一、鈉離子電池發展歷程

鈉電池研究起步于20世紀80年代，其發展歷程大致可劃分為三個階段：

? 第一階段為1980-2010年，處于實驗室研發階段;

? 第二階段為2011-2016年，繼2011年全球首家鈉離子電池公司Faradion在英國成立后，鈉離子電池公司不斷涌現，開始出現鈉電池示范產品;

? 第三階段為2017年至今，開始走向實用化應用階段，在不斷探索中，鈉離子電池的應用場景和發展思路逐步清晰明了，開啟實用化應用的新篇章。

二、鈉離子電池簡介

鈉離子電池是一種充電電池，工作原理與鋰離子電池相似；

? 充電：鈉離子從陰極脫出并嵌入陽極，同時電子通過外部電路，嵌入陽極的鈉離子越多，充電容量越高；

? 放電：發生相反的過程，回到正極的鈉離子越多，放電容量越高；

鈉離子電池主要由正極、負極、電解液和隔膜組成，結構和鋰離子電池相似

結構：鈉離子電池主要由正極、負極、電解質、隔膜和集流體等材料組成；

鈉離子電池與鋰離子電池產業鏈相似,鈉離子電池可以使用鋰電池生產設備來量產。

鋰離子電池現有的電池組裝生產線稍加修改即可用來生產鈉離子電池，發展鈉離子電池的重置成本很低。

? 鈉離子電池生產工藝同鋰離子電池類似，主要包括極片制造（正負極攪拌制漿料-烘干-涂布等）和電池裝配（輥壓-模切-卷繞/疊片-入殼-封裝-化成-分容分選等）；

? 區別在于鈉離子電池可采用鋁箔作為負極集流體，因此正、負極片可采用相同的鋁極耳，極耳焊接等相關工序可以更加簡化。

主要正極材料：層狀氧化物、聚陰離子型化合物和普魯士藍化合物等；

硬碳的優勢在于具有較高的可逆容量、高倍率和長循環壽命。

硬碳在熱解過程中形成短程碳層堆疊結構，長程呈現無序狀態，結構中有無定形部分。由于部分碳層無序堆積，出現缺陷和孔洞，相對于石墨，硬碳具有較大的層間距和更多的微孔，因此具有更大的比容量。鈉離子在硬碳中的嵌入和脫出不會引起顯著膨脹，因此硬碳具有良好的循環性能。

相比之下，軟碳的比容量較低，未經改性的容量通常在200-220mAh/g左右，而硬碳的比容量普遍可以達到300-350mAh/g，并且通過優化改性可能達到400mAh/g，超過鋰離子電池石墨的理論比容量（372mAh/g），在提升鈉離子電池能量密度方面具有潛力。

然而，硬碳的劣勢在于其首次庫倫效率較低。相比石墨負極的90%以上首次效率，硬碳的首次效率目前只有80-85%，需要進一步改進技術。與軟碳相比，軟碳的前驅體更傾向于使用價格便宜的無煙煤燒制，因此具有明顯的成本優勢。

三、鈉離子電池優勢

鈉離子電池有望首先取代鉛酸電池，在能量密度和循環壽命等方面都明顯優于鉛酸電池。同等容量下，鈉離子電池體積更小、重量更輕，且具有更長的循環壽命，因此有望逐步在電動兩輪車、儲能等領域實現無鉛化。

然而，與鋰離子電池相比，鈉離子電池在能量密度方面較低，因此無法應用于電動汽車和手機電池等領域。盡管鈉離子電池具有更好的安全性能，但能量密度的限制限制了其在特定應用領域的使用。

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鈉元素含量豐富，是地殼中含量較高的元素之一，比鋰豐度高2-3個數量級。鈉離子電池使用的主要活性材料碳酸鈉價格較低，僅為數千元/噸，有助于降低鈉離子電池的成本。

鈉離子電池的正極材料幾乎不依賴豐度較低、價格昂貴的鈷和鎳元素，且有更廣泛的選擇范圍。已經公布了許多種鈉離子電池正極材料，其中鈉銅鐵錳三元材料的成本僅為磷酸鐵鋰的約一半，顯示出顯著的成本競爭優勢。

總體而言，鈉離子電池具有明顯的成本優勢，材料總成本比鋰電池低40%以上。

基于鈉離子電池的成本優勢、高低溫性能、高安全性、環境友好、循環壽命長、兼容鋰電設備等優勢，鈉離子電池有望逐步實現在低速電動車、儲能等領域對鉛酸電池以及部分磷酸鐵鋰電池的替代：

四、鈉離子電池市場

鈉離子電池預計未來首先取代鉛酸電池，并逐步實現低速電動車、后備電壓和啟停電池的無鉛化；鈉離子電池產品標準化程度提高后，逐漸切入A00級電動車和儲能領域。

? 鋰電池原材料價格上漲，導致鈉電池產業加速發展。鈉離子電池以成本優勢為基礎，在價格敏感領域如兩輪電動車和低續航里程A00級乘用車中逐漸增加市場份額。此外，在對投資回報率要求嚴格的儲能領域也具有吸引力。

? 考慮到行業規模和產品認證周期，預計2022年主要鈉電池產能將投放到電動兩輪車市場。

? 儲能電池市場潛力巨大，預計到2030年市場規模將達到2.4萬億元。隨著儲能市場的快速增長，預計從2023年開始，儲能需求將推動鈉電池行業的發展，鈉離子電池將迅速滲透市場。預計到2025年，全球鈉離子電池市場規模約為600億，到2030年將超過3000億，成為下一個熱門投資領域。

五、鈉離子電池產業化

我國企業在鈉離子電池產業化進程中處于領先地位；按照各大鈉離子電池廠商的產能規劃，預計2023年有望成為鈉離子電池產業化元年。

根據不完全統計，僅在2022年，許多鈉離子電池產業鏈公司相繼獲得了多輪融資，加快了鈉離子電池產業化的步伐。其中，鈉離子電池硬炭負極材料生產商佰思格在今年內已經連續獲得了三輪融資，投資方包括電池企業蜂巢能源和雄韜股份等。