众为观点 ——产业化提速，钠离子电池能否驶入发展快车道？

早在1870年，Jules Verne在其科幻名作《海底两万里》中描绘了“鹦鹉螺”号潜艇用钠电池作为动力来源的构想——通过钠和汞制成的二次电池来提供动力，汞不会损失，而钠则可以从大海中源源不断提取。

而如今科幻照进现实，钠离子电池近来不断传出产业化提速的消息，目前国内外已有超过三十家企业在进行钠离子电池研发及产业化布局，年初宁德时代就宣布与奇瑞联合推出钠电池品牌“ENER-Q”，将钠电池上马奇瑞车型。再加上锂价高企，广泛分布且低成本的钠再度受到重视。钠离子电池作为“后起之秀”有哪些优点？在锂电成本回调下，是否还有竞争优势？又该如何寻找自身最佳的产业化落地方向？

众为资本扎根产业之中，坚持“科技+产业”的投资方向，长期关注新能源领域的创新机会。在创投市场已迈向核心科技创新的新时代，我们期待钠离子电池创新企业突破产业化瓶颈，推进新一代电池技术迎来“iphone时刻”。

01 望“锂”兴叹，资源、成本优势下钠电池热度再起

钠离子电池作为一种电化学储能技术，它同当前应用广泛的锂电池几乎同期起步，发展历史可以追溯到20世纪60年代。早在1968年，就有科学家通过将钠金属嵌入到空气中的氧化钴和铁中来制备钠离子电池，并在实验中获得了一定的电化学性能。1980年代初期，日本科学家Okada等人进一步提出了钠离子电池的概念，并成功制备了首个钠离子电池原型。此后，美国、欧洲等国家的科学家也陆续加入到钠离子电池的研究中，并取得了一定的进展。

图例：数据来自智享新动力

但由于早期的钠离子电池电化学性能不理想，加之当时产业内技术能力不足，活泼的钠元素给材料制备、电芯组装带来的技术性难题很难解决，市场逐渐将重心偏移到量产难度更低的锂离子电池。日本索尼于1991年率先将锂离子电池投入市场，正式开启锂电池商用时代。

近年来，随着全球对新型清洁能源技术的需求不断增长，锂电池作为目前最为成熟和广泛应用的电池技术之一，已经在电动车、智能手机、笔记本电脑等领域中得到了大量应用。

但由于全球锂资源的分布和储量存在着较大的不均衡性，加之电动汽车等锂电下游领域的高速发展，锂资源供给面临着日益紧张的局面；水涨船高下，行业也苦“锂价”久矣，这些矛盾的出现，间接推动了钠离子电池被产业内重拾关注。

全球锂资源地壳丰富度仅0.0065%，且75%分布于南美。相比之下，钠资源地壳丰富度达2.75%，资源充裕、易于获得。钠离子电池的电极材料主要采用廉价的钠盐，海水、盐矿都含有丰富的钠元素资源，钠离子电池具有较好的资源可持续性。

目前，钠离子电池在性能和应用方面也已经取得了一定的进展，可以满足一些对电池成本和资源可持续性要求较高的应用场景需求。

图例：数据来自智享新动力

并且，钠离子电池除了自身安全性高、低温性能好、充电速度快、应用场景广泛等优势外，其研究和发展对于锂资源相对匮乏的国家来说具有更为重要的国家能源安全和国防安全意义。

随着动力电池原料锂的紧俏，富含锂矿的国家意图争夺锂资源定价权，阿根廷、智利、玻利维亚还欲推动建立“锂三角欧佩克”。而我国锂资源相对匮乏，分布不均，且多为盐湖卤水型锂矿，开采难度较大，加之开采技术和生产能力有限，中国的锂资源储量难以满足国内的需求，导致锂矿类产品进口量不断上升。钠离子电池发展在一定程度上可以帮助中国摆脱对国外锂资源的依赖，未来能源安全问题将不再“受制于锂”。

02 探索深水期，材料体系协同助力技术突破

中国作为全球最大的锂电池生产国，经过多年实践发展，锂电池生产工艺与技术积累远超海外。而钠电的电化学原理、生产工艺与锂电高度相似，其正极材料和电芯制备都可以沿用锂电产线，这也是中国钠电产业发展迅猛的主要推力之一，其产业化进度、技术能力已经处于全球领先水平，早在2021年7月，宁德时代就正式发布了第一代钠离子电池。电芯单体能量密度已达160Wh/kg，为当时的全球最高水平。

