什么是钠电池？

钠离子电池（Sodium-ionbattery），是一种二次电池（充电电池），主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作。

图片来源：中科海钠

钠离子电池主要由正极、负极、隔膜、集流体、电解液等构成，按照其组成材料是否直接参与电化学反应，又可以分为活性材料与非活性材料，其中活性材料包括正极材料、负极材料、电解质材料，非活性材料包括隔膜、集流体、导电剂、粘结剂等。

钠电池工作原理

钠离子电池的工作原理和锂离子电池相似，都属于“摇椅式”。充电时钠离子从正极材料脱出后，经过电解质嵌入负极材料中。与此同时电子则从正极经由外电路运动到负极，以维系整个系统的电荷平衡。放电过程则与充电过程相反。其中钠离子电池正、负极材料体系为决定性因素，电解质主要与正、负极材料体系进行选择匹配使用。

钠电池的优势

与锂电池相比，钠电池的优势在于：

资源丰富和低成本：相比锂离子的稀缺性，钠离子在地壳元素中的储能更丰富，因而成本低，可成为锂离子电池很好的补充，截至2022年11月数据，碳酸钠价格约为碳酸锂价格的1/200，此外钠电池的正负极均采用铝箔，可进一步降低成本；

宽温性：在-40℃~80℃的温度范围内均有较好的容量保持率；

快充和倍率性好：相同浓度的钠离子电池电解液比锂离子电池电解液具有更高的离子电导率，同时钠离子在极性溶剂中具有更低的溶剂化能，使其在电解液中具有更快的动力学性质，具有更高的电导率；

安全性：钠电池可在零电压下保存及运输，无运输安全风险，在短路时，自发热热量少，无起火/爆炸等隐患；

生产：与锂离子电池具有类似的工作原理和材料构成，生产经验和设备可以部分兼容。

钠电池类型

钠硫电池

钠硫电池是一种基于固体电解质的高温二次电池，它以钠作为阳极，以渗入碳毡中的硫作为阴极，传导钠离子的 β"- 氧化铝陶瓷在中间同时起隔膜和电解质的双重作用。

钠硫电池的优势很明显，除了成本低、对环境友好之外，它还具备能量密度高、充放电效率高等。理论上钠硫电池能量密度最高可达760瓦时/千克，不过目前只能做到 150-240瓦时/千克。

钠盐电池

钠盐电池是高温钠电池的一种，是一款产品性质稳定，安全性高，使用寿命长，应用范围广泛，原材料易获得并且无毒，废品回收工艺简单且无污染。

钠盐电池主要应用于电网储能、通讯基站及动力电源领域，借助钠盐电池的应用优势，可以有效调节可再生能源发电系统中，用电与发电的时差矛盾，提高发电设备的利用率。

钠空气电池

钠空气电池属于金属-空气电池体系，通过在空气电极上使碱金属离子和氧气发生反应来产生碱金属氧化物来驱动整个电池工作。正极通常采用多孔碳材料或多孔金属材料，不仅为氧气的传输提供通道，更为氧气的还原以及与碱金属离子结合生成碱金氧化物提供反应场地。在放电的过程中生成的碱金属氧化物会不断填充这些多孔材料的空隙，直到空隙被完全填满放电反应才会终止。

有机系钠离子电池

钠离子电池和锂离子电池的组成一样，包括正极、负极、隔膜和电解液”钠离子电池不采用钠作为负极，负极由硬碳或可嵌钠材料组成。负极是钠离子电池中最麻烦的部分之一，事实上，用于锂离子电池的石墨材料完全不能在钠离子电池中工作。在放电过程中，负极被氧化的同时钠离子被释放到电解液中，与此同时钠离子嵌入到正极材料中正极被还原。

水系钠离子电池

由于有机电解质电池面临着高成本，生产复杂，安全性等问题，使得其在大规模能量存储方面面临瓶颈。而水系电解质与有机电解质相比有更快的离子迁移速率，更便宜，更安全，电池更容易制造以及可以使用更厚的电极，唯一的缺点是水的工作电压窗口较窄“使用水系电解质是最有效降低钠离子电池成本的方法，使得越来越多的研究转移到水系电池钠离子电池的研究中。

钠电池发展历程

萌芽期：1967年从高温钠硫电池出发。

停滞期：在1979年法国Armand提出“摇椅电池”概念后，由于锂离子电池体系中应用较为广泛的石墨负极储钠能力欠缺，对钠离子电池的研究几乎停滞。

重启期：直至2000年加拿大Dahn等发现硬碳负极具备优异的可逆储钠能力，学界才继续推进。

复兴期：到2010年，随锂离子电池研究和产业链建设趋于成熟，以及对锂资源的担忧，钠离子电池的研究和产业化进程，进入复兴时期，海内外出现产业化公司和零星商业化应用。

