锂资源限(xian)制催(cui)生出的(de)钠电池机遇，在当下已经迎来数(shu)个里(li)程碑式的(de)产业推进。
钠电产业化推进不(bu)断加速
钠电产业化进程再(zai)下一城。
2024年1月4日，比亚迪钠离子电池项目(mu)开(kai)工，徐州市举行全市重大产业项目(mu)建设启动会暨比亚迪（徐州）钠离子电池项目(mu)开(kai)工奠基活动。比亚迪（徐州）钠离子电池项目(mu)总(zong)投资100亿元，主要生产钠离子电池电芯以及PACK等相(xiang)关配套产品，计划年产能30GWh，给钠电产业化再(zai)次注入活力。
1月5日，来自(zi)中国的(de)新能源汽车品牌(pai)江淮钇(yi)为在安徽安庆正(zheng)式向用户批量交付全球首款钠电池车，标(biao)志着钠离子电池产业化迈出最重要的(de)一步。据悉，此次交付的(de)钠电版花仙子车型搭载的(de)由(you)中科海钠供应的(de)32140钠离子圆柱电芯，该款电芯单体容量12Ah，能量密度≥140Wh/kg，采用铜基层状氧化物+硬碳(tan)的(de)技术路线。
江淮钇(yi)为是(shi)江汽集团对旗下新能源乘用车板块“混改”后成立(li)的(de)全新品牌(pai)，经过十余年迭代研发、上万次爆炸试验以及百亿公里(li)实车验证，成功(gong)研发出0热扩(kuo)散蜂窝电池安全结构。这款搭载钠离子电芯的(de)花仙子车型同样采用了蜂窝电池安全结构，整个电池包容量23.2kWh，CLTC续航里(li)程达(da)到230km，百公里(li)电耗水平接近10度电。
从此前公布的(de)信息(xi)来看，宁德时代、孚能科技、比亚迪、等超200家企业都(dou)已经开(kai)始竞逐钠离子电池，多氟多也已完成钠离子电池研发体系的(de)搭建。高工锂电统计，从2023年扩(kuo)产项目(mu)来看，涉及钠离子电池开(kai)工的(de)项目(mu)达(da)到8起，投资规模超416亿元，产能规划超过100GWh。目(mu)前，宁德时代、中科海纳、孚能科技钠离子电池配套的(de)车辆都(dou)已正(zheng)式进入公告，预计将在2025年正(zheng)式量产上车。
首台钠离子电池实验车正(zheng)、首款钠电两轮车资料来源：江汽集团、雅迪
为何要发展钠电？
当前锂离子电池在消费类电子、新能源汽车、电网储能等领域发展势头强劲，但仅靠锂离子电池并不(bu)能全面改变传统能源结构，受锂资源储量（仅为17ppm）和分布不(bu)均(jun)（70%位于南美洲）的(de)限(xian)制（特(te)别是(shi)我国80%的(de)锂资源依赖(lai)进口），锂离子电池难以同时支撑电动汽车和电网储能两大产业的(de)发展。
相(xiang)比锂资源，钠资源储量丰(feng)富，地壳中钠资源储量占比2.74%，大约是(shi)锂储量的(de)420倍。此外，还(hai)可(ke)以通过海水制备钠盐。中国作为全球钠资源储量最丰(feng)富的(de)国家之一，发展钠电可(ke)以有效缓解国内锂资源的(de)供需不(bu)平衡。
锂和钠在元素周(zhou)期表中同属第一主族元素，具有相(xiang)似的(de)物理和化学(xue)性质。钠离子电池的(de)结构及工作原理与锂离子电池基本相(xiang)同，同属于“摇椅式电池”。钠离子电池的(de)构成主要包括正(zheng)极、负极、隔膜、电解液和集流体。充电时，Na+从正(zheng)极脱出，经电解液穿(chuan)过隔膜嵌入负极，使(shi)正(zheng)极处于高电势的(de)贫钠态(tai)，负极处于低电势的(de)富钠态(tai)。放电过程与之相(xiang)反，Na+从负极脱出，经由(you)电解液穿(chuan)过隔膜嵌入正(zheng)极材料中，使(shi)正(zheng)极恢复到富钠态(tai)。
资料来源：室温钠离子电池材料及器(qi)件研究进展