但相较于锂电池行业成熟的产业链和市场格局，行业人士指出目前钠离子电池整体尚处于摸索前进的深水期和市场导入早期。具体来看，钠电产业化发展核心在于正极材料、负极材料、电解液等单体材料发展，最佳材料配方组合寻找，以及BMS技术成熟上。

1 正极材料

正极在电池充放电过程中扮演着关键角色，正极材料中的多价态金属通过氧化还原反应释放能量，推动Na+从正极脱离并嵌入到负极，同时也发生了电子损失。为了维持电荷平衡，电子的补偿电荷会通过外电路转移到负极。在放电时，上述反应则完全相反。因此，正极材料的选择非常重要，直接关系到电池的能量密度、循环寿命和倍率性能等关键性能指标。

可以说，正极材料在钠电池体系中决定着电池性能上限，是需首要攻克的关键材料。在选择正极材料时需要考虑多个因素，包括具有较高的氧化还原电势和质量比容量、体积比容量，以及良好的电解液兼容性以及材料结构稳定程度，以保证电池具有较长的循环寿命。此外，正极材料还需要具有合适的钠离子扩散通道和较低的离子迁移势垒，以降低电池内阻，提升充放电倍率的同时，减缓电池发热问题，提升电池整体安全性能。高能量转换效率和能量保持率也是正极材料的选择标准。此外，正极材料还需在空气中保持结构稳定，安全无毒、原材料成本低廉、容易制备等特性也是在生产制备、应用导入阶段需要被考量的材料属性。

目前钠电池有层状氧化物、聚阴离子、普鲁士蓝三种正极材料路线，各路线都有其明显的优势和劣势。

图例：信息整理自张平《钠离子电池储能技术及经济性分析》，胡胜勇《钠离子电池科学与技术》，能源学人，国海证券研究所

层氧材料与三元材料高度相似，为早期行业内选择最多、产业化进程最快的材料路线，现其基本性能可满足A00级电动车、二轮车等动力场景需求，层氧钠电正极材料在能量密度、可逆比容量、倍率性能等性能指标上是三种材料体系内最佳，但循环性能仍需提升，大储应用方向受限。层状氧化物的制备工艺主要为固相法、液相法，目前主流厂商都趋向于选择单晶材料。

聚阴离子理论循环寿命可达万次以上，是最适合应用于大储场景的钠电材料方案。材料路线上可以分为磷酸盐和硫酸盐体系，两者都处在中试验证到量产阶段，硫酸盐体系的产业化进展更快。得益于聚阴离子体系优秀的循环性能，聚阴离子材料成熟后有望在储能领域大放光彩。目前，复合磷酸盐体系的聚阴离子材料方案（焦磷酸铁钠+磷酸铁钠），在成本、能量密度、导电性等方面一定程度上弥补了单一磷酸盐材料的缺陷，成为业内各家新的磷酸盐材料方向。

普鲁士蓝/白是理论上成本最低的钠电正极材料，但由于材料吸水问题严重，氰化物毒性问题没有被完全解决，仍处于产业化早期阶段。具体而言，普鲁士蓝/白的倍率性能和循环性能比较优秀，但普鲁士蓝/白制备过程中，材料中的结晶水难以去除，容易导致在生产、运输、存储阶段有吸水的隐患，严重影响其性能，目前还没有企业通过低成本方式在量产中去除/降低水含量。此外，普鲁士蓝/白在体积能量密度及氰化物热失控风险方面也存在一定缺陷。

2.负极材料

图例：信息整理自吴羽电池材料株式会社，国泰君安证券研究

负极材料的生产工艺路线长，有较高的难度，早期仅日本公司可乐丽实现量产，价格较高，但材料制备技术难点在2022年左右被国产厂商陆续突破。硬碳的原材料选择对于制备出高性能的硬碳材料至关重要，目前市场上的主流原材料包括生物质基、树脂基和沥青基。其中，以生物质基作为原材料生产的硬碳最为成熟，以椰壳、竹子为代表，生物质来源也多种多样，但生物质原料供应的稳定性存疑，未来钠电池放量后能否实现稳定的生物质基硬碳负极供应也是潜在风险之一。市场上也不乏探索使用混合型生物质以及各类其他硬碳原材料制备的公司。

其中，硬碳材料可兼容大粒径钠离子储存，是主流的钠电负极选择方案。硬碳被称为难石墨化碳材料，硬碳结构由扭曲的石墨烯片堆叠而成。目前主流使用硬碳用作钠离子电池负极，主要由于钠离子的半径大于锂离子，钠离子无法像锂离子那样在石墨负极的层间隙中进行流畅、连贯的的嵌入/脱嵌，而硬碳结构有较大的层间距，因此具有较高的钠离子比容量。

