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自1800年意大利物理学家亚历山德罗•伏特发明了人类历史上的第一个电池——伏打电堆以来，电池这种能够提供持续而稳定电流的装置历经200余年的发展，不断满足人们对电力灵活运用的需求。近年来，随着对可再生能源利用的巨大需求和对环境污染问题的日益关注，二元电池迎来发展机遇。
在众多二次电池中，锂离子电池率先把握住了这一重要发展机遇。但是受锂资源储量（~17ppm）和分布不均匀（~70%在南美洲）的限制，锂离子电池难以同时支撑起电动汽车和电网储能两大产业的发展，于是钠离子电池成为后起之秀。
有人说，钠离子电池最终会替代锂离子电池，也有人说钠离子电池除了成本低于锂离子电池，其他方面均不如锂离子，无法取代。未来在新能源汽车和储能领域，谁将占据主导？评论区里聊一聊吧~
$电池ETF(SH561910)$ 我国看好锂电池占据主导。钠离子电池最主要的优势是钠资源非常丰富，能量密度不算太高、缺乏供应链生产成本也不一定很低，除了原料优势其他都输给锂电池。从全球视角下，新能源汽车行业总体仍处于成长期较早阶段。纯电技术的发展、政策支持和碳中和的大方向，引导中国市场走过补贴驱动，进入优质供给主导的ToC阶段，随着各大车企加入新能源赛道，中国新能源汽车渗透率呈现持续提升的趋势。
$电池ETF(SH561910)$
通过技术革新，钠离子电池的性能还有望进一步提升。
以宁德时代发布的第一代钠离子电池为例，循环次数就已达到了3000次，已经不逊于锂离子电池。能量密度达到160Wh/kg，也已经达到磷酸铁锂电池的水准（比亚迪刀片电池为140Wh/kg）。常温下充电15分钟，电量可以达到80%，零下20摄氏度时，放电保持率还能做到90%，性能不俗。
为了弥补现阶段钠离子电池在能量密度上的短板，宁德时代还开发了AB电池系统解决方案，即钠离子电池与锂离子电池两种电池按一定比例进行混搭，集成到同一个电池系统里，通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。
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宁德时代表示，下一代钠离子电池能量密度将突破200Wh/kg，达到三元电池的下限。
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虽然第一代的钠离子电池还无法在电动汽车领域撼动锂离子电池的地位，但将其用于电动自行车/老头乐，或是储能领域却大有作为。
等到了第二代钠离子电池量产后，就能具备“上车”的标准，从而大幅降低电池模组的成本，提高安全性，续航里程也不拉垮。
$电池ETF(SH561910)$即便钠离伴随着电力需求的大幅提升，电力结构的清洁化转型亟需加速。低碳电源中水电和核电发展空间受限，光伏、风力发电将成为低碳电力的增长主力。然而光伏、风力发电等可再生能源有间歇性，发电不稳定，需与储能器件和储能系统相匹配。钠离子电池由于其成本低廉、环境友好、宽温度范围适应性、安全性能好、较好的功率特性、良好的快充性能、兼容锂离子电池现有生产设备等优势可应用于大规模储能应用场景，其中就包括光伏、风能等新能源接入储能系统。
值得注意的是，钠离子电池与锂离子电池未来应该是同时存在、共同发展、部分替代、相互补充的关系。锂离子电池可专注于高比能储能领域，钠离子电池可发挥其成本和规模优势精耕于中、低比能应用场景，两类电池的分工会逐渐明确。
