钠电池行业市场分析

钠电池行业市场分析

L钠离子电池概述

1.1钠电概况：几经波折，一朝破晓

1.1.1工作原理：锂、钠同族，原理相似

锂和钠在元素周期表中同属第一主族元素，具有相似的物理和化学性

质。钠离子电池的结构及工作原理与锂离子电池基本相同，同属于“摇

椅式电池”。钠离子电池的构成主要包括正极、负极、隔膜、电解液

和集流体。充电时，Na+从正极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入负极,

使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态。放电过程与

之相反，Na+从负极脱出，经由电解液穿过隔膜嵌入正极材料中，使

正极恢复到富钠态。

和锂离子电池类似,按照制造工艺，钠离子电池主要分为圆柱、软包、

方形、刀片形电池几大类。其主要差别主要体现在电池的内部装配结

构及封装形式上。根据钠离子电池的技术特点，钠离子电池将首先从

各类低速电动车应用切入市场，并随着产业的进一步发展，逐步切入

到各类储能应用场景，如可再生能源的存储、数据中心、5G通信基

站、家庭和电网规模储能等领域。

1.1.2发展历程：一度停滞，重回热潮

早在20世纪70年代末，钠离子电池与锂离子电池几乎同时开展研

究，但是受当时研究广泛的石墨负极材料储钠能力的限制，钠离子电

池的研究一度处于缓慢和停滞状态。直到2000年加拿大的Dahn等

发现高容量的硬碳可作为储钠负极材料，钠离子电池重回研究者的视

线，但当时产业界的关注重点集中于锂离子电池。

2010年以来，由于锂资源供给的稀缺态势日益凸显，钠离子电池受

到了国内外学术界和产业界的广泛关注，其相关研究更是迎来了爆发

式增长。目前，钠离子电池已逐步开始了从实验室走向实用化应用的

阶段，国内外已有多家企业，包括英国FARADION公司，美国

NatronEnergy公司，法国Tiamat,日本岸田化学、丰田、松下、三

菱化学，以及我国的中科海钠、宁德时代、钠创新能源等公司，正在

进行钠离子电池产业化的相关布局，并取得了重要进展。

2018年6月，国内首家钠离子电池企业中科海钠推出了全球首辆钠

离子电池(72V,80Ah)驱动的低速电动车，并于2019年3月发布了

世界首座30kW/100kWh钠离子电池储能电站，2021年6月推出

1MWh的钠离子电池储能系统，并在山西太原投运。国内在钠离子电

池产品研发制造、标准制定以及市场推广应用等方面的工作正在全面

展开，钠离子电池即将进入商业化应用阶段，相关工作已经走在世界

前列。

1.2产业链现状：技术无虞，量产在即

钠离子电池主要生产制备技术已基本成熟，处于量产的前夜。和锂离

子电池相似，制备钠离子电池的原材料主要包括四大主材（正极材料、

负极材料、电解液和隔膜）和关键辅材（极耳、集流体、粘结剂、导

电剂、外壳组件等）。正极材料方面，目前投入研究比较多的包括层

状氧化物、聚阴离子型、普鲁士蓝（白）等，其中层状氧化物止极材

料的理论能量密度最高，有望率先商用；负极材料方面，现阶段技术

路线以硬碳为主，软碳为辅；电解液方面，以六氟磷酸钠电解质为主；

集流体方面，低成本铝箔替代铜箔正在不断推进中；隔膜材料可沿用

锂电池隔膜体系。

图7于电池产业他

立材单体电池电池组（电池包）应用翎圾

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1.2.1关键材料：多路线并行，层状氧化物体系有望率先商用

