中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：核心觀點(diǎn)
鈉離子電池體系技術(shù)路線多樣，過(guò)渡金屬氧化物體系表現(xiàn)優(yōu)異
鈉離子電池與鋰離子電池工作原理大致相似。主流鈉離子電池正極材料選擇大概分為：過(guò)渡金屬氧化物、聚陰離子型化合物、普魯士藍(lán)化合物和熔融硫。目前過(guò)渡金屬氧化物體系表現(xiàn)最佳，中科海鈉使用的銅基氧化物電池的能量密度達(dá)到145 Wh/kg；英國(guó)FARADION公司的鎳層狀氧化物的能量密度達(dá)到150Wh/kg~160Wh/kg，遠(yuǎn)超其他鈉離子電池體系。在鋰電池中廣泛使用的石墨類負(fù)極材料儲(chǔ)鈉性能較差，鈉離子電池負(fù)極材料主要包括碳基材料、合金材料、熔融鈉。
鈉電成本低廉，性能強(qiáng)于鉛酸，和鋰電相比各有優(yōu)劣
據(jù)FARADION公司預(yù)測(cè)，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化后成本比鋰離子電池低30%。鈉離子電池總體性能顯著優(yōu)于鉛酸電池，鈉離子電池體積更小、重量更輕，比能量高出 2 倍以上，且循環(huán)壽命更長(zhǎng)。鈉離子電池可以安全放電至0 V，在安全性、電解液導(dǎo)電性、高低溫性能、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)刃阅芊矫嬲宫F(xiàn)出優(yōu)于鋰離子電池的潛力。但銅基和鎳基鈉離子電池能量密度比磷酸鐵鋰電池低17%，循環(huán)次數(shù)少33%。
鈉離子電池可持續(xù)性強(qiáng)、具有能源戰(zhàn)略意義，應(yīng)用前景廣闊
地殼中鈉儲(chǔ)量達(dá)2.74%，而鋰儲(chǔ)量?jī)H為0.0065%，且鋰離子電池回收經(jīng)濟(jì)價(jià)值低。鈉離子電池活性材料中不含昂貴的鈷，使其具有更強(qiáng)的可持續(xù)性。我國(guó)僅擁有世界鋰資源儲(chǔ)量的5.93%，鋰礦大多位于青藏高原地區(qū)，開(kāi)采難度大，致使我國(guó)鋰礦對(duì)外依存度高。鈉離子電池對(duì)我國(guó)減少鋰資源對(duì)外依存度具有重要戰(zhàn)略意義。鈉離子電池應(yīng)用前景廣闊：（1）電動(dòng)車市場(chǎng)上，鉛酸電池被替代已成趨勢(shì)，鈉離子電池具有低成本、低能量密度、安全性強(qiáng)等特性，是鉛酸電池更好的替代品。（2）隨著十四五期間可再生能源大批量上網(wǎng)，電網(wǎng)側(cè)與發(fā)電側(cè)對(duì)儲(chǔ)能的需求愈發(fā)強(qiáng)烈，為鈉離子電池市場(chǎng)化應(yīng)用提供土壤。我們預(yù)計(jì)2021/2022/2023年風(fēng)光新增儲(chǔ)能需求5.07/12.25/25.79GWh，對(duì)應(yīng)增速為246.3%/141.5%/110.6%。
鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化提速，我國(guó)處于領(lǐng)先地位
近十年來(lái)，鈉離子電池受到學(xué)術(shù)屆和商業(yè)屆的大量關(guān)注，全球從事鈉離子電池研究的公司已有20 多家，我國(guó)企業(yè)如中科海鈉在鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中處于領(lǐng)先地位。目前鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化還處于初級(jí)階段：多種技術(shù)路線共同發(fā)展、成本優(yōu)勢(shì)不明顯、工藝和產(chǎn)業(yè)鏈不成熟、核心電極材料和電解液規(guī)?；?yīng)渠道缺失、缺少電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化體系不完善。但鈉離子電池具備產(chǎn)業(yè)化快速提升的潛力。鈉離子電池與鋰離子電池生產(chǎn)線、制作工序相似。隨著鋰電和上游材料企業(yè)入局，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程會(huì)大幅提速。我們相信在未來(lái)3~5年，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)基本形成，鈉離子電池相關(guān)工藝、相應(yīng)的電池管理系統(tǒng)、相關(guān)技術(shù)體系也會(huì)趨于成熟。看好已參與鈉離子電池產(chǎn)品研發(fā)和布局的企業(yè)。因鈉離子電池與鋰離子電池隔膜技術(shù)相似，隨著鈉離子電池發(fā)展，隔膜需求上漲，隔膜制造企業(yè)受益。
