一、钠离子电池发展历程

钠电池研究起步于20世纪80年代，其发展历程大致可划分为三个阶段：

➢ 第一阶段为1980-2010年，处于实验室研发阶段;

➢ 第二阶段为2011-2016年，继2011年全球首家钠离子电池公司Faradion在英国成立后，钠离子电池公司不断涌现，开始出现钠电池示范产品;

➢ 第三阶段为2017年至今，开始走向实用化应用阶段，在不断探索中，钠离子电池的应用场景和发展思路逐步清晰明了，开启实用化应用的新篇章。

二、钠离子电池简介

钠离子电池是一种充电电池，工作原理与锂离子电池相似；

➢ 充电：钠离子从阴极脱出并嵌入阳极，同时电子通过外部电路，嵌入阳极的钠离子越多，充电容量越高；

➢ 放电：发生相反的过程，回到正极的钠离子越多，放电容量越高；

钠离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜组成，结构和锂离子电池相似

结构：钠离子电池主要由正极、负极、电解质、隔膜和集流体等材料组成；

钠离子电池与锂离子电池产业链相似,钠离子电池可以使用锂电池生产设备来量产。

锂离子电池现有的电池组装生产线稍加修改即可用来生产钠离子电池，发展钠离子电池的重置成本很低。

➢ 钠离子电池生产工艺同锂离子电池类似，主要包括极片制造（正负极搅拌制浆料-烘干-涂布等）和电池装配（辊压-模切-卷绕/叠片-入壳-封装-化成-分容分选等）；

➢ 区别在于钠离子电池可采用铝箔作为负极集流体，因此正、负极片可采用相同的铝极耳，极耳焊接等相关工序可以更加简化。

主要正极材料：层状氧化物、聚阴离子型化合物和普鲁士蓝化合物等；

硬碳的优势在于具有较高的可逆容量、高倍率和长循环寿命。

硬碳在热解过程中形成短程碳层堆叠结构，长程呈现无序状态，结构中有无定形部分。由于部分碳层无序堆积，出现缺陷和孔洞，相对于石墨，硬碳具有较大的层间距和更多的微孔，因此具有更大的比容量。钠离子在硬碳中的嵌入和脱出不会引起显著膨胀，因此硬碳具有良好的循环性能。

相比之下，软碳的比容量较低，未经改性的容量通常在200-220mAh/g左右，而硬碳的比容量普遍可以达到300-350mAh/g，并且通过优化改性可能达到400mAh/g，超过锂离子电池石墨的理论比容量（372mAh/g），在提升钠离子电池能量密度方面具有潜力。

然而，硬碳的劣势在于其首次库伦效率较低。相比石墨负极的90%以上首次效率，硬碳的首次效率目前只有80-85%，需要进一步改进技术。与软碳相比，软碳的前驱体更倾向于使用价格便宜的无烟煤烧制，因此具有明显的成本优势。

三、钠离子电池优势

钠离子电池有望首先取代铅酸电池，在能量密度和循环寿命等方面都明显优于铅酸电池。同等容量下，钠离子电池体积更小、重量更轻，且具有更长的循环寿命，因此有望逐步在电动两轮车、储能等领域实现无铅化。

然而，与锂离子电池相比，钠离子电池在能量密度方面较低，因此无法应用于电动汽车和手机电池等领域。尽管钠离子电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应用领域的使用。

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钠元素含量丰富，是地壳中含量较高的元素之一，比锂丰度高2-3个数量级。钠离子电池使用的主要活性材料碳酸钠价格较低，仅为数千元/吨，有助于降低钠离子电池的成本。

钠离子电池的正极材料几乎不依赖丰度较低、价格昂贵的钴和镍元素，且有更广泛的选择范围。已经公布了许多种钠离子电池正极材料，其中钠铜铁锰三元材料的成本仅为磷酸铁锂的约一半，显示出显著的成本竞争优势。

总体而言，钠离子电池具有明显的成本优势，材料总成本比锂电池低40%以上。

基于钠离子电池的成本优势、高低温性能、高安全性、环境友好、循环寿命长、兼容锂电设备等优势，钠离子电池有望逐步实现在低速电动车、储能等领域对铅酸电池以及部分磷酸铁锂电池的替代：

四、钠离子电池市场

钠离子电池预计未来首先取代铅酸电池，并逐步实现低速电动车、后备电压和启停电池的无铅化；钠离子电池产品标准化程度提高后，逐渐切入A00级电动车和储能领域。

➢ 锂电池原材料价格上涨，导致钠电池产业加速发展。钠离子电池以成本优势为基础，在价格敏感领域如两轮电动车和低续航里程A00级乘用车中逐渐增加市场份额。此外，在对投资回报率要求严格的储能领域也具有吸引力。

➢ 考虑到行业规模和产品认证周期，预计2022年主要钠电池产能将投放到电动两轮车市场。

➢ 储能电池市场潜力巨大，预计到2030年市场规模将达到2.4万亿元。随着储能市场的快速增长，预计从2023年开始，储能需求将推动钠电池行业的发展，钠离子电池将迅速渗透市场。预计到2025年，全球钠离子电池市场规模约为600亿，到2030年将超过3000亿，成为下一个热门投资领域。

五、钠离子电池产业化

我国企业在钠离子电池产业化进程中处于领先地位；按照各大钠离子电池厂商的产能规划，预计2023年有望成为钠离子电池产业化元年。

根据不完全统计，仅在2022年，许多钠离子电池产业链公司相继获得了多轮融资，加快了钠离子电池产业化的步伐。其中，钠离子电池硬炭负极材料生产商佰思格在今年内已经连续获得了三轮融资，投资方包括电池企业蜂巢能源和雄韬股份等。