寧德時代即將推出的鈉離子電池，到底什麼來頭？_風聞

來源：百靈研究  2021-5-26

2021年5月21日，寧德時代董事長曾毓羣在股東大會上透露，將於2021年 7 月左右發佈鈉離子電池。

對科研界來説，鈉離子電池並不是一個新生事物。

2010年前後，就在鋰離子電池深刻改變社會生活之際，科研界就已經注意到鋰資源的匱乏以及全球分佈嚴重不均的問題。2011年，全球首家專注鈉離子電池工程化的英國FARADION公司率先成立，之後在全世界範圍內鈉離子電池公司雨後春筍般如約而至。

目前國內外有近****二十家企業對鈉離子電池進行產業化相關佈局，主要包括英國FARADION公司、美國Natron Energy公司、美國Aquion Energy公司、法國NAIADES計劃團體、日本岸田化學、松下、三菱以及我國的中科海鈉、鈉創新能源、星空鈉電等公司。其中歐洲因其鋰、鈷等重要鋰電上游資源缺乏，相對重視鈉離子電池的發展。

本文深度分析了鈉離子電池的發展背景、技術路線、產業化情況、產業鏈、產業化成本。

1. 鈉離子電池發展背景

1.1 鋰電池核心鋰礦資源分佈不均

全球已探明鋰資源儲量約6200萬噸，其中南美三國阿根廷（23.87%）、玻利維亞（14.52%）、智利（13.71%）佔比超過一半。**中國雖鋰資源探明儲量排名靠前，但85%以上分佈在西部高海拔山區和鹽湖地區，以礦石型和滷水型兩種資源為主，存在鋰資源品位低、分離難度大、開採成本高等問題，總體進口依賴度高。**天齊鋰業、贛鋒鋰業、寧德時代等為代表的企業積極在南美洲、大洋洲佈局鋰礦資源，但受限於當地不穩定的營商環境，針對鋰資源短期內的需求上漲，解決鋰資源對外依賴度高問題迫在眉睫。

1.2 非鋰電池體系逐步受到關注

在潛在替代元素中，基於鈉、鎂、鋁、鉀等設計的電池在性能上無法與鋰離子電池相媲美，這也造成長時間內科研和產業界關注的重點都集中在鋰離子電池體系中。隨着鋰離子電池體系的技術趨於完善以及鋰資源問題日益凸顯，各類非鋰電池體系逐漸受到關注。其中，鈉離子電池憑藉相對優異的性能以及鈉元素較高的地殼丰度帶來潛在BOM成本優勢，成為關注熱點。

鈉離子電池20世紀70年代被首次被提出，之後近30年研究處於停滯狀態。

雖然鈉元素在元素週期表內是僅次於鋰的鹼金屬元素，理化性質相似，但較大的離子質量和離子半徑造成鈉離子電池的****體積和質量能量密度僅為鋰離子電池的一半左右，也阻礙了其發展。

隨着領域對電池的需求逐漸增加，針對部分對於能量密度的需求不明顯的固定應用場景，鈉離子電池體系的適配重新被關注。近10年來，鈉離子電池相關的新增學術論文和專利數持續增加，2019年全球鈉離子電池相關學術論文發文數超過3500篇，針對鈉基電池體系、關鍵電極材料以及反應機理表徵方面進行重點突破，探尋可以發揮鈉離子電池自身特性和優勢的體系。

2. 鈉離子電池技術路線及產業化情況

目前國內外有近二十家企業對鈉離子電池進行產業化相關佈局，主要包括英國FARADION公司、美國Natron Energy公司、美國Aquion Energy公司、法國NAIADES計劃團體、日本岸田化學、松下、三菱以及我國的中科海鈉、鈉創新能源、星空鈉電等公司。其中歐洲因其鋰、鈷等重要鋰電上游資源缺乏，相對重視鈉離子電池的發展。