風(fēng)險(xiǎn)
提示
鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化不及預(yù)期、儲(chǔ)能發(fā)展不及預(yù)期、鈉離子電池產(chǎn)品性能發(fā)展不及預(yù)期。
正文內(nèi)容
1、相較鋰離子電池，鈉離子電池成本低廉，性能各有優(yōu)劣
1.1、 鈉離子電池工作原理與鋰離子電池相似，但材料選擇不同
鈉離子電池是一種充電電池，它的工作原理與鋰離子電池相似。鈉離子電池在充電過(guò)程中，鈉離子從陰極脫出并嵌入陽(yáng)極，同時(shí)電子通過(guò)外部電路，嵌入陽(yáng)極的鈉離子越多，充電容量越高；放電時(shí)，發(fā)生相反的過(guò)程，回到正極的鈉離子越多，放電容量越高。與所有充電電池一樣，鈉離子電池主要由正極、負(fù)極、電解質(zhì)和隔膜組成。
鋰離子電池和鈉離子電池的正負(fù)極材料選擇有很大區(qū)別。在鋰離子電池中，正極材料無(wú)法使用的銅、鐵等元素在鈉離子電池中卻有很好的表現(xiàn)。在鈉離子電池的負(fù)極材料選擇方面，由于鈉離子半徑比鋰離子大得多，導(dǎo)致在鋰電池中廣泛使用的石墨類材料儲(chǔ)鈉性能較差，無(wú)定形碳類負(fù)極更適合鈉離子電池。
1.2、 鈉離子電池體系技術(shù)路線多樣，過(guò)渡金屬氧化物體系表現(xiàn)優(yōu)異
1.2.1、 正極材料的選擇包括：過(guò)渡金屬氧化物、聚陰離子型化合物、普魯士藍(lán)化合物和熔融硫
正極材料要求使用鈉離子的活性材料，主流鈉離子電池正極材料包括：過(guò)渡金屬氧化物、聚陰離子型化合物、普魯士藍(lán)化合物和液態(tài)鈉等。據(jù)這類材料需要具有良好的電化學(xué)性、安全性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，從而具備較高的理論比容量和電池循環(huán)壽命。
過(guò)渡金屬氧化物是目前最受歡迎的正極材料，例如磷酸鐵鈉、錳酸鐵鈉、鈦錳酸鈉等，這些正電極材料在理論上具有較高的放電比容量，但循環(huán)性能較差。但通過(guò)引入活性或惰性元素進(jìn)行摻雜或取代，可以改善其缺點(diǎn)。目前過(guò)渡金屬氧化物體系表現(xiàn)最佳，中科海鈉使用的銅基氧化物電池表現(xiàn)優(yōu)越，能量密度達(dá)到145 Wh/kg；英國(guó)FARADION公司的鎳層狀氧化物電池，質(zhì)量能量密度達(dá)到150Wh/kg~160Wh/kg，遠(yuǎn)超其他鈉離子電池體系。
聚陰離子型化合物，例如磷酸釩鈉和氟磷酸釩鈉材料，具有較好的熱穩(wěn)定性、安全性和循環(huán)壽命。然而這類材料的理論比容量和導(dǎo)電性普遍較低。通過(guò)添加導(dǎo)電碳或者碳包覆可以提升其電化學(xué)性能，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致能量密度降低。
普魯士藍(lán)類材料，具有較好的電化學(xué)性能，具備成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)表面改性處理之后，材料自身的穩(wěn)定性加強(qiáng)了，增加了循環(huán)壽命、活性材料的利用率，增強(qiáng)了電池的熱穩(wěn)定性和可逆比容量，但在制備過(guò)程中存在配位水含量難以控制等問(wèn)題。
熔融硫是鈉硫電池的正極材料。鈉硫電池是一種由熔融鈉和熔融硫構(gòu)成的熔鹽電池。這類電池具有高能量密度、高充電、高放電效率和長(zhǎng)循環(huán)壽命的特點(diǎn)，并且由廉價(jià)的材料制造。然而，由于在空氣和濕氣中的鈉反應(yīng)性極強(qiáng)，它們存在一些安全隱患。在大多數(shù)項(xiàng)目中，鈉硫電池以圓柱形和塊狀生產(chǎn)，適合被用于高功率和長(zhǎng)放電應(yīng)用。