钠离子电池正极材料的技术路线主要有层状氧化物、聚阴离子型、普

鲁士蓝（白）类、隧道氧化物类等，其中层状氧化物路线有望率先商用。

层状氧化物正极材料结构类似于锂电池的三元材料，成品电池理论能

量密度高于聚阴离子型材料，但依然存在结构相变复杂和循环寿命短

等问题，提升层状正极材料的综合性能仍是目前钠离子电池的重要研

因，钠离子难以嵌入石墨间隙，不容易与碳形成稳定的插层化合物,

因此石墨负极在碳酸酯电解液中几乎不具备储钠能力。目前已经报道

的钠离子电池负极材料主要包括碳基、钛基、有机类和合金类负极材

料等，目前商业化进展最快的为无定型碳基复合材料。

图10不同碳的4K体的构性对比

软硬碳结合开发低成本、高性能负极材料是重要发展方向。无定形碳

包括硬碳与软碳，软碳通过高温石墨化可以生成人造石墨，而硬碳难

以石墨化。硬碳相比软碳能量密度和首效性能表现更好，而软碳在成

本方面具有优势，以往的无定形碳在所有负极材料中占比约为4%。

硬碳材料普遍展现出良好的储钠性能，但其前驱体一般为生物质或者

人工合成树脂，成本较高，且产碳率较低，难以在激烈的竞争中凸显

优势。中间相沥青（来自石油工业的废渣）可作为软碳前躯体，其成

本较低，制备出的软碳具有更有序的结构，更少的缺陷和更短的层间

距，但其比容量往往低于硬碳。鉴于硬碳和软碳各自的优势，将二者

结合可为开发低成本和高性能的碳基负极材料提供良好的策略。

现阶段钠电负极厂商技术路线以硬碳为主、软碳为辅。采用硬碳路线

的主要负极厂商较多，包括日本可乐丽、佰思格、贝特瑞、多氨多、

圣泉集团、元力股份等，采用软碳路线的相对较少，主要有华钠芯能、

汉行科技等。产能规模方面，部分厂商己建成千吨级产线，万吨级产

线还在建设中。

与锂电池不同，钠离子电池可选用成本更低的铝箔代替铜箔作为集流

体。在常见的集流体材料中，金银铜铝的单位体积相对电导率最高，

但金和银属于贵金属，使用成本明显偏高；在锂电池中，由于锂离子

Li+可以和铝箔反应从而腐蚀电池负极，而钠离子电池则不受此问题

影响，且达到相同电导率时铝箔的成本约为铜箔的一半。参与布局钠

离子电池用铝箔材料的厂商有鼎盛新材、东阳光、万顺新材、南山铝

业等。

在电解液材料方面，钠离子电池和锂离子电池的电解液成分基本相似。

类似于锂电池的电解质材料主要为六氟磷酸锂，钠离子电池电解液的

溶质主要为六氟磷酸钠。溶剂为链状碳酸酯和环状碳酸酯共用，一般

采用EC、DMC、EMC、DEC和PC等溶剂组成二元或多元混合溶

剂体系，此外再加上特定的功能性添加剂。由于Na+相比于Li+具有

较小的Stokes半径和去溶剂化能,因此理论上采用低盐浓度的电解液

也可以得到足够的动力学性能。经实验测算，相同浓度的电解液溶质,

钠电池中导电率比锂电池高出20%o现阶段布局钠离子电池电解液

的厂商有多氟多、天赐材料、新宙邦、永太科技等。

钠离子电池隔膜材料可沿用锂离子电池隔膜体系。在锂电池中所选用

的隔膜体系通常是聚烯烧类的聚合物材料，如聚乙烯（PE）、聚丙

烯（PP）和PP-PE-PP复合膜；另外玻璃纤维隔膜（主要成分为二

氧化硅和氧化铝等无机氧化物）也是实验室里使用较多的隔膜。玻璃

纤维隔膜一般采用拉丝法制备，而聚烯煌材料一般采用相分离法或者

延伸法制备。二者的共性是机械强度、电绝缘性好且具备丰富的孔道。

锂离子电池所用的隔膜材料基本都可移植至钠离子电池体系。

1.2.2电池制造：兼容现有锂电设备，有望快速推广

钠离子电池的生产工艺可参照锂离子电池，其生产线和锂离子电池生

产线基本类似，不同的地方在于钠离子电池可采用铝箔作为负极集流

体，因此正负极可采用相同的铝极耳，相关工序（如极耳焊接工序）

可以更加简化。

钠离子电池的制造工序可基本分为三个部分，第一部分是前端电极制

造工序，包括电极浆料制备、电极涂布、馄压、极片分切等；第二部

分是中端电芯装配工序，包括电芯的叠片或卷绕、电芯装配、注液封

口等，涉及设备为卷绕机、叠片机和注液机；第三部分是电池组装配

工序，包括化成分容、模组装配、电池组装配及测试等。

1.3竞争格局：锂电池龙头优势延续，创新型中小企业有望突围

现阶段布局钠离子电池生产和制造的企业有两类，一类是传统的锂电

池厂商切入钠离子电池，如宁德时代、鹏辉能源等，另一类是从“0”

