢，上游原材料有較大變動，部分傳統化工企業將受益，優異的成本控制與提純技術將會成為上游原材料廠商的核心競爭力。

四、鈉電池的產業鏈佈局

1.正極材料

（1）層狀金屬氧化物

層狀金屬氧化物因為其製造方法簡單，具有較高的比容量特點，因此受到研究者的青睞。和鋰電池類似，層狀氧化物正極材料也是鈉離子電池中極具商業應用前景的正極材料。

目前英國的鈉離子電池生產商Faradion和中國的鈉離子電池生產商中科海納（HiNA）採用了層狀金屬氧化物作為正極。並且Faradion和中科海納均有商業化產品。其中Faradion和澳大利亞的 ICM Australia 簽了供應鈉離子儲能電池的訂單；和印度IPLTech公司簽訂了供應商用車鈉離子電池的訂單。中科海納和華陽股份生產出了世界首個1MWH的鈉離子電池儲能系統，並與華陽股份合資成立了鈉離子電池正、負極生產線（今年年底投產），進軍儲能和其他應用場景（比如兩輪電動車、A級電動車）領域。

（2）普魯士藍

普魯士藍其框架結構可以使鈉離子快速的嵌入和脫出，具有很好的結構穩定性和倍率效能。雖然普魯士藍類材料展現去較大的應用前景，但是目前其商業化應用仍然存在一些問題。最主要是結晶水和空位的存在會對材料效能產生影響。結晶水會阻礙鈉離子的擴散，而且由於水會分解使得電池的電化學效能進一步降低，同時造成其倍率效能下降。空位則會導致材料的電子傳導性變差，而且由於空位的存在材料的晶體框架在迴圈過程中容易坍塌。因此規模化生產目前還面臨較大難度。

目前，瑞典的鈉離子電池公司 Altris AB、美國的鈉離子電池公司Natron Energy以及國內的寧德時代使用了普魯士藍作為正極。這三家公司尚未見到有商業化產品問世。寧德時代近日的釋出會宣稱，他們正在積極推動鈉離子電池進入產業化的快速通道，並將在2023年形成產業鏈。

（3）聚陰離子

聚陰離子型材料具有開放的框架使其具有開闊的鈉離子擴散通道和較高的工作電壓。同時較強的共價鍵使得材料的熱穩定性較好，以及在高電壓時的抗氧化性。目前研究比較多的聚陰離子型材料主要有磷酸鹽、氟磷酸鹽和硫酸鹽。

目前，法國的Tiamat採取了這個技術路線。他們使用氟化釩基聚陰離子作為正極提供了優異的電池輸出功率能力，但犧牲了能量密度（100-120WH/KG）和原材料的易獲取性。今年五月，Tiamat Energy宣佈將提高其電池生產規模，並與Plastic Omnium集團在針對混合動力汽車上鈉離子電池應用進行大規模測試（網頁連結）。

需要說明的是，鈉離子電池有較完善的專利保護，因此各個鈉離子電池生產商選擇的技術路線和避開已有其他廠商的專利有一定的關係。

正極材料部分生產企業：

格林美（深圳）、貝特瑞（深圳）、華陽股份（陽泉）、容百科技（寧波）。

2. 負極材料

鋰離子電池常用的負極材料為石墨，其理論容量高達372mAh/g，鋰離子可以在石墨層中嵌入與脫出。但是科研人員透過實驗和密度泛函理論計算證明在傳統的碳酸酯類電解液中，鈉離子較大的離子半徑和石墨較小的晶格間距使得鈉離子很難形成像鋰離子和石墨那樣類似的鈉與石墨相互作用的物質。真實實驗也發現使用石墨做為鈉離子電池的負極表現的容量較低。

目前用在鈉離子電池上負極材料主要為無定型的碳材料（硬碳），該類材料具有奈米尺寸的孔洞和較大的層間距用於鈉離子的儲存和可逆的嵌入與脫出，因此，該類材料相對於石墨而言在用於鈉離子電池負極時具有較高的容量。其可逆容量已經可做到300 mAh/ｇ左右。

