1.鈉離子電池量產化在即

鈉(na)電(dian)池(chi)(chi)(chi)隨著產業(ye)化加速，量(liang)產在即。1979年(nian)法國的(de)(de)(de)Armand提出了(le)“搖椅式電(dian)池(chi)(chi)(chi)”的(de)(de)(de)概念，開(kai)始鈉(na)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)。隨后Delmas和(he)(he)Goodenough發現了(le)層狀氧化物材(cai)(cai)料可作為鈉(na)電(dian)池(chi)(chi)(chi)正(zheng)極材(cai)(cai)料，Stevens和(he)(he)Dahn發現硬碳材(cai)(cai)料作為負(fu)極有良好的(de)(de)(de)鈉(na)離子(zi)(zi)(zi)嵌脫性(xing)能。2010年(nian)以來，鈉(na)電(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)研(yan)發進程加速。2011年(nian)中(zhong)科院物理所研(yan)究(jiu)員團隊開(kai)始了(le)鈉(na)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)核心(xin)技術的(de)(de)(de)研(yan)發，自此以后開(kai)發出低(di)成(cheng)(cheng)本的(de)(de)(de)電(dian)極材(cai)(cai)料。2017年(nian)國內第(di)一家專注于鈉(na)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)研(yan)發和(he)(he)生產的(de)(de)(de)公司中(zhong)科海鈉(na)成(cheng)(cheng)立。2021年(nian)寧德(de)時代(dai)(dai)成(cheng)(cheng)功舉行了(le)第(di)一代(dai)(dai)鈉(na)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)線上發布會。2022年(nian)，中(zhong)科海納和(he)(he)傳(chuan)藝科技均預計2023年(nian)量(liang)產其(qi)鈉(na)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)。

鈉電(dian)(dian)池(chi)和鋰電(dian)(dian)池(chi)均(jun)是搖椅式二次(ci)電(dian)(dian)池(chi)，是一種依(yi)靠離子(zi)在正負(fu)(fu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)之間(jian)往返(fan)嵌入(ru)和脫出(chu)的(de)二次(ci)電(dian)(dian)池(chi)，其中正極(ji)(ji)和負(fu)(fu)極(ji)(ji)材(cai)料均(jun)允許鈉離子(zi)可逆地插入(ru)和脫出(chu)。在充電(dian)(dian)過程中，鈉離子(zi)從正極(ji)(ji)脫嵌，經過電(dian)(dian)解質嵌入(ru)負(fu)(fu)極(ji)(ji)，同時電(dian)(dian)子(zi)的(de)補償電(dian)(dian)荷經外電(dian)(dian)路供給到負(fu)(fu)極(ji)(ji)，使正負(fu)(fu)極(ji)(ji)發生(sheng)氧化還原反應，保證正負(fu)(fu)極(ji)(ji)電(dian)(dian)荷平(ping)衡；放電(dian)(dian)時則(ze)相反。

2.鈉離子電池的構造決定其電化學性能

材(cai)料(liao)(liao)選(xuan)擇上(shang)，鈉(na)離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)和(he)(he)鋰離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)存在較(jiao)大差異(yi)(yi)，并間接導(dao)致(zhi)成本(ben)差異(yi)(yi)較(jiao)大。正(zheng)極(ji)方(fang)(fang)面(mian)，由于(yu)鈉(na)離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)比鋰離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)半徑大，導(dao)致(zhi)其(qi)很(hen)難從層狀正(zheng)負極(ji)材(cai)料(liao)(liao)嵌入/脫(tuo)出，因此鈉(na)離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)(liao)在能(neng)量密(mi)度上(shang)有(you)所(suo)(suo)欠(qian)缺，同(tong)時(shi)為了(le)使鈉(na)離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)更(geng)容易嵌入/脫(tuo)出，相(xiang)對(dui)應的(de)(de)正(zheng)極(ji)材(cai)料(liao)(liao)選(xuan)擇也(ye)和(he)(he)鋰離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)電池(chi)有(you)所(suo)(suo)差別；負極(ji)方(fang)(fang)面(mian)，鋰離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)電池(chi)常(chang)用的(de)(de)石墨材(cai)料(liao)(liao)無法(fa)有(you)效嵌入鈉(na)離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)，需(xu)要更(geng)換材(cai)料(liao)(liao)，目前常(chang)見的(de)(de)是各(ge)類硬碳(tan)材(cai)料(liao)(liao)；電解液方(fang)(fang)面(mian)，鈉(na)離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)摩爾電導(dao)率更(geng)高，使得鈉(na)離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)電池(chi)所(suo)(suo)需(xu)電解液濃度較(jiao)低，對(dui)添加劑(ji)的(de)(de)要求(qiu)也(ye)較(jiao)低，從而帶(dai)來電解液成本(ben)也(ye)較(jiao)低。隔膜(mo)方(fang)(fang)面(mian)，無較(jiao)大差異(yi)(yi)；集(ji)流體(ti)方(fang)(fang)面(mian)，鈉(na)離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)電池(chi)正(zheng)負極(ji)集(ji)流體(ti)均可以選(xuan)用成本(ben)較(jiao)低的(de)(de)鋁(lv)箔(bo)，鋰離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)電池(chi)則需(xu)要正(zheng)極(ji)集(ji)流體(ti)鋁(lv)箔(bo)，負極(ji)集(ji)流體(ti)銅(tong)箔(bo)。由于(yu)材(cai)料(liao)(liao)選(xuan)擇的(de)(de)差異(yi)(yi)，其(qi)成本(ben)也(ye)有(you)較(jiao)大差異(yi)(yi)。根據(ju)中科海納官網(wang)披露(lu)的(de)(de)數據(ju)，如果鈉(na)離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)電池(chi)選(xuan)用NaCuFeMnO/軟碳(tan)體(ti)系，鋰離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)電池(chi)選(xuan)用磷酸鐵(tie)鋰/石墨體(ti)系，鈉(na)離(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)電池(chi)材(cai)料(liao)(liao)成本(ben)可降低30-40%。

