我国首届钠离子电池产业链与标准发展论坛会于11月29日召开，会上众多上下游厂商对于钠离子电池的高度重视，预示着钠离子电池有望在明年真正开启产业化落地元年，实现从0到1的突破性进展。本文从钠离子电池性能、成本、应用场景、市场空间和产业链等角度对该行业进行简要探讨。

1、性能比较

      钠离子在放电时从负极脱出，经过电解液和隔膜，嵌入正极，而充电时则发生相反过程，因此充放电行为和锂离子电池基本一致。

优点：对标磷酸铁锂电池，其具备成本优势（比LFP低20%以上），倍率性能优异（Na+溶剂化程度低），低温容量保持率高（-20℃比三元高10%，比铁锂高20%+），安全性高（热失控温度高）。

缺点：能量密度偏低（140Wh/kg，比LFP低30Wh/kg，比NCM811低70Wh/kg），循环性能偏低（4000次，比LFP低2000次+）。

2、成本比较

推广初期，电池成本预计0.8-0.9元/Wh，远期预计降至0.5元/Wh。

钠离子电池的材料端成本优势显著，主要体现在正负极、电解液和集流体。钠离子电池正极钠源使用碳酸钠（3千元/吨），相比碳酸锂（50万元/吨）价格优势显著，正极价格比LFP正极便宜一半以上；负极材料使用硬、软碳，目前价格预计8、5（万元/吨），未来成本可降至4、2（万元/吨）以下，其中软碳相比石墨具备成本优势；电解液使用六氟磷酸钠，其离子电导率更高，因此用量比锂电更低，原材料量产后成本优势显著；集流体方面正负极均使用铝箔，无需使用价格较高的铜箔，因此进一步降低成本（降低60%以上）。

      目前钠离子电池处于推广期，预计电池成本约0.8-0.9元/Wh，其中电芯材料成本0.5元/Wh；随着产业链完善，规模效应显现，技术趋于成熟，产品进入发展期，总成本有望降到0.6-0.7元/Wh，其中电芯材料成本降至0.4元/Wh；最终随着新技术应用及比能量大幅提升，钠离子电池进入爆发期，产品成本大幅降低，预计电池成本低至0.5元/Wh，其中电芯材料成本降至0.3元/Wh。未来铁锂电池总成本预计在0.7元/Wh（碳酸锂价格假设15万元/吨），成本便宜20%以上；电芯材料成本方面，钠电池成本预计比铁锂电池低0.1元/Wh，便宜25%以上。

3、应用场景

      首先替代铅酸市场，后续切入A00级车+储能。

      全国二轮电动车电池市场75%为铅酸电池，钠电循环远超铅酸电池（500-800次），能量密度可达铅酸电池3倍以上，成本同样低于铅酸；新国标限制两轮车整车重量不超过55kg，创造电池轻量化需求。

4、空间测算

5、产业链

      钠电基本承接锂电成熟产业链，但正极、负极、电解液的规模化供给不稳定。钠电池大部分非活性物质（集流体、粘结剂、导电剂、隔膜、外壳）可借鉴锂电池成熟的产业链，但核心的正负极材料和电解液等活性材料的规模化供应渠道依然缺失，其来源稳定性无法保证，进而影响生产工艺过程和产品质量的稳定性。其次钠电池的工作电压上下限与锂电池不同，并且具备较强的过放电忍耐能力，现有的BMS系统无法满足钠电池使用要求，需要重新设计开发。

      钠离子电池化学体系多样，23年初有望实现产业化。各大厂商钠电池正极选择多样，正极主流路线是层状氧化物，负极多为硬碳体系，形态则以软包电池居多。目前国内公司产业化进程推进较快，多于22-23年实现量产。

（1）正极材料

      层状氧化物为主流，普鲁士蓝、聚阴离子为辅助。

      钠离子电池的正极和锂离子电池不同，主要有三种路线，分为层状氧化物、普鲁士蓝/白化合物，聚阴离子化合物。层状氧化物为主流，普鲁士蓝、聚阴离子为辅助。

      层状氧化物能量密度高、电压平台高，综合性能优异，为目前钠离子电池主流方向。层状氧化物凭借其简单的合成工艺、高能量密度（130-160mAh/g，230-250Wh/L）、优异的电压平台（3.0-3.1V）、优异的倍率性能和循环寿命成为目前钠离子电池正极主流材料，预计量产后价格在5万元/吨左右。