合金類負極材料是一個新的發展方向，目前的研究主要透過奈米化方式對合金類材料結構進行調控等工作以提高合金材料穩定性並提高迴圈次數。

負極材料部分生產企業

：杉杉股份（寧波）、璞泰來（上海）、中科電氣（岳陽）、翔豐華（深圳）、貝特瑞（深圳）、華陽股份（陽泉）。

3. 集流器

由於鈉離子不會和負極的鋁離子發生化學反應，因此鈉離子電池的負極集流器可以用鋁箔替代銅箔。這樣有三個優勢：1、成本低；2、集流器更輕，幫助降低電池重量；3、在運輸環節中，可以實現0V運輸，相比之下，有效地降低了運輸風險。因為鋰電池處於低電壓時，銅箔易氧化，會導致電池效能衰減及電池失效，所以鋰電池在運輸前，一般需要把電量衝到80%以上，會有一定的運輸風險。

電池用鋁箔部分生產企業

：鼎盛新材（鎮江）、南山鋁業（煙臺）、萬順新材（汕頭）

4. 電解液、隔膜、電池組裝

鈉離子電池的電解液、隔膜均可以沿用鋰離子電池的體系，但其電解液還有針對鈉離子電池的改進空間。電池組裝方法基本上和鋰離子電池一致，因此現有的鋰離子電池組裝生產線可以直接用來組裝生產鈉離子電池。和鋰離子電池通用部分產業鏈、組裝方法基本一致，這兩個因素也是鈉離子電池能夠在較短時間內大規模生產和商業化的一個重要有利因素。

隔膜部分生產企業：

恩捷（上海）、星源材質（深圳）、明珠塑膠（滄州）、捷力（蘇州）、中興新材（深圳）、鴻圖（遼源）、惠強（武漢）、中鋰（長園）、義騰（三門峽）、雲天化紐米（重慶）。

電解液鹽部分生產企業

：多氟多（焦作）、天賜材料（廣州）

生產所用裝置

：混合裝置、燒結裝置、粉碎裝置、水洗裝置、包覆裝置、包裝裝置、檢測儀器等。

鈉離子電池產業鏈上游重點企業

鈉離子電池產業鏈中游重點企業佈局

五、鈉離子電池的特點和應用場景

結合中科海納和寧德時代釋出的關於鈉離子電池的相關技術引數，我們可以分析一下鈉離子的典型應用場景。

1、電力儲能市場

鈉離子電池在大規模產業化之後，成本相比於鋰離子電池更有優勢，而迴圈壽命也可以做到6000次以上，使用壽命長達10年~20年，特別適合電力儲能的峰谷調節和平滑波動。

另外，高倍率的優點，結合低成本的優勢，讓鈉離子電池也特別適合電網調頻的應用需求。

綜合來看，鈉離子電池幾乎可以覆蓋電力儲能領域的各種應用需求，包括髮電側、電網側、使用者側，包括離網、併網、調頻、調峰、儲能等。

2、輕型電動車市場

鈉離子電池的低成本優勢和綠色環保特點，使得鈉離子電池最有可能代替鉛酸電池，成為輕型電動車市場的應用主體。

眾所周知，鉛酸電池因為價格低廉，一直以來都是電動兩輪車、電動三輪車、低速電動四輪車的首要選擇，但是因為鉛汙染問題，國家一直在推動使用更加環保的化學電池來代替鉛酸電池，鈉離子電池無疑是一個非常好的替代選擇，有望做到接近鉛酸電池的成本，而效能卻大幅度領先於鉛酸電池。

3、溫度較低的寒帶地區

在高緯度地區，冬季最低氣溫常常能夠達到零下30℃，極低氣溫甚至低於零下40℃，這對鋰電池提出了巨大的挑戰。

現有的鋰電池材料體系，無論是鈦酸鋰電池，還是經過低溫效能改進的三元鋰、磷酸鐵鋰電池，雖然也可以應用到零下40℃的環境下，但是價格都非常昂貴。

以寧德時代釋出的鈉離子來看，零下20攝氏度，仍然有90%的放電容量保持率，零下38℃仍然有可以正常使用，基本上可以適應大部分高緯度寒帶區域，而且價格大幅度低於低溫效能改善後的鋰電池。

