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伴隨我國新能源汽車的快速發(fā)展和雙碳戰(zhàn)略的逐步落地，電池技術(shù)的創(chuàng)新和變革一直是能源領(lǐng)域熱點話題。最近一年來，國內(nèi)資本市場鈉離子電池相關(guān)板塊熱度持續(xù)高漲，龍頭企業(yè)動作頻頻，2022年9月30日，華陽股份和中科海納聯(lián)合打造的全球首批量產(chǎn)1GWh鈉離子電芯的生產(chǎn)線正式投運，標志著鈉離子電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化正式來臨。鈉離子電池究竟是什么，與鋰離子電池區(qū)別在哪里，又有何魅力引得各大企業(yè)重點投入，本文將帶你進入鈉離子電池的世界一探究竟。

01:鈉電池是什么？

鈉離子電池是一種二次電池（充電電池），其結(jié)構(gòu)和工作原理與鋰離子電池相似，結(jié)構(gòu)上主要由正極、負極、集流體、電解液和隔膜等部件組成，充電時鈉離子從正極脫出，通過電解液嵌入到負極，放電的時候正好相反，以此循環(huán)往復實現(xiàn)充放電。鑒于鈉與鋰的物理化學性質(zhì)差異，鈉離子電池的正極、集流體等材料與鋰離子電池差異較大，負極和電解液、隔膜等材料與鋰離子電池較為相似。

鈉離子電池的綜合性能特點決定了其在兩輪電動車、低速電動車、儲能等場景中具有較好的應(yīng)用前景。據(jù)東吳證券預(yù)測，鈉離子電池需求在2025年超過64GWh，2030年接近300GWh。當前，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化還面臨若干問題，主要是能量密度偏低，關(guān)鍵正極材料有待繼續(xù)攻關(guān)，提升安全性的負極材料和電解質(zhì)有待進一步優(yōu)化，產(chǎn)業(yè)配套體系不完備，不利于大規(guī)模的市場推廣和成本降低。

表3 鈉離子電池需求規(guī)模預(yù)測

03：鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈全景剖析

鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)與鋰電池類似，包括上游原材料，中游集成制造和下游應(yīng)用。

圖1 鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈

鈉離子電池上游主要是原材料，包括錳基化合物、氟基化合物、碳基材料、鈉鹽材料、鈦基材料等基礎(chǔ)材料組成，上游原材料企業(yè)主要包括攀鋼釩鈦、河鋼股份、南山鋁業(yè)、湘潭電化等。

鈉離子電池中游主要包括四大主要部件，正極材料、負極材料、電解液和非活性材料（隔膜和集流體等）。正極材料目前主要有層狀過渡氧化物、普魯士藍/白、聚陰離子化合物三種技術(shù)路線，其中過渡氧化物主要優(yōu)勢在于合成方便，結(jié)構(gòu)簡單，容易產(chǎn)業(yè)化，比容量和工作電位（3.4V）較高，不足在于存在相變，循環(huán)穩(wěn)定性較差，部分層狀金屬氧化物耐水性不佳。普魯士藍/白主要優(yōu)勢是比容量高，成本較低，劣勢在于產(chǎn)業(yè)化難度較高，結(jié)晶水難以除去，循環(huán)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性有待提高。聚陰離子化合物優(yōu)點在于電壓平臺高（3.6V），框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有良好的熱穩(wěn)定性、安全性和循環(huán)性，不足在于理論比容量較低（120mAh/g左右），導電性不佳,成本較高。

表4 三種正極材料比較

負極材料：鈉離子電池負極材料需具備若干特性，如嵌入鈉離子的能力高、體積變形小、擴散通道好、化學穩(wěn)定性好，當前研究的主要熱點方向包括碳基材料、鈦基材料和硫基化合物額材料等，企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)的鈉離子電池以碳基材料為主，包括硬碳和軟碳及軟硬碳結(jié)合三條路線。硬碳負極材料的特征是表面有較多微孔，每一層排列不規(guī)則，便于鈉離子快速嵌入和擴充，硬碳路線有助于做高電池能量密度；軟碳路線加工工藝成本比硬碳低，但是相對硬碳路線容量偏低，能量密度低。布局企業(yè)包括：貝瑞特、彬彬股份、佰思格、華陽股份等。

表5 負極材料主要技術(shù)路線

電解液：電解液和鋰離子電池相似，由溶質(zhì)、溶劑、添加劑組成，主要的差別在溶質(zhì)上。目前溶質(zhì)主要是六氟磷酸鈉，對比鋰電池的六氟磷酸鋰，導電率提升20%。從液態(tài)來分，鈉離子電池電解質(zhì)主要分為液體電解質(zhì)、固液復合電解質(zhì)和固體電解質(zhì)三大類，由于液體電解質(zhì)流動性更好，有利于鈉離子的快速遷移，其電導率高于固體電解質(zhì)。