2.1.鈉離子電池正極材料重要性顯著

正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)化學特(te)性(xing)影(ying)響了整個電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)電(dian)(dian)化學特(te)性(xing)。正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)理論能量密度(du)(du)(du)就(jiu)是電(dian)(dian)芯能量密度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)上(shang)限，正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)通過(guo)影(ying)響容納鈉離子的(de)(de)(de)能力(li)和(he)傳輸通道的(de)(de)(de)通暢性(xing)來影(ying)響鈉電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)功率(lv)密度(du)(du)(du)。同(tong)時，正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)活性(xing)物(wu)質的(de)(de)(de)損耗以及(ji)雜質成(cheng)分會(hui)影(ying)響電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)壽命。目(mu)前，主(zhu)流的(de)(de)(de)正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)主(zhu)要包括過(guo)渡金屬氧化物(wu)材(cai)料(liao)(liao)、聚(ju)陰(yin)離子類材(cai)料(liao)(liao)、普魯(lu)士藍類材(cai)料(liao)(liao)等。

2.1.1.層狀金屬氧化物技術較為成熟

過渡(du)金屬氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物對儲存條件要求(qiu)(qiu)較(jiao)高，需要摻雜(za)元素提(ti)升比容(rong)量。過渡(du)金屬氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物可分為(wei)層狀和(he)隧道狀，用NaxMeO2表示(shi)，其中(zhong)Me包括(kuo)Mn、Fe、Ni、Co等過渡(du)金屬元素，x為(wei)鈉的(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)計量數。金屬氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物合成方便、結(jie)構簡單，原料來(lai)源廣，但是(shi)鈉離子在(zai)參(can)與嵌脫反(fan)(fan)應(ying)的(de)過程(cheng)中(zhong)由于離子半徑較(jiao)大(da)，會(hui)引起氧(yang)(yang)層的(de)滑移，造成材料結(jie)構不可逆的(de)改(gai)變(bian)，影(ying)響循(xun)環性能。而且，材料易與空(kong)氣中(zhong)的(de)水分反(fan)(fan)應(ying)，對儲存條件要求(qiu)(qiu)較(jiao)高。目(mu)前多使用元素摻雜(za)誘(you)導氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)還(huan)原反(fan)(fan)應(ying)來(lai)提(ti)高電(dian)池容(rong)量，減少嵌脫反(fan)(fan)應(ying)中(zhong)結(jie)構的(de)改(gai)變(bian)程(cheng)度，構造人(ren)工界面包覆(fu)穩定晶體(ti)結(jie)構并(bing)提(ti)高電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)性能。

層狀金(jin)屬氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)熱量高(gao)，合成方便，但穩定性(xing)較低。自1980年以(yi)(yi)來，鋰離子層狀氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)一直是鋰離子電池的主要正極(ji)材(cai)料，因而層狀金(jin)屬氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)也得到了大家的關注。層狀金(jin)屬氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)可以(yi)(yi)根據鈉(na)離子和氧(yang)(yang)(yang)形成的結(jie)構分為O型（八面(mian)體結(jie)構）和P型（三(san)棱柱型）。其(qi)中常見(jian)的O3型鈉(na)離子含量高(gao)，電池容量高(gao)；P2型鈉(na)離子之(zhi)間的層間距較高(gao)，傳輸速度和倍(bei)率性(xing)能較高(gao)。

隧道型氧化(hua)物穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)更(geng)高，但(dan)可逆容量低(di)，沒有得到(dao)市場的關注度。由于存在八面體結構，材(cai)料的結構更(geng)加穩(wen)(wen)定(ding)，循環性(xing)能更(geng)好。但(dan)是由于材(cai)料中(zhong)鈉含量較低(di)，可逆容量較低(di)，市場關注度不高。

Faradion、中(zhong)(zhong)科(ke)海納(na)等公司使用層(ceng)狀金屬氧(yang)化(hua)物(wu)為鈉電池(chi)(chi)的(de)正極(ji)材(cai)(cai)料(liao)。其中(zhong)(zhong)英國Faradion公司采用Mn–Ni–Ti–Mg四(si)元層(ceng)狀氧(yang)化(hua)物(wu)作(zuo)為正極(ji)材(cai)(cai)料(liao)，電池(chi)(chi)能(neng)量(liang)密度超(chao)(chao)過(guo)140Wh/kg，循環壽命超(chao)(chao)過(guo)3000次；中(zhong)(zhong)科(ke)海鈉采用Cu-Fe-Mn三元層(ceng)狀氧(yang)化(hua)物(wu)正極(ji)材(cai)(cai)料(liao)，電池(chi)(chi)能(neng)量(liang)密度達到(dao)145Wh/kg；鈉創新能(neng)源采用Fe-Ni-Mn三元層(ceng)狀氧(yang)化(hua)物(wu)，比(bi)容量(liang)超(chao)(chao)過(guo)130mAh/g，能(neng)量(liang)密度約為130-160Wh/kg。