4、電動客車及卡車市場

針對以營運為主要目的的電動客車、電動卡車、電動物流車等車型，能量密度並不是最關鍵的指標，鈉離子電池以低成本和長壽命優勢，有著廣闊的應用前景，有望搶佔很大一部分原本屬於鋰離子電池的市場。

5、快充需求比較強烈的市場

如儲能調頻，以及快充電動公交車、電動兩輪車換電運營、AGV、無人物流車、特種機器人等，都對電池快充有著非常強烈的需求，鈉離子電池可以做到15分鐘充滿80%的電量，完全可以滿足這部分市場的需求。

六、鈉離子電池產業化進展

20世紀70年代末期，人們對鈉離子電池和鋰離子電池幾乎同時開展研究工作。但是由於受當時研究條件的限制，以及研究者對鋰離子電池的濃厚興趣，使得鈉離子電池在當時的研究處於緩慢和停滯狀態。直到2010年後，鈉離子電池迎來了它的發展轉折點，成為繼鋰離子電池之後的另一儲能技術新星。鈉電池發展歷時五十多年，國內外沒有明顯差距。

8月25日，工信部在回覆全國政協委員《關於在我國大力發展鈉離子電池的提案》時表示：高性價比的鈉離子電池有望成為鋰離子電池的重要補充，尤其是在固定式儲能領域將具有良好發展前景。有關部門支援促進效能優異、符合條件的鈉離子電池在新能源電站、交通工具、通訊基站等領域加快應用，推動鈉離子電池全面商業化。

國內鈉離子電池技術研究現處於世界前列。從核心技術層面來看，我國的技術儲備為鈉離子電池在中國的產業化做好了充分準備。我國在鈉離子電池的研發方面處於國際領先水平，在核心材料體系方面具有完全獨立自主的智慧財產權，部分專利還獲得了美國、日本和歐盟的授權。這預示著我國不僅不會在核心技術方面遭遇卡脖子的危險，而且還有機會為鈉離子電池爭取到更大的海外市場。

國內外已有超過二十家企業正在進行鈉離子電池產業化的相關佈局，並且取得了重要進展。

鈉離子電池產業化最新進展

七、鈉電池的企業佈局

目前公認的世界範圍內的鈉離子電池生產商主要為中國的中科海納（HiNa）、英國的Faradion、法國的Tiamat。

海外也有多家企業佈局鈉離子電池

：1）英國Faradion公司較早開展鈉離子電池技術的研發，其正極材料為鎳、錳、鈦層狀氧化物，負極材料 採用硬碳，且公司已研製出10Ah軟包電池樣品，能量密度達到140Wh/kg，電池平均工作電壓為3。2V，在80%放電深度下的迴圈壽命預測可 超過1000次；2）美國Natron Energy採用普魯士藍材料開發了高倍率水系鈉離子電池，2C倍率下的迴圈壽命達到10000次；3）日本豐田公司電池研究部在2015年宣佈開發出了新的鈉離子電池正極材料體系。

國內部分鈉離子電池生產企業

：寧德時代（寧德）、中科海鈉（溧陽）、鈉創新能源（紹興）、鵬輝能源（廣州）、聖陽股份（濟寧曲阜）、猛獅科技（汕頭）、欣旺達（深圳）、山東章鼓（濟南）。

中國目前走在鈉離子電池產業化最前沿的當屬中科海納

，全球首條鈉離子電池規模化量產線就將誕生於這家企業，創始人是中國“鋰電池之父”，中科院物理所陳立泉（也是寧德時代董事長曾毓群的博士生導師）。

2017年，物理所以鈉離子電池技術相關專利出資成立了中科海鈉科技有限責任公司，該企業是國內首家專注於鈉離子電池開發與製造的企業。2018年完成了全球首輛鈉離子電池低速電動車示範，2019年完成全球首座100kWh鈉離子電池儲能電站示範。2020年3月鈉離子電池生產線的中試完成，2020年9月鈉離子電池產品實現量產，當時的電芯產能30萬隻/月，海外訂單第一期十萬只，國內的聯合開發產品出貨量數萬只。

2021年中科海納和華陽股份開始深度合作，共同成立了生產鈉離子電池正、負極的子公司，其中中科海納佔比55%，華陽股份佔比45%，該鈉離子電池正、負極材料公司由中科海納胡勇勝教授任董事長。2021年6月中科海納和華陽股份共同開發出了具有里程碑意義的1MVh鈉離子電池儲能系統，1MVh的儲能系統已經具有產業化應用價值。目前，他們的鈉離子電池已經可以做到145KW/h的能量密度，4500迴圈次數。