到“1”参与钠离子电池产业布局的创新型企业，如中科海钠、钠创新

能源、传艺科技等。

表7部分厂商在衲篇子电池产业的布局

公司名称技术路馍产葩布局

2022年5月15日.摊科技术发布2023年度以简易程序向构定时象

维科技术层状氮化物发行般票的馍案.事集资金总总不超过3亿元,募集资金将仝部用于

年户2GWH钠黑子电池”目

2022年9月,传艺科技也投虚15万吨的离子电池电解液生产蛭：传

膜状氮化物.架朋

传艺料技禹于型艺科技一期总规划产能为4.5GWh.演计于6月底达产吗.其二期

5.5GWh/年纳电耳目投珑正名加速

是国内首室商业化量产六上2酸纳的企业.其备年产1000吨六区3

多A多星状氧化物酸的的生产能力：2023年忱离子电池一期将给成为1GWH的产能,完

成5000心年正机以及2000心年负极产线的投产

一期年产各2千吨正。极材料及已速设完成并运忏半年：计划于

2023年完成二期2万*正极/I万魂.负板材料及建设并投产：2024年

中科海钠/从状“化物、＜＜究成10万魂•正极/5万吨负极材料线建设并投产.在电芯产业化进程

华阳般份士白方面,拟于2023年安祇阜相1GWh产找产线犷产至3-5GWh：计划于

2024年与客户合作炉产.产葩通10GWh・在他能系统示范用推广方

面,计划于2023年实现百兆瓦时绒钠禹子电池储能系统推广应用.

从状氧化物、＜4

偿计2023年一季度完成产业总建设,其备量产葩力

宁段时代士白

2023年电芯产能规划达GWh以上.并即将于7月开启首款产品量产

众钠能遁聚阴禺子路线

史付

已建成吨级核酸纳寒丛状衣化物正极材料生产线.彩成年产3000吨

正极材轩、5000*电弊液产能.2022年10月,钠创新能源年产4万

△a*好心筑酸纳基屎状氮化

M同杷“物吨纳寓于正极材料项目”（一期）正式投产运什.2023年1月，纳创

新能源“年产4万吨钠离于电池正极材料项目（二小）-康庄呆”开

X.