2.1.2.普魯士藍類化合物比容量高，穩定性較低

普魯(lu)(lu)士藍(lan)類(lei)化合(he)物通過引入非活性(xing)(xing)金(jin)屬(shu)離子(zi)(zi)或設(she)計不同(tong)結(jie)構(gou)(gou)等(deng)方(fang)法提升(sheng)電(dian)(dian)化學性(xing)(xing)能(neng)。普魯(lu)(lu)士藍(lan)類(lei)化合(he)物用AxMA[MB(CN)6]·zH2O表(biao)示，其中(zhong)A為堿金(jin)屬(shu)離子(zi)(zi)，MA和MB為過渡金(jin)屬(shu)離子(zi)(zi)。其中(zhong)過渡金(jin)屬(shu)離子(zi)(zi)與氰根(gen)形成(cheng)(cheng)六配位(wei)(wei)，形成(cheng)(cheng)較大的(de)(de)(de)三位(wei)(wei)多通道結(jie)構(gou)(gou)，有(you)利于鈉(na)離子(zi)(zi)的(de)(de)(de)嵌脫(tuo)反應(ying)，所(suo)以有(you)較高的(de)(de)(de)比能(neng)量。但是普魯(lu)(lu)士藍(lan)類(lei)化合(he)物熱穩定性(xing)(xing)較差，電(dian)(dian)池工作(zuo)過程(cheng)中(zhong)產(chan)生的(de)(de)(de)熱量會使材料分解且材料制(zhi)作(zuo)過程(cheng)中(zhong)形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)結(jie)晶水可能(neng)導致材料的(de)(de)(de)晶格結(jie)構(gou)(gou)破壞造(zao)成(cheng)(cheng)安(an)全問(wen)題。目前通過引入非活性(xing)(xing)金(jin)屬(shu)離子(zi)(zi)或者設(she)計不同(tong)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)等(deng)方(fang)法可以保持材料的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)穩定性(xing)(xing)，提高電(dian)(dian)化學性(xing)(xing)能(neng)。

目(mu)前星空鈉(na)電(dian)和寧德時代都采(cai)用了普魯(lu)士藍化合物作為正極材(cai)料。其中寧德時代于2021年發(fa)布(bu)的(de)鈉(na)離子(zi)電(dian)池，電(dian)芯(xin)單體能量密度(du)達(da)到了160Wh/kg，為目(mu)前全球最高水平,具有良好的(de)快(kuai)充性(xing)能，在常溫下充電(dian)15分鐘，電(dian)量可(ke)達(da)80%；也具有良好的(de)低(di)溫穩定(ding)性(xing)，在零下20°C低(di)溫的(de)環境下，仍然有90%以(yi)上的(de)放電(dian)保持率。

2.1.3.聚陰離子類化合物穩定性較高，比容量較低

聚陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)類(lei)化(hua)(hua)合物(wu)結構(gou)較(jiao)(jiao)穩定。聚陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)化(hua)(hua)合物(wu)用NaxMy[(XOm)n-]z表示(shi)，其中M為可(ke)變價(jia)態的(de)金屬(shu)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)；X為P、S、V、Si等元素。聚陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)化(hua)(hua)合物(wu)主(zhu)要是多(duo)面體框架(jia)連接而成，共價(jia)鍵較(jiao)(jiao)強(qiang)因而抗氧(yang)化(hua)(hua)性能(neng)高(gao)，結構(gou)穩定，循環性能(neng)較(jiao)(jiao)好，但(dan)由于陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)較(jiao)(jiao)多(duo)，比容(rong)量和導電(dian)(dian)性偏低，且常(chang)用的(de)釩元素價(jia)格較(jiao)(jiao)高(gao)，材料成本較(jiao)(jiao)貴。目前多(duo)使用離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)摻雜來提(ti)高(gao)電(dian)(dian)池倍率能(neng)力，調(diao)節脫嵌鈉的(de)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學性能(neng)；使用聚合物(wu)包(bao)覆(fu)提(ti)高(gao)聚陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)化(hua)(hua)合物(wu)的(de)比表面積，從而提(ti)高(gao)電(dian)(dian)池的(de)導電(dian)(dian)性和容(rong)量。

目前(qian)使用(yong)聚陰離子(zi)類(lei)化(hua)合物為正極(ji)材(cai)料(liao)的公(gong)司(si)相(xiang)對另外(wai)兩種材(cai)料(liao)而言(yan)較少(shao)。眾(zhong)鈉(na)(na)(na)能(neng)(neng)源(yuan)和高(gao)博能(neng)(neng)源(yuan)使用(yong)釩基聚陰離子(zi)化(hua)合物作(zuo)(zuo)為電池(chi)的正極(ji)材(cai)料(liao)，廣州鵬輝科技公(gong)司(si)使用(yong)磷酸(suan)鹽類(lei)鈉(na)(na)(na)正極(ji)做出了(le)鈉(na)(na)(na)離子(zi)電池(chi)樣品。其中(zhong)眾(zhong)鈉(na)(na)(na)能(neng)(neng)源(yuan)全體(ti)系電芯能(neng)(neng)量(liang)密度為120-160Wh/kg，循環性(xing)能(neng)(neng)可(ke)以達到2000-10000圈，且可(ke)以在零(ling)下(xia)20℃正常工作(zuo)(zuo)。基于以上分析可(ke)以知道鈉(na)(na)(na)電池(chi)常用(yong)正極(ji)材(cai)料(liao)的特(te)性(xing)。其中(zhong)普(pu)魯士藍(lan)類(lei)化(hua)合物可(ke)逆容量(liang)（120-140mAh/g）和比(bi)容量(liang)較高(gao)；聚陰離子(zi)類(lei)化(hua)合物材(cai)料(liao)能(neng)(neng)量(liang)密度、穩定(ding)性(xing)和循環次數（2000次）較高(gao)；層狀金屬(shu)氧化(hua)物全壽命周(zhou)期成本(ben)較高(gao)。