和锂离子电池类似，按照制造工艺，钠离子电池主要分为圆柱、软包、方形、刀片形电池几大类。其主要差别主要体现在电池的(de)内部(bu)装配结构及封装形式上。根据钠离子电池的(de)技术特(te)点，钠离子电池将首先从各类低速电动车应用切入市场，并随着产业的(de)进一步发展，逐步切入到各类储能应用场景，如可(ke)再(zai)生能源的(de)存储、数(shu)据中心、5G通信基站、家庭和电网规模储能等领域。
早在20世(shi)纪70年代末，钠离子电池与锂离子电池几乎同时开(kai)展研究，但是(shi)受当时研究广泛的(de)石墨负极材料储钠能力的(de)限(xian)制，钠离子电池的(de)研究一度处于缓慢和停(ting)滞状态(tai)。直到2000年加拿大的(de)Dahn等发现高容量的(de)硬碳(tan)可(ke)作为储钠负极材料，钠离子电池重回研究者的(de)视线，但当时产业界的(de)关注重点集中于锂离子电池。
2010年以来，由(you)于锂资源供给的(de)稀缺态(tai)势日益凸显，钠离子电池受到了国内外学(xue)术界和产业界的(de)广泛关注，其相(xiang)关研究更是(shi)迎来了爆发式增长。目(mu)前，钠离子电池已逐步开(kai)始了从实验室走向实用化应用的(de)阶(jie)段，国内外已有多家企业，包括英国FARADION公司，美国NatronEnergy公司，法国Tiamat，日本岸田化学(xue)、丰(feng)田、松下、三菱化学(xue)，以及我国的(de)中科海钠、宁德时代、钠创新能源等公司，正(zheng)在进行钠离子电池产业化的(de)相(xiang)关布局，并取得了重要进展。
当前处于什么阶(jie)段？
钠离子电池产业化处于起步阶(jie)段，后续成本有望(wang)降至铅酸电池水平。
产业化初(chu)期，钠离子电池在低速电动车和储能领域取得部(bu)分示范应用，通过材料和电池技术进一步优(you)化制备工艺，并随着产业链(lian)的(de)逐步完善，钠离子电池的(de)总(zong)成本逐步下降至0.5-0.7元/Wh。
在发展期，随着低速电动车行业的(de)规范化和标(biao)准化，钠离子电池规模化效应逐渐显现，产品技术趋于成熟，总(zong)成本降至0.3~0.5元/Wh。通过新技术的(de)使(shi)用和应用领域的(de)拓宽，钠离子电池的(de)性价比优(you)势更加凸显，相(xiang)关产业爆发式增长，总(zong)成本有望(wang)降至0.3元/Wh以下。
目(mu)前主流的(de)12V10Ah铅酸电池成本约为0.4元/Wh，由(you)于铅酸电池经过长期的(de)发展，成本下降空(kong)间极其有限(xian)。经综合折算，钠离子电池单位比能量下的(de)成本未来将接近铅酸电池的(de)水平，甚至会更低。
钠离子电池主要生产制备技术已基本成熟，处于量产的(de)前夜。和锂离子电池相(xiang)似，制备钠离子电池的(de)原材料主要包括四大主材（正(zheng)极材料、负极材料、电解液和隔膜）和关键辅材（极耳、集流体、粘结剂、导电剂、外壳组件等）。
正(zheng)极材料方面，目(mu)前投入研究比较多的(de)包括层状氧化物、聚阴离子型、普鲁士蓝（白）等，其中层状氧化物正(zheng)极材料的(de)理论能量密度最高，有望(wang)率先商用；负极材料方面，现阶(jie)段技术路线以硬碳(tan)为主，软碳(tan)为辅；电解液方面，以六(liu)氟磷酸钠电解质为主；集流体方面，低成本铝箔替代铜箔正(zheng)在不(bu)断推进中；隔膜材料可(ke)沿用锂电池隔膜体系。
资料来源：钠离子电池科学(xue)与技术
应用市场如何？
随着产业化的(de)发展，将钠离子电池率先替代铅酸电池的(de)市场份额，实现低速电动车和储能领域的(de)无铅化，并有望(wang)在户用储能、工商业储能等对成本敏感、对安全性要求高的(de)场合成为锂电池体系的(de)重要补充。
铅酸电池作为一种成熟的(de)电池技术，经过长期的(de)发展其能量密度、使(shi)用寿命等各方面提升空(kong)间已非常有限(xian)，而且由(you)于铅酸电池中含有重金属铅，近年来面临着严格的(de)环保压力。相(xiang)比于铅酸电池，近年来部(bu)分厂商发布的(de)钠离子电池最高能量密度已接近锂电池水平，以宁德时代为例，2021年发布的(de)第一代钠离子电池的(de)能量密度达(da)到160Wh。