在钠离子电池商业化的进程中，由于钠离子电池和锂离子电池的结构

和生产工艺相似，现有的锂电龙头企业有望保持长期优势；另外一些

和科研院所合作，拥有技术优势的创新型企业有望在钠离子电池的市

场化浪潮中脱颖而出，占据一定的市场份额。

2.多因素驱动下，钠离子电池前景广阔

2・1政策：钠离子电池是重点发展的新型电池技术之一

钠离子电池是国家政策重点支持发展的新型电池技术之一。2021年

4月，国家发改委和国家能源局联合发布《关于新型储能发展的指导

意见》中，首次将钠离子电池列入其中。2022年3月，国家发改委、

国家能源局在《“十四五”新型储能发展方案》中明确提出要推动多元

化技术开发，要开展钠离子电池、新型锂离子电池等关键技术装备和

集成优化设计研究，集中攻关。2022年7月，在工信部发布的《工

业和信息化部关于印发2022年第二批行业标准修订和外文版项目计

划的通知》中，我国首批钠离子电池行业标准《钠离子电池术语和词

汇》（2022-1103T-SJ）和《钠离子电池符号和命名》（2022-1102T-SJ）

计划正式下达。

2.2趋势：有望替代铅酸电池，成为锂电池体系的重要补充

2.2.1资源：钠元素储量远超锂元素，不受资源限制

当前锂离子电池在消费类电子、新能源汽车、电网储能等领域发展势

头强劲，但仅靠锂离子电池并不能全面改变传统能源结构，受锂资源

储量（仅为17ppm）和分布不均（70%位于南美洲）的限制（特别

是我国80%的锂资源依赖进口），锂离子电池难以同时支撑电动汽

车和电网储能两大产业的发展。钠元素在地壳中储量约为23000ppm,

为锂元素的一千多倍，且分布较为均匀，不受资源的限制。

除了锂资源的问题，锂离子电池中的常用的其他元素，如钻、镇在地

壳中的储量也比较低，相比之下，钠离子电池中常用的元素，如铁、

镒、铝（正负极集流体）在地壳中的储量相对较高。这些特点有助于

降低钠离子电池的材料成本，同时其规模化生产不受地理因素的限制,

有利于钠离子电池的大规模推广应用。

2.2・2成本：后期可下降至铅酸电池水平

电池组由多个电芯经过串并联组成，其在组装过程中会产生设备、软

件等使用成本，一般较为固定，而电芯成本属于变动成本。和锂离子

电池一样，钠离子电池也是由正极材料、负极材料、电解液、隔膜四

大主材与集流体、粘结剂、导电剂、极耳和外壳组件等多种关键辅材

组成的。

从电池成本上来看，钠离子电池和锂离子电池的成本差距最大的组件

为正极材料、和集流体。由于不使用价格较高的金属锂和使用低成本

的铝箔作为集流体材料，钠离子电池物料成本有望大幅降低。正极材

料方面，钠离子电池正极材料前驱体主要为碳酸钠，成本明显低于碳

酸锂（截止2023年6月16日，碳酸钠的价格为2241.67元/吨，而

碳酸锂的价格为30万元/吨）。集流体材料方面，根据同花顺iFIND

的数据，近两年铜价维持在铝价格的3・4倍，钠离子电池采用铝箔作

为集流体材料后，达到同样的导电效果所需成本有望达到铜箔的1/3o

图18两种集流体价格走势对比（单位：元/吨）

SMM1#曲解铜-平均价SMMA00铝-平均价

90000

30000

对于不同体系的钠离子电池，其生产工艺基本一致，同样规格或者容

量的电芯成本差异主要来自电池原材料体系以及原辅材料用量的不

同。根据中科院物理所胡勇胜团队在《钠离子电池科学与技术》中的

测算，现阶段正极材料的预计成本可达到26.4〜42.4元/kg；国内市

场大多数无定型碳负极材料的成本为8-20万元/吨，煤基无定型碳材

料可到达1.5万元/吨以下；由于原材料成本更低，规模化生产后的

钠离子电池电解液可显著低于锂离子电池（目前国产锂电池电解液的

主流成本为3~5万元/吨）；隔膜材料沿用锂电池隔膜体系，主流湿

法隔膜成本为1.8~2.1元/m2,干法双拉隔膜成本为0.8~1.2元/m2。

根据BatPaC电池性能和成本模型，现有规模和技术水平下，三种体

系（正极材料分别为铜铁镒层状氧化物、普鲁士白类、锲铁镒层状氧

化物）的钠离子电池理论BOM成本分别为0.26元/Wh、0.26元/Wh、

0.31元/Wh。

钠离子电池产业化处于起步阶段，后续成本有望降至铅酸电池水平。

参照锂离子电池产业化的过程，钠离子电池的产业化过程可分为三个

阶段:产业化初期、发展期和爆发期。产业化初期，钠离子电池在低

速电动车和储能领域取得部分示范应用，通过材料和电池技术进一步

优化制备工艺，并随着产业链的逐步完善，钠离子电池的总成本逐步

下降至0.5-0.7元/Wh。在发展期，随着低速电动车行业的规范化和

标准化，钠离子电池规模化效应逐渐显现，产品技术趋于成熟，总成

本降至0.3~0.5元/Wh。通过新技术的使用和应用领域的拓宽，钠离

子电池的性价比优势更加凸显，相关产业爆发式增长，总成本有望降

至0.3元/Wh以下。目前主流的12V10Ah铅酸电池成本约为0.4元

/Wh,由于铅酸电池经过长期的发展，成本下降空间极其有限。经综

合折算，钠离子电池单位比能量下的成本未来将接近铅酸电池的水平,

甚至会更低。

2.2.3综合性能：略低于锂电池，但明显高于铅酸电池

钠离子电池综合性能优于铅酸电池，未来将首先取代铅酸电池并逐步

实现各类低速电动车和储能领域的无铅化。铅酸电池作为一种成熟的

电池技术，经过长期的发展其能量密度、使用寿命等各方面提升空间