2.2.鈉電池的主流負極材料是無定形碳

可以(yi)用作(zuo)鈉(na)(na)電池負極的(de)(de)(de)無定形(xing)碳(tan)主要分為(wei)硬(ying)碳(tan)和軟(ruan)碳(tan)。其中在2500°C以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫下能石墨(mo)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)為(wei)軟(ruan)碳(tan)，在2500°C以(yi)上的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫下不易(yi)石墨(mo)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)為(wei)硬(ying)碳(tan)。無定形(xing)碳(tan)儲(chu)鈉(na)(na)能力好(hao)、可逆比容量高(gao)(gao)、循(xun)環性能好(hao)，商業化(hua)(hua)趨勢(shi)明顯。同(tong)時(shi)軟(ruan)碳(tan)和硬(ying)碳(tan)都可以(yi)通過(guo)原(yuan)子摻雜提高(gao)(gao)材料的(de)(de)(de)層間距，制備納米結構碳(tan)材料縮短鈉(na)(na)離子擴(kuo)散途徑等方式提高(gao)(gao)電化(hua)(hua)學性能。

軟碳(tan)(tan)(tan)導(dao)電(dian)(dian)性較(jiao)好(hao)，不可(ke)逆(ni)容(rong)量(liang)較(jiao)高。軟碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)結(jie)構規整程度較(jiao)高，導(dao)電(dian)(dian)性較(jiao)好(hao)，原材料(liao)(liao)豐(feng)富(fu)，成本低。但是鈉離子在發生嵌脫反應的(de)(de)時候容(rong)易(yi)引(yin)起層間距的(de)(de)改變，所以首次充放電(dian)(dian)的(de)(de)不可(ke)逆(ni)容(rong)量(liang)較(jiao)高。且(qie)軟碳(tan)(tan)(tan)在高溫(wen)下容(rong)易(yi)石墨化，層間距會減小，降低材料(liao)(liao)的(de)(de)儲(chu)鈉能力。硬碳(tan)(tan)(tan)比容(rong)量(liang)和首次充放電(dian)(dian)效(xiao)率優于軟碳(tan)(tan)(tan)，成本也高于軟碳(tan)(tan)(tan)。硬碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)分子結(jie)構主要(yao)是隨機排列，內部可(ke)以儲(chu)存鈉離子的(de)(de)空間較(jiao)大，比容(rong)量(liang)高，可(ke)達到(dao)350mAh/g以上。但由于加工要(yao)求更為嚴格(ge)，開發成本高于軟碳(tan)(tan)(tan)，且(qie)倍率性能較(jiao)差(cha)，首周(zhou)庫倫效(xiao)率低。

目(mu)前更多的(de)(de)鈉(na)離子(zi)電(dian)池生產商采(cai)用(yong)硬(ying)(ying)(ying)碳(tan)作為(wei)負極(ji)材(cai)料(liao)。其(qi)中法國Tiamat公司使用(yong)硬(ying)(ying)(ying)碳(tan)作為(wei)鈉(na)電(dian)池的(de)(de)負極(ji)材(cai)料(liao)，能(neng)量密度(du)可(ke)以(yi)(yi)達(da)到120Wh/kg；同樣采(cai)用(yong)硬(ying)(ying)(ying)碳(tan)的(de)(de)寧德時代鈉(na)電(dian)池能(neng)量密度(du)可(ke)以(yi)(yi)達(da)到160Wh/kg。中科海鈉(na)采(cai)用(yong)無煙煤基軟碳(tan)為(wei)負極(ji)材(cai)料(liao)，其(qi)鈉(na)電(dian)池的(de)(de)能(neng)量密度(du)可(ke)以(yi)(yi)達(da)到145Wh/kg。基于(yu)以(yi)(yi)上分析可(ke)以(yi)(yi)知道(dao)鈉(na)電(dian)池常用(yong)負極(ji)材(cai)料(liao)的(de)(de)特性。其(qi)中硬(ying)(ying)(ying)碳(tan)的(de)(de)可(ke)逆容(rong)量（300mAh/g）較(jiao)(jiao)高，層(ceng)間距（0.37-0.42nm）較(jiao)(jiao)大，利(li)于(yu)鈉(na)離子(zi)的(de)(de)脫(tuo)嵌，穩(wen)定(ding)性較(jiao)(jiao)好(hao)，同時工作電(dian)壓也僅有0.1V。