随着全球大规模储能产业的飞速发展，作为锂离子电池技术的重要补充，钠离子电池将凭借其独特的优势在储能领域开拓出广阔的用武之地，有望在低速电动车、家庭/工业储能、数据中心、5G通信基站、电动船、可再生能源大规模接入和智能电网等多个领域快速发展，推动我国清洁能源技术应用的发展，提升我国在储能技术领域的竞争力和影响力。
$电池ETF(SH561910)$电池的未来会在碳中和背景下迎来广泛的应用，特别是在储能领域具备很大的成长空间，目前还只是出于初级阶段。相信未来市场不断向前发展。与锂离子电池相比，钠离子电池有着显著的成本优势：
①钠资源的地壳丰度是锂资源的423倍，且钠资源在全球范围内均有分布，而锂资源的分布非常不均匀——75%分布在美洲。因此钠资源的价格远远低于锂资源，仅为后者的1.33%；
②因为钠不会和铝发生反应，所以钠离子电池的正负极集流体都可以使用更便宜的铝箔，但是锂会与铝发生反应，因此锂离子电池的负极集流体只能使用价格更高的铜箔；
③钠离子电池的正极可采用廉价的过渡金属，成本比锂离子电池正极成本有所降低。综合起来，钠离子电池最终的成本可以比锂离子电池少30~40%，这样的成本优势不可谓不大。
$电池ETF(SH561910)$看好钠离子电池未来的发展，核心观点：
1、钠电池与锂电池工作原理相似，结构包括正极、负极、电解液、隔膜和集流体等。两种电池厂产线可以复用，设备进行升级即可投入生产，固定资产投入较小。
2、钠电池在能量密度及循环寿命上存在瓶颈，短期内难以改变锂电池主流地位，尤其在动力电池领域。
3、钠电池成本及资源储量上优势明显，钠电池的材料成本与锂电池相比有30%-40%的下降空间。电池级碳酸锂价格将上设天花板。
4、钠离子电池产业化推进速度一方面与其技术成熟度相关，一方面是单位能量密度的成本与锂电池的对比。
5、短期，钠电池主要应用在低端储能、两轮车、低速电动车；中期，高端储能应用将快于高端电动车；长期，钠电池续航超过500公里，钠电池与锂电池将长期并存电动车领域。2025年，将是钠电池产业化环境成熟重要节点，有望从储能走向动力。
6、产业链博弈中，价值分布将进一步聚集于电池厂，电池厂话语权继续加强。
一、钠电池简介
1、工作原理：钠电池与锂电池均采用摇椅式工作原理，即正负极均为具有储钠能力的材料，通过钠离子在正负极移动来工作。
2、发展历程：钠电池与锂电池均起源于上世纪70年代，并开发出了正极的材料。80年代锂电池石墨负极被发明，钠电池负极未有进展，两类电池发展出现分水岭。2000年，适用于钠电池的硬碳负极终于被开发，但钠电性能不如锂电，产业化进展缓慢。2010年后钠电池重新被重视，学术研究快速增加。
3、进展：出于成本及供应安全考虑，钠电池产业化进程加速。2021 年初至今，电池级碳酸锂价格由5万元/吨增长至近期的9.10万元，而碳酸钠价格仅数千元/吨。中国锂资源储量仅占全球20%，已探明的锂资源储量仅为7%，我国锂资源80%依赖进口，是全球锂资源第一进口国。
4、电池结构及工艺：钠电池与锂电池工作原理相似，构成同样包括正极、负极、隔膜、电解液和集流体等。但二者在材料选择上存在较大差异。从产品封装形态上看，钠离子电池也与锂离子电池类似，同样可分为圆柱、软包和方形硬壳三大类。钠离子电池的工艺和产线均与锂离子电池类似，二种电池厂产线可以复用，设备进行升级即可投入生产，固定资产投入较小。
二、钠电池优劣势
优势：
1、成本，主要通过替换锂元素降本（正极和电解液）。现阶段（供应链不完整，生产工艺待提升），样品成本在0.6-0.8元左右，小规模以后物料价格0.6元/Wh，未来技术进一步成熟、规模进一步扩大，理论上能降到0.2-0.3元/Wh（磷酸铁锂电池：0.43元/Wh），实现产业化后实际原材料成本将相对磷酸铁锂/石墨体系锂电池降低30%-40%。