爆发期：直至2021年7月，宁德时代发布第一代钠离子电池，宣布计划2023年形成基本产业链，叠加锂价在2021年底-2022年年初快速上涨，引发全产业链对互补、替代方案——钠离子电池的高度重视，涌现数十家推动钠离子电池及原材料量产的企业。

图片来源：浩钠新能源

钠电池生产流程

材料准备

制造钠离子电池的第一步是准备材料。主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜和电池外壳等。其中，正极材料和负极材料是钠离子电池的核心组成部分，它们之间的性能差异决定了电池的能量密度和充放电效率。电解液是电池中传输钠离子的介质，隔膜则是用来分隔正负极，防止短路现象的发生。电池外壳是保护电池结构和密封的关键部件。

正负极制备

制备正负极是钠离子电池制造过程中的重要环节。正极的制备通常采用层状氧化物、聚阴离子化合物等材料，通过控制合成条件和掺杂改性等手段来提高其电化学性能。负极的制备则通常采用碳材料、合金材料等，通过控制孔径和比表面积等来提高其电化学性能。

电极制备

制备电极是将正负极材料涂布在金属箔上，然后进行干燥和碾压的过程。在这个过程中，需要控制涂布的厚度和均匀度，以确保电极的一致性和稳定性。同时，还需要对电极进行质量检测，以确保其符合设计要求。

图表：钠离子电池生产流程

装配电池

在装配电池之前，需要将电解液注入电池壳中。然后，将正负极分别放置在电解液的两侧，通过焊接等方式将它们与电池外壳连接起来。最后，进行密封和注液操作，完成电池的装配。

电池测试

在完成装配后，需要对电池进行测试，以确保其性能符合设计要求。测试项目包括电压测试、充放电测试、循环寿命测试等。如果发现有不符合设计要求的电池，需要进行相应的调整和优化。

电池产品制作流程

钠电池产业链

钠离子电池产业链也主要分为上游的电池材料、中游的电芯、电池制作，以及下游的储能、低速车、A00 级新能源车领域。

钠电池主要布局企业

中科海钠

中科海钠是一家专注于新一代储能体系——钠离子电池研发与生产的高新技术型企业。目前，中科海钠已成功开发出NaCP08/80/138等不同规格型号的钠离子软包电池，以及钠离子圆柱NaCR26650、NaCR32138电池，综合性能处于国际领先水平。

宁德时代

宁德时代是全球领先的新能源创新科技公司，致力于为全球新能源应用提供一流解决方案和服务。其动力电池市场占有率连续五年排名全球第一，2021年宁德时代入局钠离子电池。2021年7月，宁德时代发布首款钠离子电池，电芯单体能量密度达到160Wh/kg，目前已启动钠离子电池产业化布局。

比亚迪

比亚迪股份有限公司，创立于1995年，2002年7月31日在香港主板发行上市，比亚迪则计划于2023年二季度量产钠离子电池，搭载于秦 EV、海豚及新车型海鸥中。报道称，比亚迪有可能成为全球第一个将钠离子电池装上汽车的公司。

立方新能源

立方新能源成立于2013年，是湖南株洲首家钠离子电池企业。2022年4月，立方新能源发布第一代钠离子电池，该产品软包单体电芯重量能量密度可到140Wh/Kg和270wh/L的体积能量密度。

钠创新能源

钠创新能源成立于2018年，公司聚焦钠离子电池创新与工程化，以市场需求为导向，研发、生产与销售新一代动力与储能电池系统，致力于打造具有全球影响力的钠离子电池系统创新企业。

鹏辉能源

鹏辉能源成立于2001年，于2015年在深交所创业板上市，是一家专注于锂电池生产制造与研发的高新技术企业。2021年12月，鹏辉能源表示公司2021年进行了钠离子电池小批量生产，采用磷酸盐类钠正极与硬碳体系负极，计划应用场景为储能、快充模式电动车、中等续航电动车、电单车等。

众钠能源

众钠能源成立于2021年，是一家新兴的钠离子电池企业，2022年3月，公司完成B轮融资。2021年，众钠能源发布硫酸铁钠钠离子电池。2022年公司产品进入中试阶段，计划发布新产品，并进入客户的验证体系；2023年进入量产阶段。公司2022年3月百吨级材料项目投产，2023年电芯产能规划达GWh以上。

传艺股份

2022年6月，传艺股份公告称，全资子公司智纬电子拟与宁波海盈汇鑫等合资设立传艺钠电科技有限公司。合资公司主要从事钠离子及锂离子电池、正负极材料和电解液等研发、生产及销售等。2022年8月，传艺钠电宣布，钠电池生产设备及装置安装调试进展顺利，已具备中试生产条件并即将投产运行。2022年9月，传艺股份发布《关于对外投资设立控股孙公司的公告》，拟投建15万吨钠离子电池电解液生产线。