2.3.鈉電池的集流器可以采用低成本的鋁箔

鈉(na)電(dian)池的正負(fu)極(ji)(ji)的集流(liu)(liu)體都(dou)可以(yi)(yi)用鋁(lv)箔。集流(liu)(liu)體主要用于匯集電(dian)池活性物(wu)質產生(sheng)(sheng)的電(dian)流(liu)(liu)從而形成較大的電(dian)流(liu)(liu)。鋰電(dian)池因為(wei)在低電(dian)位下(xia)容易和鋁(lv)發生(sheng)(sheng)反應，因而正極(ji)(ji)集流(liu)(liu)體材(cai)(cai)料(liao)為(wei)鋁(lv)箔，負(fu)極(ji)(ji)集流(liu)(liu)體材(cai)(cai)料(liao)為(wei)銅(tong)箔。但是鈉(na)和鋁(lv)不會形成合金(jin)，所(suo)以(yi)(yi)正負(fu)極(ji)(ji)的集流(liu)(liu)體都(dou)可以(yi)(yi)用鋁(lv)箔。

2.4.鈉電池隔膜可以與鋰電池相同，電解液各異

鈉電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的電(dian)(dian)解(jie)液(ye)和(he)隔(ge)(ge)(ge)膜均具備成熟的量(liang)產技術。電(dian)(dian)解(jie)液(ye)在電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)中起傳導(dao)離子(zi)的作用，其中主要(yao)由溶劑、電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)和(he)其他添(tian)加劑組(zu)成。鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)為(wei)六氟磷酸鋰，而(er)鈉電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)為(wei)六氟磷酸鈉。隔(ge)(ge)(ge)膜主要(yao)起分隔(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)正負極，防(fang)止(zhi)兩極接觸而(er)短路的作用，并且隔(ge)(ge)(ge)膜還需要(yao)支持電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)離子(zi)通過，鈉電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)和(he)鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)均使用PP或者PE隔(ge)(ge)(ge)膜。

3.鈉電池目標市場小動力兩輪車、儲能，市場空間較大

3.1.鈉電池成本低，性能好帶來了產業化優勢

3.1.1.低成本原材料和與鋰離子電池兼容設備利于鈉離子電池降低成本

鈉(na)元(yuan)素的(de)儲量(liang)豐(feng)富，開(kai)采成本低(di)(di)，且集流(liu)體可(ke)以(yi)(yi)使(shi)用(yong)更低(di)(di)價(jia)的(de)鋁箔。目前主(zhu)流(liu)的(de)鋰電(dian)池(chi)原材料鋰資(zi)源總量(liang)有限，成本較(jiao)高。鋰資(zi)源的(de)地殼豐(feng)度(du)僅為0.006%，開(kai)采成本較(jiao)高，而且大多分(fen)(fen)布在澳洲、南(nan)美地區(qu)，國內鋰資(zi)源主(zhu)要靠進口，供應鏈(lian)不安全。鈉(na)資(zi)源地殼豐(feng)度(du)為2.64%，且分(fen)(fen)布廣泛，開(kai)采難度(du)低(di)(di)，成本低(di)(di)。同時，由于鋁制集流(liu)體易與(yu)鋰而不與(yu)鈉(na)發生化學反應，因(yin)此鋰離子電(dian)池(chi)的(de)負(fu)極使(shi)用(yong)的(de)是(shi)高價(jia)的(de)銅箔，而鈉(na)離子電(dian)池(chi)可(ke)以(yi)(yi)在正負(fu)極都可(ke)以(yi)(yi)使(shi)用(yong)更低(di)(di)價(jia)的(de)鋁箔。

鈉(na)(na)電(dian)池的電(dian)解(jie)液(ye)有高導電(dian)性(xing)，低(di)(di)濃度電(dian)解(jie)液(ye)可以降低(di)(di)成本。鈉(na)(na)離子(zi)的斯(si)(si)托克斯(si)(si)半徑(jing)和脫(tuo)溶(rong)劑化能(neng)比(bi)鋰離子(zi)更小，使得使用低(di)(di)濃度電(dian)解(jie)質(zhi)的電(dian)解(jie)液(ye)成為可能(neng)，有效降低(di)(di)電(dian)池成本。同時，鈉(na)(na)電(dian)池的快充性(xing)能(neng)較強，常溫下充電(dian)15分鐘，電(dian)量可達80%以上。

鈉離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)可(ke)(ke)以采用鋰離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)生(sheng)產設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)。鋰離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)生(sheng)產設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)主(zhu)要分(fen)為針對(dui)電(dian)(dian)(dian)極制片工(gong)(gong)序的(de)前端設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)、覆蓋(gai)電(dian)(dian)(dian)芯裝(zhuang)配工(gong)(gong)序的(de)中端設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)和(he)覆蓋(gai)電(dian)(dian)(dian)芯激活化(hua)成、分(fen)容檢(jian)測以及組(zu)裝(zhuang)成電(dian)(dian)(dian)池(chi)組(zu)等工(gong)(gong)藝(yi)的(de)后(hou)端設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)。鈉離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)制造工(gong)(gong)藝(yi)和(he)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)與鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)兼容，只需要對(dui)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)進行升級即可(ke)(ke)用于鈉電(dian)(dian)(dian)池(chi)生(sheng)產，需要投入(ru)的(de)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)成本較低。