2、低温性能，在零下20度的环境下，钠电池的低温保持率（88%）高于磷酸铁锂（70%）
3、储备，钠资源在地壳中丰度高达2.75%（锂资源仅0.0065%，且分布不均，70%的锂分布在南美洲地区）
4、安全，钠电池有相对稳定的电化学性能，过充、过放、短路、针刺、挤压等测试不起火、不爆炸，热稳定性远超国家强标的安全要求，安全实验表现比锂离子电池更好。
5、快充，常温下充电15分钟电量可达80%以上。
劣势：
1、能量密度，钠电池（90-160Wh/Kg）的峰值仅达到磷酸铁锂（150-220Wh/kg）的下限，宁德时代通过AB电池解决方案（将钠电池与锂电池按照一定比例进行混搭）有所突破，但仍需使用锂电池。
2、循环寿命，钠电池（1000-2000次）也显著低于磷酸铁锂电池6000次与三元电池3000次。
锂作为最轻且电位最负的金属，在物理属性上具有先天优势，而钠用于电池领域更多是成本的考虑。
钠电池成本及资源储备上优势明显，钠离子电池的材料成本与锂离子电池相比有30%-40%的下降空间。中长期看，若锂电池成本上涨过快，产业将加速推动钠电池发展，从而通过钠电池替代锂电池降低上游成本。锂矿价格将上设天花板。
三、钠电池产业链
电池体系：主要包括水系电池体系和有机电池体系。钠电池产业链主要变化在中游和正极。钠电池的产业链结构与锂电池类似，负极、电解液、隔膜基本保持目前的竞争格局，相关龙头企业仍然具有先发优势。
正极：过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士化合物和非晶态材料四种路线。过渡金属氧化物是目前最受欢迎的正极材料，也是成熟度相对高的路线，中科海钠（能量密度135Wh/kg）、钠创新能源（能量密度120Wh/kg）和Faradion（能量密度140Wh/kg）是该路线的主要公司。普鲁士类材料（氰化物有毒，需要严格的生产和环保资质，小型公司不易进入，存在技术门槛），具备成本低、稳定性好等优点，宁德时代（能量密度160Wh/kg）、Altris（能量密度140Wh/kg）和Natron Energy是该路线的主要公司。聚阴离子型化合物，稳定性和循环性能具有优势，主要公司为中科院物化所、法国NAIADES计划团体（能量密度90Wh/kg）。
负极：金属化合物、碳基材料、合金材料、非金属单质四类路线，进展比较快的是碳基材料（硬碳是主流材料，现有龙头均有技术储备），其中，宁德时代采用的硬碳材料可让大量的钠离子储存和快速通行、具有独特孔隙结构的硬碳材料，克容量可达到350mAh/g以上，整体性能指标与锂电池的石墨相当。
电解液：锂电池的溶剂与钠电池兼容；主盐从六氟磷酸锂变成六氟磷酸钠（原材料厂的产线基本可以复用），钠盐成本更低。
隔膜：钠电池隔膜与锂电池基本没有区别
集流体：相比锂离子电池的正极铝箔、负极铜箔的集流体体系，钠电池正负极皆可适用成本较低的铝箔
碳纳米管（具有较高技术壁垒，行业集中度较高）：一维纳米材料，重量轻，在快充、循环、低温性能上表现优异，宁德时代专利中包含碳纳米管，以提高电池的导电性能。
四、产业现状及未来
1、钠电池仍处于导入前期，产业化、商业化有待进一步检验，与下游适配的电池材料体系尚未定型，预计实现量产还需要至少18个月。我国钠离子电池技术研究现位于世界前列。
2、国外布局企业有英国FARADION公司、法国NAIADES公司、美国Natron Energy公司、日本岸田化学、丰田、松下、三菱化学，国内布局企业有宁德时代、中科海钠、钠创新能源等，共计接近二十家企业布局钠离子电池产业化生产。