已非常有限，而且由于铅酸电池中含有重金属铅，近年来面临着严格

的环保压力。相比于铅酸电池，同等容量的钠离子电池体积更小，循

环寿命更长，能量密度是铅酸电池的三倍以上，而且随着技术的进步

和产业链的进一步完善，总成本有望降至铅酸电池水平，钠离子电池

对铅酸电池的替代已成重要发展趋势。

钠离子电池在安全性和成本方面占优，有望成为锂电池体系的重要补

充。性能方面，近年来部分厂商发布的钠离子电池最高能量密度已接

近锂电池水平，以宁德时代为例，2021年发布的第一代钠离子电池

的能量密度达到160Wh。安全性方面，钠离子电池内阻高，短路时

发热量小于锂电池，也不会出现锂支晶等问题，安全性方面显著高于

锂离子电池。与锂离子电池相比，钠离子电池的能量密度和循环寿命

低于锂离子电池，但是低温性能和耐过放电方面要优于锂离子电池。

与铅酸电池相比，钠离子电池的能量密度、工作电压、循环寿命、安

全性和环境友好性各方面要显著高于铅酸电池。

基于以上特点，随着产业化的发展，将钠离子电池率先替代铅酸电池

的市场份额，实现低速电动车和储能领域的无铅化，并有望在户用储

能、工商业储能等对成本敏感、对安全性要求高的场合成为锂电池体

系的重要补充。

2.3市场：预计2030年出货量达347GWh

据研究机构EVTank预测，2023年年底，全行业将形成13.5GWh

的钠离子电池专用量产线产能；到2030生，钠离子电池的实际出货

量或将达347GWh,照此推算，2024年至2030年期间，钠电池出

货量复合增长将达到58.1%。

2.3.1动力电池：有望在两轮电动车、A00级电动车等领域广泛应用

钠离子电池在低速电动车领域前景广阔。低速电动车一般是指速度低

于70km/h的纯电动车，主要涵盖电动自行车、电动三轮车、四轮低

速电动车等。2023年2月，中科海钠与江淮新能源集团合作，在A00

级短途车“思皓EX10花仙子”上首次实现了钠离子电池在样车上的装

车，续航里程252km,电池容量为25kWh,电芯能量密度140Wh/kg,

系统能量密度120Wh/kg,支持3c到4c的快充。宁德时代宣布公

司钠离子电池产品将首装奇瑞新能源品牌iCAR的首款汽车，预计

2023年第四季度上市，将采用钠离子和锂离子电池混装方案，电池

品牌名为“ENER-Q”，但真正上车时间和具体搭载车型尚未公布。

根据GGII的数据，现阶段两轮电动车使用的电池技术中，铅酸目池

仍然占据主导地位，占据了约70%的市场份额。在新国标政策、绿

色环保等因素推动下，两轮车中锂电的份额有望上升，但在锂电成本、

安全技术门槛高于铅酸电池的背景下，两轮电动车的锂电化进程较为

缓慢。相比于其他高端电动车车型，两轮电动车结构简单、对电池性

能的要求相对较低、但对成本较为敏感。而钠离子电池各方面性能超

过铅酸电池，规模化生产后成本将接近铅酸电池的水平，在两轮电动

车领域拥有较大的市场潜力。基于近5年的两轮电动车销量数据，假

设到2025年国内两轮电动车销量达到5000万辆，每辆两轮电动车

带电量为1.3kWh,钠离子电池在两轮电动车的渗透率为20%,则两

轮电动车领域对钠离子电池的需求量有望达到13GWh。

A0级和A00级电动汽车是钠离子电池有望应用的另一重要领域oA00

级和A0级小微车型对价格更敏感，对电池性能要求不高，具有价格

优势的钠离子电池有望在此类车型中部分取代锂离子电池的市场份

额。在部分高端电动车降价的背景下，A00级电动车增幅变缓，但市

场仍不容小觑，A00级电动车所承载的功能和场景是主流电动汽车所

不具备的，特有的便捷的代步功能是该车型发展的最大优势。假设到

2025年A00级和A0级电动汽车的年销量达到300万辆，平均单车

带电量为25kWh,钠离子电池的市场渗透率达到5%,则A0级和

A00级电动汽车对钠离子电池的需求量有望达到3.75GWho

2.3.2储能电池：在户用储能、工商业储能等领域应用前景广阔

当前新能源发电行业弃风、弃光问题严重:近年来，利用风能、太阳

能、水能和潮汐能等可再生能源转化为电能的技术取得了快速发展,

但由于其产生的电能会受到自然条件的限制，具有随机性、间歇性和

波动性等特点。根据全国新能源消纳监测预警中心的数据，2023年

4月份风电利用率为96.1%,光伏发电利用率为97.9%。弃风最严重

的地区是蒙东，其4月份风电利用率仅为85.9%,弃光最严重的地区

是西臧，其1-4月份光伏发电利用率仅为75.0%。需求叠加政策驱动，

新型储能市场广阔。储能是新型电力系统的重要组成部分，对于新能

源消纳和保障电力系统平稳运行有着不可替代的作用。近年来，政府

部门相继出台《“十四五”新型储能发展实施方案》、《新型电力系统

发展蓝皮书》等文件，鼓励支持钠离子电池、液流电池在内的新型储

能产业发展。根据中关村储能产业联盟CNESA统计，2022年国内

新型储能新增规模达到6.9GW,同比增长187.5%；新型储能累计装

机规模达到12.7GW,同比增长121.7%。

图26中科海钠1MWh储能系统整体架构

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在所有电化学储能技术中，钠离子电池与锂离子电池的结构最为相似,

但成本较低，有望成为锂电池体系的重要补充。根据国家能源局数据，

从2022年新增装机技术占比来看，锂离子电池储能技术占比达

94.