      层状氧化物工艺路线可复用度高，技术趋势为单晶化。技术方面主要分为固相法和液相法两种，目前主流工艺为固相烧结法，趋势为单晶化，对前驱体依赖性强，成本占比超60%。

      普鲁士蓝类化合物成本低，但除水极难，体积能量密度低。聚阴离子循环寿命最佳，但成本高、克容量低、倍率差。

      从布局进度看，正极材料预计23年放量，预计出货可达4000-5000吨，可满足2GWh产能。 

      从盈利水平看，规模量产后售价4-5万元/吨，成本3-4万元/吨，毛利率20%。

（2）负极材料

      负极使用无定型碳而非石墨，硬碳为主流，软碳为辅助。钠离子电池负极可分为硬碳、软碳和硬软复合碳，其中硬碳目前主流路线，储钠量高但成本也高。由于钠离子半径大于锂离子，因此无法在石墨层间嵌入/脱嵌，因此其负极使用无序度大的无定型碳，可分为硬碳和软碳两类（在2800℃以上可以石墨化的碳材料称为软碳，反之称为硬碳）。但由于软碳的克容量低于硬碳，因此目前行业内钠离子电池负极主要使用硬碳。

      硬碳纳米孔洞多储钠量高，用生物质前驱体经济性差。硬碳纳米孔洞多储钠量高，使用生物质前驱体成本高，目前压实密度较低，仅为石墨的一半。硬炭目前产业化瓶颈在于无法找到廉价、适合大规模量产的前驱体原材料，目前国外高端产品价格约20万/吨，国产产品价格在8万/吨左右，预计23年硬碳价格降至6万/吨左右，远期降至4万/吨以下。

      硬碳工艺路线长，产品指标严苛，构效关系复杂，具备较高的技术壁垒。硬碳前驱体一般采用生物质基（植物基），但也可以采用沥青、煤炭、酚醛树脂、作为前驱体。硬碳合成工艺路线较长，构效关系复杂，具备较高的技术壁垒。硬碳产业化关键是找到成本低的前驱体，此问题目前尚未解决。

      软碳成本低产碳率高，但缺陷少储钠量低。软碳使用沥青/煤炭作为前驱体成本低、产碳率高。制备软碳的前驱体包括石油化工原料及下游产品，如煤、沥青、石油焦等，中科海钠通过裂解无烟煤制备的软碳具备较高的无序度，产碳率高达90%，储钠容量达到245mAh/g，循环稳定性优异，具备较高的性价比。

软碳制备工艺简单，煤基负极目前最具性价比。软碳一般使用煤、沥青、石油焦等化工原料，加入沥青、石油焦等材料进行包覆改性。

（3）电解液

      钠离子电池的电解液与锂离子电池电解液类似，但高碱度、高电压带来更高的要求，其中配方为核心壁垒。

钠盐方面，可分为含氟钠盐（NaPF6、NaFSI等）和不含氟钠盐（NaBF4、NaClO4等）两条路线，目前主流路线为NaPF6，其合成原理与LiPF6类似，技术门槛和量产难度较小；用量方面，NaPF6离子导电性更好，因此在钠电池中用量比锂电池少50%左右。

溶剂方面，钠离子电池的主要为酯类溶剂和醚类溶剂，其中环状和链状的碳酸酯（EC）最为常用。

添加剂方面，主要分为成膜添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂等，成膜添加剂主要包括FEC、VC等。成膜添加剂为钠电核心壁垒。循环性能差是钠电池的核心痛点之一，其关键就是正负极表面的钝化膜的稳定性。添加剂中成膜添加剂会优先于溶剂和钠盐进行反应，在正负极表面形成致密、均一且较薄的SEI/CEI膜，使得内部电极材料得到保护，因此其配方比例直接绝对钠电池的循环性能表现。

（4）辅材

1、集流体

      钠电池的正负极集流体均选用铝箔，使钠离子电池在成本方面更具优势。锂电池负极侧选用铜箔，是因为低电势下锂和铝会发生合金化反应，但钠不会与铝发生反应，因此正负极两侧均可选用成本更低廉的铝箔作为集流体，占电芯成本约7%，约0.02元/Wh，仅为锂电集流体成本的20%。

2、黏结剂

      与锂电池差异较大，主要体现在负极。负极铝箔与水性黏结剂黏结作用较差，极片制备过程中容易脱模，需要选择与铝箔黏结效果好的黏结剂，如聚丙烯酸类材料等；正极铝箔与锂电池一样采用PVDF。

3、隔膜

      钠电池隔膜可沿用锂电池，目前锂电主流隔膜的孔径均大于钠离子电池的半径，因此基本都可以移植到钠电池中，包括PP、PE等，占电芯成本约11%。

4、导电剂

      钠电池同样承接锂电池的导电剂，包括导电炭黑、石墨石墨烯、碳纳米管等，但为了经济性考虑，预计添加碳纳米管量较少，预计导电炭黑+极少量碳纳米管为综合性能优异的方案。

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