前言：近日中科海钠与思皓新能源打造的行业首台钠离子电池试验车公开亮相。据悉，此次装车试验的思皓花仙子首次应用蜂窝电池技术的钠离子电池包，该款车型续航里程为252km，电池容量为25KWh，快充充电时间为15分钟至20分钟。此次首台钠离子电池试验车亮相具有里程碑的意义，标志着钠离子电池距离大规模市场化应用又近了一步。
摘要：钠电池在储能、低速交通市场等领域具有独特优势，且相对锂电池成本更加低廉，在锂电产业发展遭遇资源瓶颈的情况下可发挥重要的互补和替代作用。随着国内各大厂商陆续加码钠电产能，预计2023年将实现初步产业化，未来渗透率也有望快速提升。持续关注新技术及产业化落地催化的行业投资机会。
一、钠离子电池产业链概况
相比于锂元素的全球储量，钠元素在地壳中的含量丰富许多。在元素周期表中，钠与锂是处于同一主族且具有相似物理化学性质的金属元素，但锂元素在地壳中的含量仅为0.0065%，且分布不均，主要集中在南美及澳洲等国，且规模大、品位高、经济性好的矿不多，优质资源稀缺。与锂同族的钠元素资源储备则丰富很多，在全球地壳中含量达到2.74%，丰度在所有元素中排名第6，在所有金属元素中排名第4。
钠电池技术发展时间线：钠离子电池概念由来已久，早在上世纪70年代就已有钠离子电池的相关研究，但是后来很长一段时间产业化进程比较慢，主要是因为在材料体系方面没有达成共识；上世纪80年代，钠电开始被应用到动力和储能方面，高温钠离子电池问世，但此时还缺乏稳定的负极；2000年，硬碳负极材料被发现，整个钠电行业终于实现了研发突破；此后钠电池行业开始加速发展，2011年，在英国出现第一家公司FARADION从事钠离子电池应用工程化；2017年，我国首家钠离子电池公司中科海纳成立，中科海钠背靠科研院所，技术储备好，专利多，目前在国内比较领先；2018年，中科海纳首辆钠离子电池低速电动车亮相；2019年，中科海纳首座100KWh钠离子电池储能电站问世；2021年，宁德时代发布第一代钠离子电池，其能量密度可达160Wh/kg；2023年，中科海钠与思皓新能源打造的行业首台钠离子电池试验车公开亮相，吹响了钠离子电池在电动车市场批量应用的号角。
钠电产业链布局承袭锂电，利于产业化快速导入。钠离子电池产业链结构与锂电类似，包括上游资源企业、中游电池材料及电芯企业。当前我国钠离子电池产业链还处于初级阶段，产业布局尚不成熟。与锂电相比，钠电产业链部分环节变化如下：铝箔代替铜箔，钠盐代替锂盐，隔膜材料没有变化。由于钠离子的特性，正极、负极，包括电解质等均需要切换，产业链布局仍需完善。
二、钠离子电池优劣势与产业投资机会
钠电池与锂电池结构、工作原理及工艺高度相似：
1）钠离子电池与锂离子电池结构类似，目前研究的钠离子电池正极材料主要包括过渡金属氧化物体系、普鲁士蓝化合物体系、聚阴离子化合物体系等。
2）钠电池和锂电池的工作原理是一致的，都属于摇椅式电池，充电的时候钠离子从正极脱出，通过电解液嵌入到负极，放电的时候正好相反，以此循环往复。
3）钠电池工艺原理和锂电池是高度重合的。第一步是前期的制浆工序，也就是用竹粉、导电剂、粘结剂等材料制作浆料；第二步是涂布，将第一步制备的浆料以指定厚度均匀涂布到集流体上，并烘干溶剂；第三步是滚压，对材料进行压实整形，再进行模切并根据技术路线选择卷绕或者叠片；最后是装配，封装（激光焊或者盖板），进行干燥化操作。
钠离子电池的优势：