3.1.2.鈉離子電池低能量密度下循環次數較高

鈉(na)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在(zai)(zai)高(gao)(gao)低(di)(di)溫(wen)(wen)環境里(li)表(biao)現(xian)更優(you)異。鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在(zai)(zai)寒(han)冷的(de)(de)環境下容(rong)易(yi)(yi)活性降低(di)(di)，比容(rong)量(liang)大幅度下降。但是，鈉(na)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在(zai)(zai)在(zai)(zai)-20℃低(di)(di)溫(wen)(wen)下可以(yi)(yi)放(fang)出(chu)90%的(de)(de)容(rong)量(liang)，在(zai)(zai)-40℃低(di)(di)溫(wen)(wen)下可以(yi)(yi)放(fang)出(chu)70%的(de)(de)容(rong)量(liang)，在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)80℃時仍然可以(yi)(yi)正常循環充放(fang)電(dian)(dian)(dian)使用。鈉(na)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)安全性能較高(gao)(gao)，可以(yi)(yi)有效(xiao)降低(di)(di)存儲和運輸(shu)成(cheng)本。鈉(na)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在(zai)(zai)過充、過放(fang)、短路、針刺等(deng)測試中不(bu)起(qi)火、不(bu)爆炸。鈉(na)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)熱失控溫(wen)(wen)度更高(gao)(gao)，在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境下容(rong)易(yi)(yi)因為鈍化(hua)、氧化(hua)而不(bu)自(zi)燃。而且(qie)鈉(na)鹽電(dian)(dian)(dian)解質的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學窗口較大，電(dian)(dian)(dian)解質在(zai)(zai)參與反應的(de)(de)過程中分解的(de)(de)可能性更低(di)(di)，電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)系統的(de)(de)穩定性更高(gao)(gao)。鈉(na)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)穩定性對存儲和運輸(shu)的(de)(de)要求較低(di)(di)，可以(yi)(yi)有效(xiao)降低(di)(di)成(cheng)本。

鈉(na)離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)(mi)度(du)較(jiao)低，但低能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)(mi)度(du)下循環次(ci)數(shu)(shu)較(jiao)高(gao)(gao)。和其他(ta)高(gao)(gao)能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)(mi)度(du)的(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)相(xiang)比，鈉(na)離(li)子體積更大，質量(liang)更重。目(mu)前(qian)鈉(na)離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)(mi)度(du)大約(yue)為70-200Wh/kg，而(er)鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)(mi)度(du)大約(yue)為150-350Wh/kg，其中磷酸鐵鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)(mi)度(du)偏低，約(yue)為150-210Wh/kg，而(er)三元鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)(mi)度(du)較(jiao)高(gao)(gao)，約(yue)為200-350Wh/kg。循環次(ci)數(shu)(shu)方面，鈉(na)離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)循環次(ci)數(shu)(shu)與能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)(mi)度(du)存在負相(xiang)關(guan)關(guan)系，低能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)(mi)度(du)下一(yi)般出現(xian)高(gao)(gao)循環次(ci)數(shu)(shu)，高(gao)(gao)能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)(mi)度(du)下對應低循環次(ci)數(shu)(shu)。

3.2.市場定位小動力、兩輪車和儲能市場，未來市場空間較大

鈉(na)離子電(dian)(dian)池未(wei)來(lai)產業(ye)化領(ling)域(yu)看點在儲(chu)(chu)能(neng)電(dian)(dian)池、小(xiao)動力(li)車、電(dian)(dian)動二(er)(er)輪(lun)車等領(ling)域(yu)。性(xing)能(neng)表現上，鈉(na)離子電(dian)(dian)池性(xing)能(neng)介于傳(chuan)統(tong)鉛(qian)(qian)酸電(dian)(dian)池和鋰電(dian)(dian)池之間，寧德時代2021年(nian)7月分布的(de)第一代鈉(na)離子電(dian)(dian)池單(dan)體能(neng)量(liang)密度(du)達(da)到160Wh/kg，已(yi)經接近磷酸鐵(tie)鋰電(dian)(dian)池的(de)能(neng)量(liang)密度(du)。根據中科海(hai)鈉(na)和中國儲(chu)(chu)能(neng)網(wang)的(de)測算，1wh鋰電(dian)(dian)成本為0.43元(yuan)，鈉(na)電(dian)(dian)則為0.29元(yuan)，鉛(qian)(qian)酸電(dian)(dian)池成本為0.40元(yuan)。考(kao)慮到鈉(na)離子電(dian)(dian)池的(de)性(xing)能(neng)，我們預計未(wei)來(lai)鈉(na)離子電(dian)(dian)池產業(ye)化替(ti)代的(de)領(ling)域(yu)為電(dian)(dian)動二(er)(er)輪(lun)車以及(ji)對(dui)于高能(neng)量(liang)密度(du)沒(mei)有高要求的(de)儲(chu)(chu)能(neng)電(dian)(dian)池、小(xiao)動力(li)車等領(ling)域(yu)。

我們預計2025年(nian)鈉(na)離子(zi)電(dian)(dian)池市場(chang)規模(mo)為398億元(yuan)，2022-2025年(nian)年(nian)復合增速(su)超300%，市場(chang)需(xu)(xu)求(qiu)直接從21年(nian)0GWh增長到25年(nian)的73.50GWh。其(qi)中，電(dian)(dian)動二輪車領域，鈉(na)離子(zi)電(dian)(dian)池需(xu)(xu)求(qiu)規模(mo)從2021年(nian)的0GWh增長到2025年(nian)的10.63GWh；儲(chu)能領域，鈉(na)離子(zi)電(dian)(dian)池需(xu)(xu)求(qiu)規模(mo)從2021年(nian)的0GWh增長到2025年(nian)的48.74GWh；純電(dian)(dian)A00領域，鈉(na)離子(zi)電(dian)(dian)池需(xu)(xu)求(qiu)規模(mo)從2021年(nian)的0GWh增長到2025年(nian)的14.13GWh。