各國產業化的鈉離子電池體系存在較大差異，目前無相對明確清晰的路線：

電池體系主要包括水系電池和有機體系電池；

正極材料主要包括層狀銅鐵錳和鎳鐵錳三元氧化物材料、聚陰離子型化合物氟磷酸釩鈉和普魯士藍類材料等；

負極材料體系主要包括軟碳、硬碳以及軟硬複合無定形碳等；

電解液體系主要包括有機溶劑電解液和凝膠聚合物電解液。

各路線主要針對鋰離子電池成本和安全性兩大痛點問題謀求差異化發展，產業化產品參數、優勢以及不足如下圖：

目前，部分鈉離子電池體的產品處於產業化前期，但產品性能、成本控制以及適配應用場景有待進一步檢驗。國內代表企業中科海鈉曾於2021年3月宣佈完成億元級A輪融資，投資方為梧桐樹資本，融資將用於搭建年產能2000噸的鈉離子電池正、負極材料生產線。

中科海鈉推薦的產品特性如下，供參考：

產品類型：軟包電池、圓柱電池；

工作電壓: 3.2 V；

工作温度: −20度 ~ 55度；

循環性能≥ 2000 cycles @ 80%；

質量能量密度≥ 120 Wh/kg；

倍率性能: 3C充放電容量保持率≥85%；

存儲性能: 滿電態室温存儲30天，容量保持率≥95%，容量恢復率≥ 99%。

3. 產業鏈及核心材料體系

產業鏈如下圖：

圖片來源：carbontech

核心材料之一的正極材料，目前已經報道過上百種可能的體系，但都不成熟。

負極體系同樣存在多種技術路線。

中科海鈉產品主要材料體系如下

正極：銅鐵錳基正極材料，克容量:100 mAh/g，顆粒尺度:D50=10 μm；

負極：無煙煤基負極材料，克容量:240 mAh/g，顆粒尺度:D50=5 μm；

鈉鹽：NaPF6；

溶劑：EC-DEC-添加劑。

4. 產品成本結構及對比

以中科海鈉數據為例，按照等容量軟包電池成本分析，鈉離子電池BOM理論成本比鋰離子電池低30%。但現階段，與鐵鋰等成熟鋰離子電池相比，鈉離子電池體系由於工藝不成熟、研發設備攤銷大以及產品一致性等問題，造成生產成本難以控制，BOM成本優勢難以發揮，性能和價格均處於劣勢。

5. 鈉離子電池應用場景

鈉離子電池體系介於鋰離子電池和鉛酸電池

由於體系能量密度低，在安全性上較同類別的鋰離子電池體系具備一定優勢，在以下對電池能量密度需求小的場景中具備應用潛力：

5.1 分佈式電網儲能

針對西藏、青海、新疆等人口密度低、地質環境差的地區，建設電網難度大、成本高，以儲能電池搭配可再生能源發電的方式，是解決當地用電需求的理想解決方案。同時對於東南亞、非洲等電網基礎設施差的區域，該解決方案具備海外市場需求。

5.2工程機械/低速類電源

對於叉車等工程機械設備，電動化是必然發展趨勢。現階段電動工程機械以鉛酸電池為主，鋰離子電池為輔。對於電動工程機械，由於需要配重，對能量密度需求較小，同時鈉離子電池相較於鉛酸電池具備鋰離子電池相當的快充和低温性能，可擴展電動機械的應用場景，具備應用潛力。

5.3 通信基站、監控攝像頭等固定設施電源

現階段該類設施電源以鐵鋰電池和鉛酸電池應用為主，鈉離子電池將提供更多的選擇空間。

中科海鈉近年逐步在做產業化嘗試，主要路徑及節奏如下圖：

其已經完成的產業化示範應用項目主要包括：電動自行車、家庭儲能櫃、低速汽車和儲能。

6. 小結

總體而言，鈉離子電池目前處於產業化初期，在未來相當長時間內難以與鋰離子電池直接抗衡，更可能承擔補充/備選角色。且由於其性能特性差異，其應用場景更可能非鋰電池主流應用領域，如低速電動車、部分儲能、工程機械、基站通信備用電源等領域。

鈉離子電池體系路線多樣，**目前尚無統一的標準體系及第三方檢測認證機構，性能參數需要具體甄別判斷。**安全性和低成本是技術路線選擇的核心指標，安全性方面需要規避各類電極材料或反應機理涉及鈉單質或金屬的技術路線，低成本方面不能僅參考BOM成本，需要根據實際生產成本分析核算技術路線未來的降本空間。具體有待進一步觀察。