1.2.2、 負(fù)極材料主要包括：碳基材料、合金類材料和熔融鈉
負(fù)極材料一般具有嵌入鈉離子的能力高、體積變形小、擴(kuò)散通道好、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。主要材料包括碳基材料、鈦基負(fù)極材料和硫磺等。由于鈉離子半徑比鋰離子大得多，導(dǎo)致在鋰電池中廣泛使用的石墨類負(fù)極材料儲(chǔ)鈉性能較差。
碳基材料具有嵌鈉平臺(tái)低、容量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、制備簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，無(wú)定形碳類負(fù)極(包括硬碳和軟碳)在鈉離子電池中表現(xiàn)出較高的可逆比容量和較好的循環(huán)性能。中科海鈉研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，軟碳負(fù)極材料高溫裂解無(wú)煙煤具有較高的可逆比容量和優(yōu)異的循環(huán)性能，該負(fù)極采用的無(wú)煙煤前驅(qū)體成本低廉，制造簡(jiǎn)單且產(chǎn)碳率高達(dá)90%。硬碳材料活性炭具有較好的鈉離子擴(kuò)散通道。使用前驅(qū)體酚醛樹(shù)脂(塑料、加工行業(yè)常用原材料)，通過(guò)形成閉合孔隙的方法來(lái)精確調(diào)控硬碳微觀結(jié)構(gòu)，得到的硬碳負(fù)極可逆容量高達(dá)410 mA·h/g。
合金類材料由于具有較高的比容量、良好的導(dǎo)電性，近年來(lái)也成為研究熱點(diǎn)。其主要優(yōu)勢(shì)是可防止負(fù)極在過(guò)充電后產(chǎn)生枝晶，延長(zhǎng)了鈉離子電池的使用壽命。但是該材料在鈉離子脫嵌過(guò)程中存在體積膨脹的問(wèn)題，導(dǎo)致循環(huán)性能較差。
熔融鈉是鈉硫電池的負(fù)極材料，這種電池在 300°C 至 350°C 的較高溫度下運(yùn)行。內(nèi)部機(jī)器用于加熱目的，以提供電池反應(yīng)所需的活動(dòng)溫度。電極由陶瓷層隔開(kāi)。鈉硫電池是一種可能的能量存儲(chǔ)技術(shù)，可支持可再生能源發(fā)電，特別是風(fēng)電場(chǎng)和太陽(yáng)能發(fā)電。該電池隨著尺寸的增加而變得更加經(jīng)濟(jì)，可用于支持電網(wǎng)，也可用于獨(dú)立的可再生能源應(yīng)用。
1.2.3、 電解質(zhì)材料包括液體電解質(zhì)、固液復(fù)合電解質(zhì)和固體電解質(zhì)
和鋰離子電池相似，鈉離子電池電解質(zhì)主要分為液體電解質(zhì)、固液復(fù)合電解質(zhì)和固體電解質(zhì)三大類。一般情況下,液體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率高于固體電解質(zhì)，主要分為酯類和醚類電解液。因?yàn)樗鼈兙哂谐錾臒岱€(wěn)定性和較高的電化學(xué)窗口，有利于鈉離子的快速遷移。但是存在液體的高黏度和高成本的缺陷。
固液復(fù)合電解質(zhì)通常被稱作凝膠聚合物電解質(zhì)，主要由聚合物、增塑劑以及鈉鹽組成，在鈉離子電池中可以充當(dāng)隔膜和離子導(dǎo)電載體，安全性較高。但和液體電解質(zhì)相比，存在電導(dǎo)率較低的問(wèn)題。
固體電解質(zhì)通常被用來(lái)解決液體電解質(zhì)中存在的安全性問(wèn)題，具有良好的熱穩(wěn)定性和較高的鈉離子遷移數(shù)。因此他們具有出色的能量密度和較大的工作溫度范圍。但存在界面不穩(wěn)定、鈉離子遷移困難和制造工藝不完善等問(wèn)題。如鈉硫電池使用的就是β-氧化鋁陶瓷管。
1.3、 鈉離子電池原材料具有成本優(yōu)勢(shì)