从上述公司产品的技术指标来看，全球钠离子电池的能量密度处于90-160Wh/kg，电池平均工作电压为3.2V-3.7V，循环1000次后容量保持率维持在90%以上。
3、钠电池在能量密度及循环寿命上存在瓶颈，短期内难以改变锂电池主流地位，尤其在动力电池领域。长期看钠电池更倾向于作为锂电池的差异化补充，不改锂在电池领域的需求刚性。
4、宁德时代下一代钠离子电池能量密度可以达到200Wh/kg，预计2023年完成产业化迭代。
此外，在实验室状态下，由德克萨斯大学奥斯汀分校的 Guihua Yu 领导的研究人员在能源与环境科学杂志上发表了一篇关于“新型高能钠离子全电池”的论文，钠离子全电池的能量密度为220 Wh/kg 。
中科院化物所二维材料与能源器件研究组成员测试的基于固态电解质的钠离子电池最高可提供高达355Wh/kg的能量密度。
全行业估计市场成熟将延后1-2年，2025年钠离子电池产业化环境成熟。
5、短期，钠电池主要应用在低端储能、两轮车、低速电动车；中期，高端储能应用将快于高端电动车；长期，钠电池续航超过500公里，钠电池与锂电池将长期并存电动车领域。
6、全球市场规模。据ICVTank数据预测，2025年全球钠离子电池潜在需求量约为 91.59GWh，中国钠离子电池潜在需求量约为44.74GWh。2030年，全球钠离子电子潜在需求量最高可能增长至1069.78GWh，中国钠离子电池潜在需求量约为431.91GWh。
图表：全球钠离子需求合计及中国市场占比
资料来源：ICVTank，梧桐投研
短期内，钠电池的主要应用领域在低端储能、两轮车、低速电动车；中期，高端储能应用将快于高端电动车；长期，钠电池续航超过500公里，钠电池与锂电池将长期并存电动车领域。
因为锂离子比较活泼 了，锂离子多了，电池就不稳定了，所以对于堆能量密度锂电不行。钠电池活泼性较差，都不爱反应，堆钠单质，才能堆高能量密度，能量密度钠可以，放电能力差。
长期不好预测，但中短期锂电还是主流，钠离子电池虽然有潜力，但还有不少瓶颈需要突破，不存在确定性$电池ETF(SH561910)$钠离子电池与锂离子电池原理结构类似，低成本，高性能赋予替代潜力。钠离子电池原理与结构同锂电类似，主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，两者的生产设备基本可实现兼容，有利于钠离子电池快速产业化。
太专业了，持有$电池ETF(SH561910)$我认为钠离子电池技术迭代很快，宁德时代AB系统推动下，钠离子电池市场认可度越来越高后，未来或将运用于中低端车型；而目前市场认可度更高的锂离子动力电池可以继续聚焦中高端车型，二者互不冲突。钠是地球上仅次于锂的第二轻的金属元素，从元素周期表中来看，钠与锂属于同一族元素，它们的化学性质相似，因此理论上钠也可以像锂一样用来做电池。当然了，钠的原子半径比锂要大很多，因为钠原子比锂原子要多8个电子，所以自然长得很胖。一旦长胖，就会有很多麻烦，比如它不能像锂那样嵌入到石墨中，而且它比锂要重很多，使得单位质量的电池储能就要比锂少。
但是，钠有一个优点——钠元素在地球上的含量非常高，它在地球上的含量是锂的几千倍。我们吃的食盐里就有大量的钠，海水中也有非常多的钠。正因为含量十分丰富，所以钠比锂要便宜很多。在市场上，作为锂原料的碳酸锂价格每吨需要几万元；而作为钠原料的氯化钠的价格每吨只要几千元。所以，作为电池来说，钠电池与锂电池相比的一个突出优点就是便宜，这对于产业化来说是一个非常核心的优势。因为产业界最关心的是成本。