4.各公司共同推進鈉電池產業化發展

4.1.海外：歐美和日本是鈉電池發展的主要推動國家

Faradion：全球第一家專注鈉離子電池產業化的企業

成(cheng)立于2011年的(de)(de)英國Faradion是全球第一家(jia)專注鈉(na)(na)離子電(dian)池(chi)(chi)產業(ye)化的(de)(de)企業(ye)。公司(si)對鈉(na)(na)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)研究主要看重成(cheng)本和能量(liang)(liang)(liang)密度(du)，擁有(you)(you)21項(xiang)鈉(na)(na)電(dian)池(chi)(chi)開(kai)(kai)發專利。其研發的(de)(de)原型電(dian)池(chi)(chi)能量(liang)(liang)(liang)密度(du)約(yue)為(wei)140Wh/kg，在80%放(fang)電(dian)深度(du)下循(xun)環壽命約(yue)為(wei)1000次，設(she)計(ji)的(de)(de)10Ah軟(ruan)包電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)能量(liang)(liang)(liang)密度(du)為(wei)155Wh/kg。公司(si)積極與(yu)同行業(ye)公司(si)開(kai)(kai)展合(he)作，2021年公司(si)與(yu)Phillips 66(NYSE:PSX)啟動技術合(he)作，開(kai)(kai)發低成(cheng)本和高性(xing)能負極材料的(de)(de)鈉(na)(na)離子電(dian)池(chi)(chi)，同年與(yu)電(dian)池(chi)(chi)制造商AMTE Power合(he)作，可以(yi)利用AMTE Power現有(you)(you)的(de)(de)電(dian)池(chi)(chi)制造設(she)施。

Natron Energy：高循環次數鈉電池的領先者

成立于2012年的(de)(de)美國Natron Energy于2022年宣(xuan)布開(kai)始在密(mi)歇根(gen)州(zhou)的(de)(de)Clarios國際工(gong)(gong)廠大(da)規模生產鈉離子電池(chi)，并計劃于2023年上市。該公(gong)司研發的(de)(de)鈉電池(chi)能(neng)量密(mi)度較(jiao)低，大(da)約為50Wh/L，但是循環次(ci)(ci)數(shu)較(jiao)高，大(da)約為50,000次(ci)(ci)，快(kuai)充性能(neng)優秀，在八分鐘內(nei)可以快(kuai)速(su)充電到99%，因(yin)而主(zhu)要應用于工(gong)(gong)業電力(li)和儲能(neng)。

ASAHI CARBON：起家于碳黑產品，涉足鈉電池負極材料

成立(li)于1951年的日本ASAHI CARBON主要營業范圍為(wei)碳(tan)黑(hei)產品(pin)的開(kai)發(fa)(fa)、生產與銷售。公(gong)司目前加速推動鈉離子電池負(fu)極材料的研發(fa)(fa)，將(jiang)碳(tan)黑(hei)與氧(yang)化鋁復合，并使用結(jie)合力高(gao)的聚(ju)酰亞胺做為(wei)黏合劑(ji)，成功(gong)制造出具有高(gao)穩定性、高(gao)可逆容量的負(fu)極材料，其(qi)可逆容量達到357mAh/g。

4.2.中國：創業公司和老牌電池公司共同推動頂尖技術研發

4.2.1.創業公司多由研究所人員成立，布局鈉電池產業鏈

中科海鈉：國內首家鈉離子電池創業公司

2017年國內首(shou)(shou)家鈉(na)(na)(na)離(li)(li)(li)子電(dian)(dian)(dian)池創(chuang)業公(gong)司中(zhong)(zhong)科(ke)海(hai)鈉(na)(na)(na)成(cheng)立(li)，布局鈉(na)(na)(na)電(dian)(dian)(dian)池的量產進程。該公(gong)司的核心(xin)成(cheng)員來自中(zhong)(zhong)國工程院、中(zhong)(zhong)國科(ke)學院物理(li)研究所等機構，擁有20多項(xiang)鈉(na)(na)(na)離(li)(li)(li)子電(dian)(dian)(dian)池核心(xin)發明專利(li)。中(zhong)(zhong)科(ke)海(hai)鈉(na)(na)(na)和華(hua)陽股份(fen)合(he)作(zuo)研發并于(yu)2021年6月28日投運的1MWh鈉(na)(na)(na)離(li)(li)(li)子儲能電(dian)(dian)(dian)池系統成(cheng)功入(ru)選國家能源(yuan)局發布2021年度能源(yuan)領域首(shou)(shou)臺（套）重大技術裝備項(xiang)目名單(dan)，此系統可以達到145KW/h的能量密(mi)度，4500次循環次數(shu)。中(zhong)(zhong)科(ke)海(hai)鈉(na)(na)(na)和華(hua)陽股份(fen)子公(gong)司發起的1GWh鈉(na)(na)(na)離(li)(li)(li)子Pack電(dian)(dian)(dian)池生(sheng)產線(xian)(xian)，預計2022年投產，該生(sheng)產線(xian)(xian)成(cheng)本約為0.36-0.4元/Wh。同時中(zhong)(zhong)科(ke)海(hai)鈉(na)(na)(na)與(yu)三峽(xia)能源(yuan)、三峽(xia)資本及安徽省(sheng)阜陽市(shi)人民政府達成(cheng)合(he)作(zuo)，將合(he)作(zuo)建設(she)全球(qiu)首(shou)(shou)條鈉(na)(na)(na)離(li)(li)(li)子電(dian)(dian)(dian)池規模化(hua)量產線(xian)(xian)。該產線(xian)(xian)規劃產能5GWh，分(fen)兩期(qi)建設(she)，一期(qi)1GWh將于(yu)2022年正式(shi)投產。