早在2021年7月，

寧德時代就釋出了第一代鈉離子電池

，電芯單體能量密度達到160Wh/kg，創下全球最高水平。寧德時代公司董秘蔣理透露：寧德時代鈉離子電池明年開始正式量產，第一代能量密度會略低於鐵鋰，但上車使用問題不大；出貨規模要看客戶需求，產能擴張和複製很快；迴圈壽命方面不如長壽命的鐵鋰電池，和傳統的鐵鋰電池接近；成本方面還不確定。

寧德時代積極推進鈉離子電池技術路線主要有以下兩個原因。

首先從鈉離子自身品質來看，鈉離子具備儲量豐富、成本低廉、安全性高和生產線接近鋰離子電池的天然優勢。

在儲量方面，地球上鈉資源是鋰的400倍。鈉的地殼丰度達到2。74％，而鋰在地殼當中佔比僅約為0。0065%。且鈉資源不會像鋰、鎳、鈷等資源一樣，因資源侷限而導致動力電池產業鏈的礦產爭奪，從而形成單一區域或企業掌握電池主動權的局面。且在全球分佈情況來看，鋰資源70%分佈在南美，並集中在幾個少數國家地區，鈉資源則分佈全球，不管陸地還是海洋儲量都非常豐富，被“卡脖子”的機率極小。

在成本方面。從三元鋰電池到磷酸鐵鋰電池的更迭，動力電池產業鏈上的企業都繞不開上游原材料價格影響成本的問題，鈉離子電池則完美避開了鈷和鋰的高價。平安證券指出，使用NaCuFeMnO/軟碳體系的鈉電池的正極材料成本僅為磷酸鐵鋰/石墨體系的鋰電池正極材料成本的40%，電池總的材料成本較後者降低30%-40%。

在電池安全方面。鈉離子電池熱失控溫度高於鋰電池，高低溫效能優於鋰離子電池，具備更高的安全性。且相關資料顯示，鈉離子電池80%電量的充電時間約為15分鐘，目前量產的主流電池中，三元鋰電池將電量從20%充至80%通常需要30分鐘的時間，磷酸鐵鋰電池則需要45分鐘。

在實現量產方面，一定程度上，鈉離子電池的生產能夠直接使用現有的鋰離子電池生產線。換言之，鈉離子電池是當前階段最接近批次化的電池路線。

中科海納和寧德時代的對比

鈉電池重點佈局企業

八、鈉離子電池目前的主要挑戰是什麼

鈉離子電池的主要挑戰，從以下幾個方面來看：

1. 規模成本

理論上說鈉離子電池可以降低成本，那是指產業成熟、規模化之後。就現在來說，鈉離子電池的成本還是高於鋰離子電池的。

2. 技術配套

鈉離子電池有一些優秀特性，比如可以過放電到0V、熱安全性更好。這就意味著可以降低對當前電池管理技術的要求，從而削弱能量密度上的劣勢。

3. 產業鏈

從礦產到動力電池，這是一個很長的產業鏈。電池企業上游，也湧現了不少上市公司，共同組成了產業鏈，使得整個流程運轉有效率。鈉離子電池對礦產的需求不對、對工藝的要求不同，也需要時間來形成一個新的產業鏈，才能運轉有效率、才能真正達到降低成本的目標。

4. 技術原理改進

鈉離子的正極材料、負極材料、電解液都不同，這都需要研發。這部分不屬於技術難關了，現在已經可以用了，就是正常的迭代改進，從工程上達到降低成本的目標。

鈉離子當前尚處於商業化匯入期，同時受制於其能量密度，未來其可作為鋰離子電池等高效能電池的有益補充，用於儲能和低速電動車等特定場景。短期內，鈉離子電池尚無法徹底取代鋰離子電池，甚至很長一段時間內，鈉離子電池和鋰離子電池並存的局面將持續。畢竟電池的發展方向永遠都是高能量密度、高安全性和低成本，三者缺其一，都稱不上是完美的方案。