国家战略：钠离子电池异军崛起

钠离子电池继续升温，正在异军崛起。

3月22日，《十四五新型储能发展实施方案》正式印发。国家正式提出研究开展钠离子电池等新一代高能量密度储能技术试点示范。

这并不是钠离子电池第一次进入决策者视野。早在2021年8月25日，工信部答复政协第十三届全国委员会第四次会议第4815号（工交邮电类523号）提案称，将适时开展钠离子电池标准制定；将组织有关标准研究机构适时开展钠离子电池标准制定，并在标准立项、标准报批等环节予以支持。

2021年，科技部提出将在“十四五”期间实施“储能与智能电网技术”重点专项，并将钠离子电池技术列为子任务，以进一步推动钠离子电池的规模化、低成本化，提升综合性能。

由此可以预测的是，作为锂离子电池之外的一种新型电化学储能技术路线，钠离子电池将在“十四五”期间大放异彩，迎来产业化的春天。“新型储能资本”预测，在政策和资本的扶持下，2022年将成为钠离子电池的元年。

钠离子产业化为何提速

回顾历史，钠离子并不是新的电池技术路线，但在2021年之前，钠离子电池并未受到足够的关注。

1979 年法国的科学家Armand 提出了“摇椅式电池”的概念，由此开启了锂离子和钠离子电池的研究。锂离子电池产业由于材料体系相对成熟，随着日本的突破性研发和韩国的快速产业化，锂电子电池已经成为世界级产业。

但钠离子的材料体系发展相对较慢，再加上其性能不及锂电子电池，所以钠离子电池在2021年之前，始终未能形成规模，属于产业化前期的新兴的mini行业。

但锂电池行业的原材料上涨加速了钠离子电池的产业化进度。2021年由于锂电池快速的发展，作为电池正极材料的--电池级碳酸锂供不应求，价格突然暴涨。根据行业统计，从2021年1月的不到10万元/吨，到一年之后2022年2月份达到50万元/吨。原材料价格持续上涨，但短期内难以通过价格上涨传导给终端用户，导致下游电芯企业不堪重负。

锂资源全球分布的不均匀，中国锂原材料对外依赖程度高，加剧了锂电行业的供应安全焦虑。中国锂资源储量虽位居全球第六，但是以青藏高原的盐湖卤水为主，优质硬岩锂矿相对稀缺。这导致中国锂盐厂原材料高度依赖进口。

根据中金证券的测算，2020年国内约74%锂盐供给的原材料来自进口澳矿，原材料供给对外依赖程度高且供给来源高度集中。因此，基于原材料供给稳定性的考虑，国内的电池厂也有动力寻找锂资源的替代选项。

相比之下，钠资源在价格和供给方面有明显的优势，是很好的替代选项。

首先，价格更低。截止3月23日，国内电池级碳酸锂（99.5%）市场主流报价区间在51.4-52.0万元之间，均价稳至51.75万元/吨；而钠的价格仅在17000元/吨左右。

因此，由于材料体系的差异，钠离子电池在正极、负极、电解液、集流体等原材料方面均可不同程度地实现降本。根据中科海纳估计，Gu-Fn-Mn基钠离子电池原材料成本仅0.29元/Wh，相比磷酸铁锂（0.43元/wh）具有明显的成本优势，预计实际原材料成本将相对磷酸铁锂/石墨体系锂电池降低30%-40%。

其次，供给更安全。钠资源非常丰富，其在地壳中的丰度位于第 6 位，钠资源的地壳丰富是锂资源的423倍。钠分布于全球各地，完全不受资源和地域的限制，不像锂资源那样主要集中分布在南美和澳洲。2020年我国钠资源产量占全球总量的22%，供应充足稳定。

图1 全球钠资源分布情况

材料、特性和应用场景分析

与锂电子电池一样，钠离子电池也是二次电池。

从工作原理来看，钠离子电池在充电时，Na+从正极脱出，经电解液横穿隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态；放电过程则与之相反，Na+从负极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入正极材料中，使正极恢复到富钠态。理想的充放电情况下，Na+在正负极材料间的嵌入和脱出不会破坏材料的晶体结构，充放电过程发生的电化学反应是高度可逆的。

从材料体系来看，钠离子电池同样主要由正极、负极、隔膜、电解液组成，但材料选择不大一样。

正极材料主要有氧化物类、普鲁士蓝类和聚阴离子类三大类材料，目前中科海钠、钠创等企业采用了O3层状结构氧化物体系，宁德时代选用了能量密度更高但合成较为困难的普鲁士蓝体系，其能量密度可达160 Wh/kg，通过对材料体相结构进行电荷重排，解决了容量在循环过程中快速衰减的问题；众钠能源和高博能源都采取了聚阴离子材料，其优点是比前两种材料都便宜。

从负极材料来看，因钠离子难以像锂离子般在石墨间自由穿梭，锂电池常用的石墨负极难以应用在钠电池上。目前钠电池负极材料主要有碳材料和钛氧化物两大类。其中，宁德时代采用的硬碳材料可让大量的钠离子储存和快速通行，克容量可达到350mAh/g以上且具备优异的循环性能；中科海钠试着用过软碳材料，但最终选择了硬碳材料。

在电解液方面，由于钠离子电池和锂离子电池的工作机理以及电解液体系相近，因此钠电池电解液的开发可以遵循锂离子电池的经验和思路；但同样需要针对钠离子的自身特点开展研究和开发。为此，宁德时代开发了适配钠电池正负极材料的独特电解液体系，溶剂方面，锂电池的溶剂均可与钠电池兼容；溶质方面，钠电池中溶质浓度要求更低，钠盐更换为NaPF6、NaClO4等。

此外，在隔膜方面，钠电池隔膜与锂电池基本没有区别，主要包括聚乙烯和聚丙烯等。

从电池性能来讲，钠离子电池独具特点：安全性高，高低温性能优异，钠离子电池可以在-40℃到80℃的温度区间正常工作，-20℃的环境下容量保持率接近 90%，高低温性能优于其他二次电池；倍率性能好，快充具备优势，充电时间只需要10分钟左右，目前量产的三元锂电池即使是在直流快充的加持下，将电量从 20%充至80%通常需要30分钟的时间，磷酸铁锂需要45分钟左右。

从能量密度来看，钠离子电池的能量密度范围为100-160Wh/kg，高于铅酸电池的 30-50Wh/kg，低于磷酸铁锂电池的 120-200Wh/kg。

因此，“新型储能资本”认为，它的特性也决定了它的应用场景将集中在储能、低速两轮车三轮车和低速电动车领域，去逐步取代铅酸电池和部分取代磷酸铁锂电池和锰酸锂电池原有的市场。

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