無(wu)負(fu)極鈉電(dian)池的循環(huan)性能(neng)和(he)能(neng)量(liang)(liang)密(mi)度都得到了提(ti)升(sheng)。今年6月，中科海鈉的創始人(ren)之一胡勇勝研(yan)究(jiu)員在Nature Energy上發表了關(guan)于無(wu)負(fu)極鈉電(dian)池的研(yan)究(jiu)，其(qi)能(neng)量(liang)(liang)密(mi)度超過200Wh/kg。通過在鋁集電(dian)器(qi)和(he)含(han)硼電(dian)解質(zhi)上引入石墨碳涂層(ceng)可以(yi)實(shi)現可逆和(he)均勻(yun)的鈉沉積層(ceng)，使得Na電(dian)池的循環(huan)壽(shou)命(ming)達到260次，能(neng)量(liang)(liang)密(mi)度超過200Wh/kg。

納創新能源：正極材料和電解液量產化公司

納創新能源是2018年(nian)(nian)由上(shang)海交通大(da)學講席(xi)教(jiao)授(shou)馬(ma)紫(zi)峰帶領(ling)成(cheng)立的鈉(na)(na)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)技術研發(fa)公(gong)司(si)。馬(ma)紫(zi)峰教(jiao)授(shou)于2012年(nian)(nian)已成(cheng)立鈉(na)(na)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)研發(fa)團(tuan)隊(dui)，該團(tuan)隊(dui)于2015年(nian)(nian)發(fa)布(bu)全(quan)球(qiu)(qiu)首臺鈉(na)(na)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)儲(chu)能裝置，2019年(nian)(nian)建成(cheng)全(quan)球(qiu)(qiu)首條(tiao)噸級鐵(tie)酸鈉(na)(na)基正(zheng)極材料(liao)(liao)生產線(xian)，2021年(nian)(nian)發(fa)布(bu)全(quan)球(qiu)(qiu)首套(tao)鈉(na)(na)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)-甲(jia)醇重整制氫綜(zong)合能源系統。2022年(nian)(nian)鈉(na)(na)創新能源擬(ni)將完(wan)成(cheng)3000噸正(zheng)極材料(liao)(liao)和5000噸電(dian)(dian)(dian)解液的投產。預計在未來的3-5年(nian)(nian)內，公(gong)司(si)將建設8萬噸正(zheng)極材料(liao)(liao)和配套(tao)電(dian)(dian)(dian)解液生產線(xian)。

4.2.2.產業鏈公司加速鈉電池研發和量產

傳藝科技：即將開始鈉電池中試線投產

傳(chuan)藝科技技術團隊多年聚焦鈉電(dian)(dian)池(chi)，有(you)將(jiang)近10年的研(yan)發儲備投入且2022年即將(jiang)開始(shi)投產(chan)中試(shi)(shi)(shi)線。公司針對鈉電(dian)(dian)池(chi)的核(he)心技術環節-正極材(cai)料(liao)環節，已經研(yan)發出兩款正極材(cai)料(liao)，其中一款能量密(mi)度可以達到145Wh/Kg左右(you)。公司擬于(yu)2022年10月27日在高郵市(shi)舉辦“傳(chuan)藝鈉電(dian)(dian)中試(shi)(shi)(shi)典禮、傳(chuan)藝鈉離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)研(yan)究院揭牌儀式、傳(chuan)藝鈉離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)產(chan)品(pin)發布會”，并即將(jiang)開始(shi)進行中試(shi)(shi)(shi)線投產(chan)，預計2GWh一期鈉離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)項目將(jiang)于(yu)2023年投建，第二期會有(you)8GWh項目視市(shi)場需(xu)求投產(chan)。

寧德時代：開發了AB電池系統

作為老牌(pai)的動力電池公司，寧(ning)德(de)時代(dai)(dai)在研發(fa)(fa)鈉電池的過程中有良好的技術和設備基(ji)礎。2021年(nian)7月(yue)29日，寧(ning)德(de)時代(dai)(dai)以線上發(fa)(fa)布(bu)會的形式(shi)發(fa)(fa)布(bu)了第一(yi)代(dai)(dai)鈉離(li)子電池，該電池能(neng)(neng)量密度達到了160Wh/kg，在系統集(ji)成(cheng)效率方面，也可以達到80%以上。同時寧(ning)德(de)時代(dai)(dai)表示下一(yi)代(dai)(dai)鈉離(li)子電池能(neng)(neng)量密度將突破200Wh/kg，公司計劃于2023年(nian)形成(cheng)基(ji)本產業鏈。

新技(ji)術不(bu)斷(duan)發(fa)展，提(ti)升鈉(na)電(dian)(dian)(dian)(dian)池的性能(neng)。2021年(nian)12月21日，寧(ning)德(de)時代(dai)董事長曾(ceng)毓群(qun)在高工鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)年(nian)會上表示(shi)，寧(ning)德(de)時代(dai)開(kai)發(fa)了AB電(dian)(dian)(dian)(dian)池系(xi)統，即鈉(na)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池與(yu)鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池兩(liang)種電(dian)(dian)(dian)(dian)池按一定比例進(jin)行(xing)混搭，可以彌補鈉(na)電(dian)(dian)(dian)(dian)池能(neng)量密度低的缺點(dian)。