無(wú)論是電極還是電解液，鈉離子電池材料價(jià)格都相對(duì)鋰離子電池材料較低。而且鈉離子電池可以采用相對(duì)廉價(jià)的鋁替代銅作為集流體。鈉離子電池的隔膜技術(shù)、生產(chǎn)線、生產(chǎn)工序與鋰離子相似，發(fā)展工藝成本較低。據(jù)英國(guó)鈉離子電池公司FARADION預(yù)測(cè)，在規(guī)模生產(chǎn)后，鈉離子電池成本比鋰離子電池成本低30%。英國(guó)皇家政府首席科學(xué)顧問(wèn)兼政府科學(xué)辦公室主任馬克-沃爾波特在報(bào)告中寫道：“鈉技術(shù)可以大幅降低能源價(jià)格”。據(jù)中科海鈉團(tuán)隊(duì)研究，銅基鈉離子電池原材料成本為0.29 元/(W·h)，磷酸鐵鋰電池成本為0.43 元/(W·h)，鉛酸電池成本為0.40 元/(W·h)，鈉離子電池有明顯的優(yōu)勢(shì)，比磷酸鐵鋰電池成本低約1/3。
對(duì)于正極材料而言，鈉資源價(jià)格遠(yuǎn)低于鋰資源。原因是鈉資源更加豐富，據(jù)《The History and Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide.》地殼中鈉儲(chǔ)量達(dá)到2.74%，而鋰儲(chǔ)量?jī)H為 0.0065%。比如中科海鈉使用的銅鐵錳氧化物原材料的成本為磷酸鐵鋰的 1/2 左右。美國(guó) Natron Energy 公司和瑞士Altris 公司所使用的普魯士藍(lán)類材料價(jià)格更加低廉。
對(duì)于負(fù)極材料而言，無(wú)定形碳類負(fù)極價(jià)格遠(yuǎn)低于石墨。鋰離子電池的石墨負(fù)極材料在含有碳酸酯電解液的鈉離子電池中的可逆比容量卻不足 50 mA·h/g，使其應(yīng)用受到了很大的限制。而價(jià)格低廉的無(wú)定形碳類負(fù)極，如硬碳和軟碳在鈉離子電池中表現(xiàn)出較高的可逆比容量和較好的循環(huán)性能。中科海鈉使用的煤基碳負(fù)極的成本不到石墨原料成本的 1/10。該負(fù)極采用的無(wú)煙煤前驅(qū)體成本非常低廉，通過(guò)簡(jiǎn)單的粉碎和一步碳化便可制得。
對(duì)于電解液而言，相同濃度的電解液，鈉離子的電導(dǎo)率強(qiáng)于鋰離子。所以鈉離子電池可使用低濃度電解液，降低電解液成本。鈉離子電池中的鋁集流體成本是鋰離子電池中鋁和銅集流體的1/3。
1.4、 鈉電總體強(qiáng)于鉛酸，和鋰電相比各有優(yōu)劣
無(wú)論是能量密度還是循環(huán)壽命，鈉離子電池都顯著優(yōu)于鉛酸電池。相比于鉛酸電池，同等容量的鈉離子電池體積更小、重量更輕，比能量高出 2 倍以上，且循環(huán)壽命更長(zhǎng)。未來(lái)首先有可能取代鉛酸電池，并逐步實(shí)現(xiàn)低速電動(dòng)車、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的無(wú)鉛化。
相比于鋰離子電池，鈉離子電池有更好的安全性。鈉離子電池的電阻比鋰離子電池高，所以當(dāng)發(fā)生短路等現(xiàn)象時(shí)，鈉離子電池的安全性能相對(duì)更高。鈉離子電池的電解質(zhì)已被證明比鋰離子電池更穩(wěn)定。
鈉離子電池可放電至0 V，且在儲(chǔ)存與運(yùn)輸方面，鈉離子電池比鋰離子電池更安全穩(wěn)定。據(jù)《Commercialisation of high energy density sodium- ion batteries: Faradion's journey and outlook》，在石墨基鋰離子電池中，鋁不能用作陽(yáng)極的集電器，因?yàn)殇嚳梢耘c鋁形成合金。因此陽(yáng)極必須使用銅集流體，而鋁可以用作陰極。由于高電位下銅的不穩(wěn)定性，排除了鋰離子電池可以放電至0 V的可能性。對(duì)于鈉離子電池，鋁不僅可以用作陰極，還可以用作陽(yáng)極。陽(yáng)極上的鋁可以使鈉離子電池放電安全地降至0 V。運(yùn)輸鋰離子電池時(shí)，它們不能被放電30% SOC以下，所以貨物電池必須以相當(dāng)高的成本進(jìn)行空運(yùn)。然而，鈉離子電池可以完全放電到零伏，類似于一個(gè)電容器。在這種狀態(tài)下，由于短路導(dǎo)致的熱失控的可能性被消除了。