1）钠离子电池生产成本低。钠相对磷酸铁锂电池在成本上可以大幅降低，很大一部分原因在于钠资源储备比较丰富，在全球地壳中丰度达到2.3%，远高于锂元素，加之锂资源主要集中在南美国家，国内头部的锂电池厂商也纷纷到南美布局，而钠前驱体纯碱材料国内多家厂商均可生产。对比钠离子电池和锂电池成本，锂电池前驱体约为14-18万元/吨左右，碳酸钠纯碱前驱体仅约3000元/吨，价差巨大。钠离子电池负极集流体可以用铝箔替代锂电池所用的铜箔，铝箔价格远低于铜箔。此外，锂电池的负极需使用石墨，而钠离子电池如果走软碳路线，可以采用无烟煤做前驱体，无烟煤生产工艺路线相对简单，成本较低。钠离子电池倍率性能好于当前主流的锂电池。钠离子的斯托克斯半径比较小，如果用目前主流磷酸铁锂电池的电解液注入钠离子电池，同等浓度下，钠离子移动速率会快于锂离子，测算结果要高出20%；如果是同样的充放电速率，钠电池电解液需要的添加剂少，电解液成本亦可以下降。
2）钠离子电池安全性相对较高。钠离子电池的内阻高于三元锂及磷酸铁锂电池，一旦发生热失控短路，钠离子电池的短路电流相对较低，瞬间发热比较弱。且钠离子电池放电可以低至0V，耐过放电性能强，磷酸铁锂电池、三元锂放电极限分别是2.5V和2.7V，锂电池如果过放会导致负极吸铜，容易刺穿隔膜造成内部短路、热失控。
3）钠离子电池的低温性能优异。有测算结果显示，在零下20度时，钠离子电池能量保持率达到88%，零下30度为81%，同等到零下30度，磷酸铁锂电池能量保持率只有60%。
钠离子电池的劣势：
1）钠离子电池在循环寿命方面还有待提升。从当前部分头部企业已发布的信息来看，宁德时代称已开发出的能量密度160的钠电池循环寿命为4000次，中科海钠开发的能量密度150的钠离子电池循环寿命大于3000次，与主流磷酸铁锂电池的循环寿命相比还有较大差距。
2）钠离子电池能量密度较低。钠电材料体系能量密度和磷酸铁锂有一定差距，和三元锂差距更大，钠原子半径比锂大30%，因此质量能量密度和体积能量密度都不占优势。
钠电池在电动二轮车和储能领域应用具有较大的综合优势。钠电池在储能领域有优势，储能需求对能量密度不敏感，如果通过产业链建设进一步降低钠电池成本，会有很强的竞争力。根据CNESA相关数据，截至2021年底，电化学储能全球装机规模约为25.4GW，其中超过90%为锂电池应用，钠离子电池目前仅占2%份额，提升空间巨大。
因为能量密度比锂电池低，钠电池在汽车动力电池领域不占优，但在低速交通工具，如电动二轮车及A00级低速电动车等领域，钠电池性能优越价廉环保的竞争力便凸显了出来。我国电动两轮车销量保持稳步快速增长，2022年全年销量高达6750万辆，2017-2022年CAGR为16.7%，若未来三年增速维持，2025年销量可达1.1亿辆。
政策密集出台支持钠电池产业链发展，钠电池渗透率有望快速提升。发改委等九部门印发《“十四五”可再生能源发展规划》，目标到2025年，可再生能源年发电量达3.3万亿千瓦时左右。《规划》提出，加强可再生能源前沿技术和核心技术装备攻关，涉及的技术中，包括钠离子电池在内的多项高能量密度储能技术也被囊括其中。预计钠电在电动两轮车领域的渗透率在2025年快速提升至与当前锂电渗透率相当的25%左右；大型储能领域的应用从2025年开始放量；A00级电动车2025年渗透率达到10%。2023年随着各大钠电池龙头中试线、规模产线陆续落地，商业化渐行渐至，到2025年国内钠电池市场空间有望达百亿元级别。
总结：我国锂资源储量相对不足，锂原料的供应将成为产业链面临的长期挑战之一，未来或将成为制约电池产业发展的瓶颈；而钠电池成本低廉，低温性能和安全性相对锂电更具独特优势，能够一定程度缓解电池对锂资源的依赖，尤其在新型储能、低速交通工具等领域将具有非常广阔的应用空间。当前多家头部新能源企业在钠离子电池领域均有布局，持续关注新技术及产业化落地催化的行业投资机会。
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