3.电解液

钠离子电池和锂离子电池的电解液具有类似的成分，但钠离子电池的电解液需要满足更高的碱度和电压要求，因此需要采用特别设计的电解液配方。电解液的核心壁垒正是在于合适的电解液配方以及添加剂寻找，好的电解液配方可以结合其他材料使得全电池展现更好的电化学性能。目前市场上不乏上市公司布局六氟磷酸钠和钠离子电解液生产线，也有大量创业公司为自己的正极材料/电池系统设计更有针对性的电解液配方。

4.BMS（电池管理系统）

钠电池存在多个电压平台，需要针对性设计BMS系统。钠离子电池和锂离子电池的BMS系统在基本原理和功能上没有太大区别，都是通过监控电池的状态参数（例如电压、温度、电流等）以及控制电池的充放电过程来实现对电池的管理和保护。但由于钠离子电池与锂离子电池的充放电特性存在差异，钠离子电池在充放电过程中存在多个平台电压，而锂离子电池只存在一个平台电压，因此现有BMS系统与钠电适配性较差，用户或者电芯供应商需要为钠电设计专门的BMS系统。

03 热度之后，降本、技术落地推动产业化进程

毫无疑问，无论是产业布局加码还是行业讨论度，钠离子电池都在2023年迎来了巨量的热度和关注度，不少业内人士还认为今年或成“钠电池量产元年”。

来自高工产研锂电研究所统计数据也显示，2022年钠离子电池产业链投融资金额约为200亿元，在2023年前4个月，钠电产业链投融资总额就已经超过150亿元。展望更长远的未来，中研产业研究院预测显示，预计2025年国内钠电池需求有望达到32.9GWh，对应市场空间约203.7亿元；预计2027年国内需求有望达137.3GWh，对应市场空间约824亿元，其复合年均增长率为141.3%。

但我们也观察到，当国内电池级碳酸锂价格一度跌破20万元/吨，市场随之对钠离子电池发展信心出现动摇。钠电池在这次的“平替战争”是否又做陪跑，变成哑火？

通过身处产业一线的观察和调研，我们初步判断在全球能源转型对于电化学产品应用需求日益提升的大环境下，短期波动并不会影响钠电的长期发展。

首先，钠离子电池材料仍处于较为初始的状态，并没有经历过多次迭代，材料性能上仍有较大的提升空间。并且，钠电产业链还没有实现规模化生产，产品成本优势并没有完全体现，根据对行业内部分公司了解，目前层氧钠电池成本在0.5元/Wh（铁锂电池0.5元/Wh，三元电池0.6元/Wh，对应碳酸锂价格29.8万元/吨），虽然考虑其性能上距锂电池还存在较大差距，现价格并不具备经济性，但长期看钠电池规模量产后成本可维持在0.3-0.4元/Wh。

并且，虽然当下看钠电材料性能并不完美，但在产业化应用上也不能苛求材料尽善尽美，着力突出性能优势是早期应用阶段的主旋律，例如，在电动二轮、小型工程车辆场景，钠电可以突出其相较于铅酸电池更为环保、锂电池低温性能更佳进行替代。

中期阶段，随着钠电产业化规模放大，瓦时成本不断降低，材料设计、电芯生产不断进步，钠电可以实现进一步向上替代：在动力领域替代部分铁锂电池中低端场景，实现在部分工商业储能场景应用。

长期阶段，大储（电网侧储能）将成为钠电长期市场，由于钠电能量密度天花板低于锂电池，导致在动力应用场景很难实现对于锂电池全面替代，更多是补充的角色，但由于聚阴离子钠电材料理论循环次数可以达上万次，且整体材料方案不易起火，成本优势明显，可以很好适配大储场景。

当下，锂电池在动力及电化学储能领域均处于绝对主导地位，但这绝不意味钠离子电池一直都是“无名之辈”。作为后发者，钠离子电池能否在压势下积蓄出更大势能，加速产业化进程，需要行业在产业化阶段给与更多的耐心，也需要行业下游在早期阶段给予钠离子电池“施展拳脚”的机会。

我们也期待着钠离子电池在储能、低速车等领域夯实技术，在车用领域突破能量密度、循环特性等维度钻研突破，通过产业化进展和规模化发展，进一步降低成本，谱绘创新蓝图。