根據(jù)《鈉離子電池:從基礎(chǔ)研究到工程化探索》，鈉離子電池可實(shí)現(xiàn) 5-10 分鐘的快速充電能力。鈉離子電池可在-40℃到 80℃的寬溫區(qū)工作，且在高低溫環(huán)境下，鈉離子電池性能更優(yōu)。-20℃下，容量保持率達(dá)到88%以上。相同濃度的電解液鈉鹽具有比鋰鹽電解液更高的離子電導(dǎo)率，所以鈉離子電池使用更低濃度電解液可以達(dá)到和鋰離子電池同樣離子電導(dǎo)率。
目前，鈉離子電池的循環(huán)壽命大約是鋰離子電池的65%左右，能量密度比鋰電池低20%。較低的循環(huán)次數(shù)和能量密度決定了鈉離子電池?zé)o法應(yīng)用于電動(dòng)汽車和手機(jī)電池等領(lǐng)域。鋰電將仍是這些領(lǐng)域的主流選擇。
2、鈉離子電池可持續(xù)性強(qiáng)、具有能源戰(zhàn)略意義，應(yīng)用前景廣闊
2.1、 鈉離子電池原材料具有可持續(xù)性
相比鋰資源，鈉資源非常豐富。地殼中鈉儲(chǔ)量達(dá)到2.74%，而鋰儲(chǔ)量?jī)H為 0.0065%。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 2021年最新報(bào)告顯示，由于不斷的勘探，已探明的鋰資源已大大增加，全世界約有8600萬(wàn)噸。中國(guó)的鋰資源儲(chǔ)量?jī)H為510萬(wàn)噸，美國(guó)790萬(wàn)噸；玻利維亞2100萬(wàn)噸；阿根廷1930萬(wàn)噸；智利960萬(wàn)噸；澳大利亞640萬(wàn)噸；剛果300萬(wàn)噸；加拿大90萬(wàn)噸；德國(guó)270萬(wàn)噸。以電動(dòng)汽車使用 80 千瓦時(shí)的鋰離子電池組為基準(zhǔn)計(jì)算，總共需要消耗 48 千克碳酸鋰，全球現(xiàn)有的可用鋰儲(chǔ)量?jī)H能滿足約 18億輛此類電動(dòng)汽車的需求。
鋰離子電池回收經(jīng)濟(jì)價(jià)值低，進(jìn)一步影響其可持續(xù)性。據(jù)美國(guó)能源部Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室材料回收部門負(fù)責(zé)人杰夫-斯潘根伯格表示，目前鋰離子電池的回收很有限，回收可以通過(guò)火法冶金或濕法冶金工藝來(lái)完成，但其經(jīng)濟(jì)性不足以吸引人們廣泛采用。如果回收能夠得到支持，鈷將是驅(qū)動(dòng)力，而不是鋰。電動(dòng)車電池中的鈷含量越少，回收電池的經(jīng)濟(jì)性就越不具吸引力。而且，據(jù)英國(guó)鈉離子電池公司FARADION表示，鈉離子電池活性材料中不含昂貴的鈷。隨著全球電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，資源儲(chǔ)備更豐富的鈉離子電池有更強(qiáng)的可持續(xù)性。
2.2、 發(fā)展鈉離子電池具有能源戰(zhàn)略意義
我國(guó)擁有世界鋰資源儲(chǔ)量的5.93%，但是開(kāi)發(fā)困難，鋰礦對(duì)外依存度高。據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，我國(guó)大部分鋰礦資源分布在青藏高原等自然環(huán)境惡劣和基礎(chǔ)設(shè)施落后的地區(qū)，所以開(kāi)采難度很大。有86.8%的鹵水鋰資源位于青海柴達(dá)木地區(qū)和藏北地區(qū)，60.5%的硬巖鋰位于四川西部地區(qū)。受制于提鋰技術(shù)、地理環(huán)境、交通條件等，難以形成規(guī)模化生產(chǎn)。巨大的需求量和規(guī)模化生產(chǎn)難度，使我國(guó)鋰礦主要依賴進(jìn)口，據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，我國(guó)原礦對(duì)外依存度高達(dá)76%。
鈉離子電池對(duì)減少鋰資源對(duì)外依存度具有重要戰(zhàn)略意義。像石油一樣，鋰資源已逐漸成為國(guó)家的重要戰(zhàn)略性資源。中國(guó)將鋰定位為 24 種國(guó)家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源之一。作為鋰離子電池的替代產(chǎn)品，鈉離子電池開(kāi)始受到各個(gè)國(guó)家的重視，美國(guó)能源部將鈉離子電池作為儲(chǔ)能電池的發(fā)展體系；歐盟儲(chǔ)能計(jì)劃“電池2030”項(xiàng)目將鈉離子電池列在非鋰離子電池體系的首位。
