钠离子电池技术路线研究进展及产业竞争力分析.docx

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1、钠离子电池技术路线研究进展及产业竞争力分析2023年5月22日，乘联会发布了4月新能源汽车三电系统洞察报告O报告指出，近年来动力电池产业链一直对钠离子电池的量产化进行积极布局，当前已具备量产能力，但产业链需求端对钠离子的反馈并不积极。由于钠离子电池尚处产业化初期阶段，在核心技术路线存争议、供应链准备不充分、生产工艺不成熟的背景下，钠离子电池的成本优势当前不能完全发挥。钠离子电池的研究可以追溯到上个世纪80年代，但是由于正负极材料难以匹配，钠离子电池的研究一度陷入停滞。2010年后动力电池领域的需求增大，相对成熟的锂离子电池的材料供不应求，室温钠离子电池的研究重新兴起，作为锂离子电池替代技术路线

2、获得快速发展。2021年，电池头部公司宁德时代率先发布第一代钠离子电池，电芯单体能量密度达到了160Whkg,常温下充电15分钟电量即可超80%,在当时领先全球同类产品。据不完全统计，当前从事钠离子电池研发布局的企业超过100家。今年3月，宁德时代在互动平台表示，公司正致力推进钠离子电池在2023年实现产业化。但乘联会的最新报告显示，钠离子电池上车热情并不高。自第一代钠离子电池发布至今,明确释放信息采用钠离子电池的汽车制造商并不多，仅有奇瑞iCar、思皓花仙子两款车型确定了钠离子电池落地计划。钠离子电池为何“叫好不叫座”？一方面，钠离子电池的供应链还不够全面。目前，钠离子电池尚未形成统一的形态

3、共识，给量产造成困难。不同的技术路线会采用不同的正负极材料，导致电压平台有差异，汽车制造商必须选用多型号的逆变器来适配，研发更加复杂的电源管理系统。另一方面，有相关产业的技术人员直言，钠离子尚未走出实验室，距离高水准的量产还有一定距离。据介绍，钠离子电池负极目前多使用硬碳，其结构晶距大、空隙多，涂布干燥非常困难，锂离子电池负极遇到的所有问题还将在钠离子电池领域进一步放大。乘联会报告称，当前阶段钠离子电池可以从成本方面发力突破，其宽温域、高安全（高稳定性）、可与锂电池共线等优势应搭配到产业策略和产品方案中综合发力。此前，多家机构预测今年会是“钠电池量产元年”，但目前已公布钠离子电池“上车”计划的

4、车型并不多。特别是今年以来，碳酸锂价格有所回落，进一步增加了市场对钠离子电池作为“锂电池平替”的疑虑。此前被资本追捧的钠离子电池还香吗？钠离子电池受追捧主要有两个原因。一是价格优势。不同于锂资源，地壳中钠资源丰富且分布广泛，在海洋和盐湖中有巨大储量，采用钠离子电池基本不存在资源约束问题，且材料成本远低于锂离子电池。正极原料碳酸钠价格常年保持在3000元/吨，远低于碳酸锂价格,正极其他主要元素铁、镒、铜也都是大宗廉价商品，负极用的煤基材料以及集流体不需要用铜箔，比锂电池所用材料成本低。二是性能互补。尽管能量密度较低，但钠离子电池的部分性能与锂离子电池具有互补性。例如，钠离子电池工作温度区间宽于锂

5、离子电池的区间。钠离子电池内阻较大，短路时瞬时放的热量较锂离子电池少，温升较低，在安全性方面具备优势。此外，钠离子电池充放电倍率性能好，可实现功率快速响应，适合电力系统储能应用。但是，如今钠离子电池的价格优势不再明显。随着企业加速布局锂矿，国内电池级碳酸锂价格从今年年初开始快速下跌，进入4月更是跌破20万元/吨。虽然此后逐步回升至30万元/吨，但也仅为历史高位的50%。业内判断，当碳酸锂价格为20万元/吨时，量产钠离子电池成本为锂离子电池的76%；而当碳酸锂价格达5万元/吨时，两者成本差距仅约5%o碳酸锂价格下降势必削弱钠离子电池的市场吸引力。目前，钠离子电池能量密度和循环寿命仅为磷酸铁锂电池

6、的三分之二和二分之一，难以满足乘用车动力电池需求。在成本方面，尽管钠离子电池成本下降潜力巨大，但由于目前整体产量较小，钠离子电池生产成本还是高于锂离子电池。此外，钠离子电池产业化痛点还没有得到解决。尽管钠离子电池可以兼容使用锂离子电池生产设备，但产业尚未形成健全的供应链。一是钠离子电池材料体系尚未取得行业共识。以正极材料为例，层状氧化物相关量产技术已基本攻克，但普鲁士蓝结晶水去除困难，相关制备技术仍在攻关，聚阴离子正极相关量产技术也处于开发阶段。负极材料方面，硬碳比容量较高，但一般采用生物质前驱体，产碳率低，成本和规模化尚存劣势。电解液方面，六氟磷酸钠与六氟磷酸锂合成工艺相似，但热稳定性欠佳。

7、二是钠离子电池技术标准尚不完善，不同技术路线下电池电压平台各异，对电池管理系统及逆变器也提出了更高要求。此外，钠离子补偿、寿命预测等技术还有待开发。在应用方面，还需要找到合适的应用场景。发挥钠离子电池成本优势需要以大规模量产作为前提条件。当前锂电池电动汽车在北方寒冷地区推广效果不佳，凭借更强的低温适应性，钠离子电池有望首先在北方地区打开市场。对于电动两轮车等细分市场，其续航能力也优于铅酸电池。由于安全性更佳，钠离子电池也更适合用于银行、通信基站、数据中心等机构的不间断电源。尤其是在电力系统储能领域，钠离子电池有望成为目前成本最低的电化学储能技术，真正实现大规模风电、光伏发电的经济并网。经过多年积累，我国在钠离子电池领域已有较强研发和人才基础,实验室和产业化之间的壁垒正在瓦解，如何在发展初期寻找具有竞争力的利基市场，同步实现成本与产量的突破，是现阶段钠离子电池产业发展的关键。