当然，成本优势不等于技术优势，关键还要看钠是不是真的可以做电池。电池的正极材料、负极材料、电解液是三个基本的组成部分，这些对钠电池来说都没有原则性的困难。所以钠电池是可以存在的。以钠离子电池的负极材料为例，可以做负极的材料有很多种，研究的比较多的主要是硬碳材料。虽然硬碳的储钠机理目前还没有定论，而且不同的人做出的电池负极性能差异比较大，但这只是工艺问题，总有一天能做到标准化的。
实际上，钠离子电池的工作原理与锂离子电池没有太大的差别，利用的是钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。充电时，钠离子从正极脱出经过电解质嵌入负极，同时电子补偿电荷经外电路供给到负极，保证正负极电荷平衡。放电时则相反，钠离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。在正常的充放电情况下，钠离子在正负极间的嵌入脱出不应该破坏电极材料的基本化学结构（当然在实际情况下可能会产生一定的记忆效应，也可能导致电极材料的老化）。
那么，钠离子电池有技术优势吗？有的人宣称在原理上，钠离子电池的充电时间可以缩短到锂离子电池的1/5——虽然目前这方面的公开数据并不是很充分，于是只能说这是潜在的优点。也有相关资料宣称，钠离子电池寿命超过10年，而通常锂离子电池使用寿命只有3-4年，不过对于这一点是存疑的，根据相关调研，钠离子电池的主要问题正是循环寿命不高，所以这是一个争议点。
$电池ETF(SH561910)$ 特别是在储能领域具备很大的成长空间，目前还只是出于初级阶段。相信未来市场不断向前发展。所以不管是钠电池，还是锂电池，后市可能应用于不同的场景应用中找到自己的位置。
钠离子电池如此受关注，就在于钠离子有可能替代锂离子电池，从而规避“锂”将成为中国又一可能“卡脖子”材料的局面。
首先，锂资源储量非常有限。
目前全球探明的可供开采的锂资源储量仅能满足14.8亿辆电动汽车的供电需求。而我国在2020年机动车保有量就已达3.72亿辆。尽管目前由于我国电动汽车占比较低，并未显露资源的压力，但随着保有量进一步攀升，锂资源供应的隐患将日益凸显。
其次，中国锂资源非常有限，很容易被卡脖子。
从全球分布来看，澳洲锂矿占50%，南美盐湖占40%，中国的盐湖和矿山共计10%。其中，盐湖开采更为容易，成本低廉，但主要分布于南美洲智利、阿根廷和玻利维亚的三国交接处。目前，中国锂盐生产超过60%的锂原料需要进口，对外依存度较高。由此，南美形势直接影响着锂资源未来的供应情况，也让中国陷于被动局面。
相较之下，钠资源的地壳丰度是锂资源的423倍，这就为钠离子电池的发展带来无可比拟的优势。
此外，钠离子电池还具备几大优势：
其一，成本优势明显。
钠资源分布广泛，因此价格远远低于锂资源，仅为后者的1.33%；钠不会和铝发生反应，电池的正负极集流体都可以使用更便宜的铝箔，这可以进一步降低成本8%左右，降低重量10%左右；钠离子电池的正极可采用廉价的过渡金属，这使得其成本比锂离子电池有所降低。据专家计算，钠离子电池最终的成本可以比锂离子电池少30%-40%。
其二，安全性更高。
全球锂电池起火事故频出，电动汽车起火事件不断，储能电站起火也时有发生。据不完全统计，2011-2021年间，全球共发生32起储能电站起火爆炸事故，其中，日本1起、美国2起、比利时1起、中国3起、韩国24起。
而钠离子电池的电化学性能相对稳定，使用过程中较锂离子电池会更加安全。目前，钠离子电池已通过中汽中心的检测，针刺时不冒烟、不起火、不爆炸，经受短路、过充、过放、挤压等实验，钠离子电池也不起火燃。
钠离子电池虽然密度低，但钠储量大，产业链成熟后价格便宜，至少在低端电池或储能领域是有优势的，未来最大可能是共存。