2.3、 鈉離子電池發(fā)展空間廣闊，或替代鉛酸電池且占據(jù)部分儲(chǔ)能市場(chǎng)
電動(dòng)車市場(chǎng)上，鉛酸電池被替代已成趨勢(shì)。新版《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》自2019年4月15日正式實(shí)施，規(guī)定電動(dòng)自行車整車質(zhì)量不得超過(guò)55kg，超標(biāo)車型或換用質(zhì)量更輕的鋰電池（中低端鋰電池能量密度約為鉛酸電池的4倍），或申請(qǐng)電動(dòng)摩托車目錄成為機(jī)動(dòng)車（消費(fèi)者需要相關(guān)駕照，并且額外增加上牌費(fèi)、年檢費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)等額外費(fèi)用），或退出電動(dòng)車市場(chǎng)。目前鋰電池滲透率不斷提高，鉛酸電池將被快速取代。
鈉離子電池是鉛酸電池更好的替代品。鈉離子電池具有低成本、低能量密度、安全性強(qiáng)等特性。而且鈉離子電池在低溫下的容積保持率高于鋰離子電池，可在低至-40℃下工作。在寒冷環(huán)境下電動(dòng)車的總體性能表現(xiàn)也會(huì)更強(qiáng)。隨著產(chǎn)業(yè)化的提速，鈉離子電池是鉛酸電池更好的替代品。未來(lái)電動(dòng)兩輪車市場(chǎng)上，鈉離子電池前景廣闊。
儲(chǔ)能需求快速上漲，為鈉離子電池市場(chǎng)化應(yīng)用提供了肥沃的土壤。隨著十四五期間可再生能源大批量上網(wǎng)，電網(wǎng)側(cè)與發(fā)電側(cè)對(duì)儲(chǔ)能的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。預(yù)計(jì)2021/2022/2023年風(fēng)光新增裝機(jī)容量分別達(dá)85.5/96.0/106.1GW，對(duì)應(yīng)新增儲(chǔ)能需求5.07/12.25/25.79GWh，對(duì)應(yīng)增速為246.3%/141.5%/110.6%。鈉離子電池在儲(chǔ)能方面的應(yīng)用已有先例。英國(guó)FARADION 公司在2020年已向澳大利亞ICM公司提供了應(yīng)用于儲(chǔ)能的鈉離子電池產(chǎn)品。鈉離子電池憑借其成本優(yōu)勢(shì)以及儲(chǔ)能的潛力，在未來(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng)中將占有一席之地。
3、鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化提速，我國(guó)處于領(lǐng)先地位
3.1、 鈉離子電池近十年發(fā)展迅速
鈉離子電池的研究大概從1970年開(kāi)始，幾乎與鋰離子電池同時(shí)起步。在1991年后，鋰離子電池商業(yè)化的成功吸引了大多數(shù)科學(xué)家的注意力，而鈉離子電池的發(fā)展緩慢。近10年鈉離子電池研究迎來(lái)快速發(fā)展。2010年以前，相關(guān)嵌鈉材料的研究?jī)H幾十篇，2010 年以后，由于各國(guó)在長(zhǎng)期規(guī)劃中開(kāi)始注意到大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域，鈉離子電池因?yàn)樗牧系膬r(jià)格低廉和儲(chǔ)量豐富，吸引了科學(xué)工作者和企業(yè)的注意。2011年，英國(guó)FARADION公司成立，它是全球首家從事鈉離子電池研究的公司。在這之后，美國(guó)、法國(guó)、日本等多個(gè)國(guó)家也成立了相關(guān)公司。目前，全球從事鈉離子電池研究的公司有20 多家，包括松下、豐田等巨頭公司。2017 年，我國(guó)首家鈉離子電池公司中科海鈉成立。2018年，首輛鈉離子電池低速電動(dòng)車的問(wèn)世；2019年，首座鈉離子電池儲(chǔ)能電站推出。
3.2、 我國(guó)企業(yè)在鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中處于領(lǐng)先地位