安全性方面，钠离子电池内阻(zu)高，短路时发热量小于锂电池，也不(bu)会出现锂支晶(jing)等问题，安全性方面显著高于锂离子电池，孚能科技钠电电芯已通过针刺测试，以及过充、过放、挤压、泡水等多项测试，电池包亦达(da)到了NOTP（热失控不(bu)扩(kuo)散）标(biao)准。
与锂离子电池相(xiang)比，钠离子电池的(de)能量密度和循环寿命低于锂离子电池，但是(shi)低温性能和耐过放电方面要优(you)于锂离子电池，-20℃放电容量保持率可(ke)以达(da)到91%以上，可(ke)有效解决新能源汽车低温环境续航里(li)程缩水的(de)问题。与铅酸电池相(xiang)比，钠离子电池的(de)能量密度、工作电压、循环寿命、安全性和环境友(you)好性各方面要显著高于铅酸电池。
同时，钠电在户用储能、工商业储能等对成本敏感、安全性要求高的(de)应用场景也有望(wang)实现突破。
2023年3月，广东省印发《广东省推动新型储能产业高质量发展的(de)指导意见》，在加大新型储能关键技术和装备研发力度部(bu)分明确(que)指出，攻(gong)关钠离子电池技术。目(mu)前，比亚迪150Ah刀片钠电芯已经通过中试，可(ke)进行规模化的(de)生产，20MWh的(de)钠电魔方储能系统在公司南宁工业园正(zheng)在试用。
据研究机构EVTank预测，2023年年底，全行业将形成13.5GWh的(de)钠离子电池专用量产线产能；到2030年，钠离子电池的(de)实际(ji)出货量或将达(da)347GWh。照此推算，2024年至2030年期间，钠电池出货量复合增长将达(da)到58.1%。
相(xiang)关企业有哪些？
在产业化初(chu)期，需要重点关注两个方面的(de)最新进展。一是(shi)技术迭代带来的(de)电池性能的(de)提升，其中最重要的(de)是(shi)能量密度和循环寿命的(de)提升。二是(shi)规模化生产后带来电池成本的(de)下降，其中包括电芯的(de)物料成本和制造成本。
电芯制造环节中有两类企业具备较高关注价值，一类是(shi)参(can)与拓展布局钠离子电池的(de)锂电池龙头企业，如宁德时代、鹏辉能源等，这类企业在布局和锂电池相(xiang)近的(de)钠离子电池方面有望(wang)延续优(you)势。
另一类是(shi)从“0”到“1”布局钠离子电池，但布局时间较早并且和一些科研院所合作，拥有技术优(you)势的(de)创新型企业，如2017年成立(li)，依托中科院物理所的(de)技术支撑，是(shi)国内首家钠离子电池企业的(de)中科海钠，华阳股份持股该公司；创始团队来自(zi)上海交通大学(xue)的(de)钠创新能源则与维科技术合作；以及2022年起全面转型钠离子电池的(de)笔记本电脑输入设备龙头传艺科技。
同时，上游材料环节也具备较大确(que)定性，其中布局硬碳(tan)负极材料的(de)碳(tan)材料龙头企业有望(wang)率先受益，其中元力股份是(shi)木质活性炭(tan)领军(jun)企业，由(you)于钠电与活性炭(tan)生产，前端(duan)的(de)炭(tan)化端(duan)工艺接近，是(shi)后端(duan)工艺有一定差别，凭借技术相(xiang)通性，公司布局硬碳(tan)+硅碳(tan)，其中硬碳(tan)负极正(zheng)稳步开(kai)发中，后续规划5万吨产能。同时多孔结构的(de)硅碳(tan)新型技术路线有望(wang)带动行业放量，公司也有望(wang)受益。
圣泉集团在黑龙江大庆和山东济南分别规划 8 万吨和 10 万吨硬碳(tan)负极项目(mu)，其中黑龙江硬碳(tan)负极一期 1 万吨产能在建。
另外，由(you)于钠离子电池采用铝箔作为集流体，像鼎胜新材、东阳光、万顺新材、南山铝业拥有电池级铝箔生产技术的(de)铝制品企业也有望(wang)充分收益。