表6 電解液企業(yè)布局

隔膜：隔膜是離子運動的通道，隔離鈉離子電池的正負極，防止電池短路，鈉離子電池隔膜可以與鋰電池通用，主要隔膜材料有聚烯烴復合隔膜、含氟聚合物隔膜、復合型隔膜等。我國的隔膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟，是第四大隔膜生產(chǎn)國，細分市場具有較強國際競爭力。龍頭企業(yè)包括恩捷股份、星源材質(zhì)、中材科技等。

集流體：鈉離子電池正負極集流體均可以用鋁箔，與鋰離子電池鋁箔相同，產(chǎn)業(yè)化配套較為成熟。

下游：主要包括鈉離子電池集成制造企業(yè)及應(yīng)用領(lǐng)域。最近兩年鈉離子集成制造企業(yè)研發(fā)投入及產(chǎn)業(yè)化布局異常活躍，這些企業(yè)大致可以分為兩類，一類是以寧德時代為首的鋰電池集成制造企業(yè)，利用自身的研發(fā)人員儲備、產(chǎn)線工藝和優(yōu)質(zhì)客戶資源，可以快速切換搶占鈉電市場。另一類是以中科海鈉為首的專注于鈉離子電池研發(fā)的新銳企業(yè)，其專利理論及研發(fā)能力強勁，涉及電池、正負極、電解液、隔膜等全領(lǐng)域，量產(chǎn)走在世界前列，具備先行開拓市場潛力。長期來看兩類企業(yè)將呈現(xiàn)錯位競爭關(guān)系，而非完全替代。

04：產(chǎn)業(yè)投融資情況

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，鈉離子電池創(chuàng)業(yè)項目在2020年開始被市場重視，大量布局鈉離子電池業(yè)務(wù)的企業(yè)也是在2020年前后獲得融資。鈉離子電池作為重技術(shù)、重研發(fā)和重生產(chǎn)的行業(yè)，企業(yè)發(fā)展所需金額較大，融資金額都是過億元甚至上百億元，融資企業(yè)主要是鈉離子電池關(guān)鍵技術(shù)和主要原材料及集成生產(chǎn)制造企業(yè)，投資方除了各類基金和投資機構(gòu)，還包括新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，資本的助力必將加速鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化步伐。

表8 近兩年主要融資事件

05：產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

一是產(chǎn)業(yè)化落地加速，規(guī)模化蓄勢待發(fā)。得益于鈉電池技術(shù)進步、潛在成本優(yōu)勢及產(chǎn)線切換的便利性，國內(nèi)數(shù)十家企業(yè)正在為實現(xiàn)鈉電池的產(chǎn)業(yè)化做充分的準備和沖刺，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模化蓄勢待發(fā)。當前各企業(yè)之間還未形成明顯的階梯，處于初級競爭階段，競爭格局不明朗。2022年是鈉離子電池規(guī)模化生產(chǎn)元年，預(yù)計2025年市場規(guī)模突破64GWh。

二是技術(shù)路線逐步優(yōu)化，最優(yōu)路線仍未確定。當前各大傳統(tǒng)鋰電池廠商和新銳創(chuàng)業(yè)公司在鈉離子電池技術(shù)方面采用的路線較為多元，包括層狀氧化物、普魯士藍/白、聚陰離子正極材料，硬碳、軟碳負極材料等均有探索，最終技術(shù)路線還未定型，隨著新材料的發(fā)現(xiàn)和材料性能的突破，如正負極材料優(yōu)化選擇、適配電解液體系開發(fā)、負極儲鈉機理和反應(yīng)調(diào)控機制研究、電池循環(huán)穩(wěn)定性提高、鋰鈉混搭電池包結(jié)構(gòu)創(chuàng)新等，未來技術(shù)路線還存在一定變數(shù)，存在多條技術(shù)路線并跑、差異化發(fā)展的可能性。

三是細分領(lǐng)域應(yīng)用有望實現(xiàn)多點突破。由于鈉離子電池具有資源豐富、低成本、高安全等優(yōu)點，預(yù)計率先在儲能、電動兩輪車和A00級別電動車等對能量密度敏感度低的領(lǐng)域推廣應(yīng)用。長期來看，鈉離子電池與鋰離子電池形成競爭和互補關(guān)系，在低速電動兩輪車、部分儲能、工程機械、基站通信備用電源等領(lǐng)域主要是互補，而在中低端動力電池方面存在競爭，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)及相關(guān)企業(yè)將迎來巨大的發(fā)展投資機遇。