中科海鈉團(tuán)隊(duì)實(shí)力和電池技術(shù)位居世界前列。2017 年底，推出了鈉離子電池（48 V，10 A·h）驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)自行車。2018年，量產(chǎn)的鈉離子電池能量密度已接近150Wh/kg，循環(huán)壽命達(dá) 4000 次以上，并推出了全球首輛鈉離子電池低速電動(dòng)汽車。2019年，發(fā)布了世界首座30 kW/100 kW·h鈉離子電池儲(chǔ)能電站。2021年，計(jì)劃推出1 MW·h 的鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。2019 年，遼寧星空鈉電電池有限公司對(duì)鈉離子電池的研發(fā)進(jìn)入量產(chǎn)階段，成為全球首條投入運(yùn)行的鈉離子電池生產(chǎn)線。
3.3、 寧德時(shí)代等企業(yè)紛紛入局，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速
目前我國(guó)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化還處于初級(jí)階段。鈉離子電池現(xiàn)在處于多種技術(shù)路線共同發(fā)展的狀態(tài)，正負(fù)極材料性能還需提高，與正負(fù)極匹配的電解液體系還有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。由于鈉離子電池可以放電至0 V，這一點(diǎn)與鋰離子電池有很大差異，所以與鈉離子電池相匹配的電池管理系統(tǒng)還需要設(shè)計(jì)研究。與鋰離子電池相比，鈉離子電池目前成本優(yōu)勢(shì)不明顯，工藝和產(chǎn)業(yè)鏈還不成熟，缺少核心電極材料和電解液規(guī)模化供應(yīng)渠道，電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化體系、參數(shù)評(píng)測(cè)技術(shù)等還不完善。
鈉離子電池具備產(chǎn)業(yè)化快速提升的潛力。鈉離子電池與鋰離子電池的生產(chǎn)線、制作工序相似，英國(guó)FARADION 公司的鈉離子電池甚至能在現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)線上生產(chǎn)。隨著鋰電和上游材料企業(yè)入局，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程會(huì)大幅提速。我們相信在未來(lái)3~5年，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)基本形成，鈉離子電池相關(guān)工藝、相應(yīng)的電池管理系統(tǒng)、相關(guān)技術(shù)體系如電芯設(shè)計(jì)、極片制作、電解液和隔膜選型也會(huì)趨于成熟。
已參與鈉離子電池產(chǎn)品研發(fā)和布局的企業(yè)有望受益：寧德時(shí)代在2021年7月將要發(fā)布鈉離子電池。當(dāng)升科技布局鈉離子電池，制定產(chǎn)業(yè)化發(fā)展目標(biāo)。ST猛獅已研發(fā)成功鈉離子體系18650鈉離子電芯，即將合作大批量生產(chǎn)。容百科技的鈉離子電池正極材料項(xiàng)目也在開(kāi)發(fā)過(guò)程中。長(zhǎng)信科技參股公司深圳比克電池正在組建鋰離子電池生產(chǎn)線。欣旺達(dá)也在生產(chǎn)和研發(fā)鈉離子電池。華陽(yáng)股份擬對(duì)鈉離子電極材料項(xiàng)目投資1億4千萬(wàn)元。因鈉離子電池與鋰離子電池隔膜技術(shù)相似，隨著鈉離子電池發(fā)展，隔膜需求上漲，隔膜制造企業(yè)如：滄州明珠、恩捷股份、中材科技和璞泰來(lái)等將會(huì)受益。
風(fēng)險(xiǎn)提示
鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化不及預(yù)期、儲(chǔ)能發(fā)展不及預(yù)期、鈉離子電池產(chǎn)品性能發(fā)展不及預(yù)期。
