近日，全球動力電池龍頭企業寧德時代（300750）宣布，目前公司已啟動鈉離子電池產業化布局，規劃是將第二代鈉離子電池能量密度做到200瓦時/千克以上，2023年形成基本產業鏈。

 

而實際上，在今年7月29日，寧德時代曾對外發布了其第一代鈉離子電池，宣稱其電芯單體能量密度達到160瓦時/千克，為目前全球最高水平。這種電池在常溫下充電15分鐘，電量可達80%；在零下20攝氏度的低溫環境下，仍然有90%以上的放電保持率；系統集成效率可達80%以上。

 

鈉離子電池究竟有哪些優勢？未來鈉離子電池主要應用在哪些領域？何時能大規模商業化？目前來看，雖然鈉離子電池想要完全替代鋰離子電池有些困難，但在某些領域對鋰離子電池形成補充已然明確，其發展前景非常廣闊，而這正是引來巨頭紛紛參與布局的主要原因。

 

 

鈉離子電池商業化正迎來拐點時刻

 

鈉離子電池和鋰離子電池實際上均起源于20世紀70年代，并同步研發出了可適用正極的材料。20世紀80年代，石墨儲鋰機制被發現，并以此為負極開發出“搖椅式電池”的鋰離子電池原型，而鈉離子較鋰離子半徑更大，無法以石墨作為鈉離子電池負極，這也成為兩類電池后來發展的轉折點。

 

二者命運的差異，隨著20世紀90年代日本索尼公司將鋰離子電池商業化進一步拉大。業內由此大幅降低了對鈉離子電池相關領域的研究投入。雖然2000年適用于鈉離子電池的硬碳負極終于被開發出來，但鈉離子電池飽受性能不如鋰離子電池的詬病，不具備替代優勢。

 

時間轉眼來到2015年，這是鈉離子電池命運迎來轉折的一年，全球新能源汽車和儲能拉動的動力電池需求出現大規模增長，對鋰資源的需求隨之出現了爆發式增長，全球鋰資源的儲備開始顯得捉襟見肘。出于對鋰資源供給瓶頸的擔心，不少產業界和資本界人士這時開始再次關注和推動鈉離子電池的商業化。

 

據了解，鈉元素和鋰元素有相似的物理化學特性，但鈉相比鋰在地殼中儲量豐富，資源分布廣泛。鈉資源在地殼中具有高達2.75%的豐度（鋰資源僅為0.0065%），成本為2元/千克，遠低于鋰資源的150元/千克；鈉分布在礦石、鹽湖、海水等中，在全球的陸地或者海洋都有廣泛的分布，不像鋰資源主要集中在部分地區。

 

同時，從電池的性能來看，鈉離子電池也具有幾大優點：一是材料成本低，研究顯示，鈉離子電池可以比磷酸鐵鋰價格低30%～40%；二是能量密度較高，大致范圍為100～160瓦時/千克，雖然低于磷酸鐵鋰電池的120～200瓦時/千克，但顯著高于鉛酸電池的30～50瓦時/千克；三是安全性高、溫度性能優異，鈉離子電池可以在零下40攝氏度到零上80攝氏度的溫度區間正常工作，零下20攝氏度的環境下容量保持率接近90%，高低溫性能優于其他二次電池，其出現電池熱失控現象也大大少于鋰離子電池；四是倍率性能好，快充具備優勢，充電時間只需要10分鐘左右。目前量產的三元鋰離子電池即使是在直流快充模式下，將電量從20%充至80%也需要30分鐘，磷酸鐵鋰電池則需要45分鐘左右。

 

既然鈉離子電池有這么多優點，那么為什么一直沒能實現產業化呢？業內人士表示，客觀而言，鈉離子電池確實具有很多優勢，但從性能來看，其能量密度、循環壽命等方面與鋰電池相比還是有很大差距，其在短期內的應用領域主要是替代鉛酸電池。從應用場景來看，鈉離子電池最有希望先去占領兩輪電動車、小型動力以及低端儲能這些鉛酸電池的市場，對鋰離子電池的替代則還需要更多技術方面的研發進步。

 

鈉離子電池產業化后將形成千億級市場

 

實際上，因為國情原因，我國從政策層面一直在鼓勵儲能技術的多元化。隨著“十四五”期間“雙碳”目標的提出，2021年4月，國家發改委、國家能源局聯合發布了第二部針對儲能產業的國家級綜合性政策文件《關于加快推動新型儲能發展的指導意見（征求意見稿）》，明確提出到2025年，實現3000萬千瓦的儲能目標，實現儲能跨越式發展；到2030年，實現新型儲能全面市場化發展。儲能技術要以需求為向導，堅持多元化發展，這為儲能技術的發展明確了目標和方向。

 

此前，工信部曾表示，將在“十四五”期間實施儲能與智能電網技術重點專項，并將鈉離子電池技術列為子任務，進一步推動鈉離子電池的規模化、低成本化，并促進性能優異、符合條件的鈉離子電池在新能源電站、交通工具、通信基站等領域加快應用。并且，對初期進入市場的鈉離子電池產品或企業給予扶持。工信部將梳理能源電子產業鏈，統籌資源支持鋰離子電池、鈉離子電池等新型儲能電池發展。

 

除了國家政策的大力鼓勵支持，作為實施主體的企業層面對鈉離子電池的研發應用其實也是十分積極的。據了解，目前國內外已有近三十家企業對鈉離子電池技術進行了布局，機構預測產業化后將形成千億級的市場。

 

在國內上市公司中，寧德時代最先開始布局。其從2015年就著手研發鈉離子電池，近年來研發隊伍迅速擴大。2020年6月，寧德時代宣布成立21C創新實驗室，中短期主要方向為鋰金屬電池、固態鋰離子電池和鈉離子電池；2021年7月，其推出的第一代鈉離子電池，采用普魯士白/硬碳體系。在寧德時代的規劃中，下一代鈉離子電池能量密度研發目標是200瓦時/千克以上，到2023年將形成鈉離子電池的基本產業鏈。

 

此外，中國長城（000066）研發的48V10Ah鈉離子電池組，成功落地電動自行車運用，是國內首個鈉離子電池實現示范應用的成功案例。

 

圣陽股份（002580）與院士工作站等單位聯合開發的高環保、高循環性鈉離子電池已經通過實驗階段，進入樣品測試，目前測試結果符合預期目標，效果超預期。

 

業內人士表示，從生產設備與工藝來看，鈉離子電池與鋰離子電池區別不大，這有利于鈉離子電池企業利用現成設備和工藝快速投入商業化生產。

 

從材料體系來看，由于核心傳導離子的區別，除了隔膜材料基本一致外，鈉離子電池在正極、負極、電解液、集流體方面與鋰離子電池均有所差異，目前可以量產的技術路線尚未確定。因此，鈉離子產業鏈的競爭環節主要在正極材料和電芯企業。由于競爭剛剛開始，誰能成為龍頭企業現在還難以判斷。

 

業內人士認為，目前，鈉離子電池商業化進程加速。隨著技術逐步走向成熟，應用場景不斷拓展，未來鈉離子電池或從儲能逐步走向動力，并以其低成本和高性能對鉛酸電池、磷酸鐵鋰電池實現替代。鈉離子電池的原料資源豐富且分布均勻，發展鈉離子電池技術路線有助于維持動力電池終端價格穩定，且實現規模化生產后，成本存在進一步下降空間。遠期看，鈉離子電池有望成為動力電池領域的下一個風口。

 

目前A股鈉離子電池相關概念的上市公司主要有：