欣旺达

欣旺达成立于1997年，2011年登陆深交所创业板。2022年8月，欣旺达表示公司拥有钠离子电池补钠的方法、钠离子电池及其制备方法等多项专利，且在钠离子电池领域公司积极探索产学研合作，并与南开大学合作设立院士工作站，共同研究新型锂硫、钠离子、固态电池等关键材料及技术。

贲安能源

贲安能源成立于2017年，是一家从事无机(水系）钠盐电池研发、生产制造、提供无机（水系）钠盐电池储能系统解决方案的高科技跨国企业。2018年公司建成了年产量20MWh的流水线，2019年实现欧洲户用储能市场MWh销售。2021年，公司中标6MWh水系钠盐电池储能系统-内蒙乌兰察布风光储一体化基地示范项目；2022年，中标海外20MWh水系钠盐电池供货合同以及泰国电力皇室工厂60KW/150KWh光储一体化示范项目。2021年，公司无锡基地建成，产能新增至100MWh。2022年公司贵州基地一期年产2GWh电池储能材料于Q3投产。

华阳集团

2021年6月，由华阳集团联合中科海钠公司共同打造的全球首套1MWh钠离子储能系统，在山西太原正式投运。2022年1月，华阳集团钠离子电芯项目在阳泉市宣布开工。2022年3月，华阳集团旗下子公司山西新阳清洁能源全国最大钠离子电池规划项目成功送电，该项目第一条钠离子电池生产线进入设备调试的最后阶段，即将于3月底试生产。2022年9月，华阳集团与中科海钠联合打造的全球首批量产1GWh钠离子电池产线在山西阳泉市正式投运。

圣阳股份

圣阳股份创建于1991年，2011年在深交所上市。公司面向海内外市场，向客户提供电池产品、储能系统和一体化智能电源解决方案。公司是国家级高新技术企业，拥有国家认定企业技术中心，主导、参与制定国家、行业标准50余项。公司与院士工作站等合作单位联合开发的钠离子电池已通过实验阶段，进入样品测试阶段。

同兴环保

同兴环保是我国较早进入非电行业烟气低温脱硝领域的企业，2022年9月，同兴环保科技股份有限公司与中国科学技术大学在合肥举行合作协议签约仪式，共建“中国科大-同兴环保储能电池材料及器件联合实验室”，标志同兴环保跨界进军钠离子电池产业。

维科技术

维科技术是一家以新能源锂电池为主业，以3C数码电池和动力电池为核心业务的A股上市公司。2022年9月，与浙江钠创新能源有限公司在浙江绍兴签订《深度合作战略框架协议》，在江西维科产业园建设钠电产业化基地，项目初期拟建2GWh钠电池生产线，主要面向低速车和储能市场。

多氟多

多氟多是一家致力于高性能无机氟化物、电子化学品、锂离子电池及相关材料研发生产的高新技术企业。2022年9月，多氟多表示，钠离子电池的正极材料中试线已经建成，小批量产品陆续下线，小试的钠离子电池测试进行了3个月，目前指标良好；钠离子电池一期将形成约1GWH的产能。

兴储世纪

兴储世纪是新能源智能微电网解决方案提供商，2022年3月，兴储世纪改组成都研究院为钠离子电池研究院，赋能钠离子电池及关键材料研发。预计2023年6月前将完成钠离子电池，方形铝壳电芯的中试小批量生产。2023年到2024年将孵化推进1GWh钠离子电池的生产。

钠电池适用场景

钠离子电池因其特性，特别适合用在以下几个领域的设备上：

便携式电子产品：钠离子电池的低成本和长循环寿命使其成为便携式电子产品如智能手机、平板电脑等的理想选择。

家用电器：钠离子电池的高安全性和环保特性使其成为家用电器如吸尘器、洗衣机等的优选电源。

电动交通工具：钠离子电池的充放电速率和能量密度虽然不及锂离子电池，但其长循环寿命和低成本使得它适合用在电动自行车、电动摩托车等轻型电动车上。

大型储能系统：钠离子电池的大规模储能能力和环保特性使其成为太阳能发电站、风能发电站等可再生能源设施的理想储能解决方案。

尽管钠离子电池在上述领域有明显的优势，但由于其能量密度和充放电速率相对较低，可能不适合用在需要高能量密度的设备上，比如电动汽车和无人机等。

钠电池的未来展望

钠离子电池的发展前景广阔。得益于国家政策的支持和成熟锂离子电池产业链的支撑，中国在钠离子电池的技术研发和产业化进程方面处于国际领先地位。业内人士预测，钠离子电池有望在未来几年内实现年复合增长率超过82.6%，并在电动汽车和储能市场快速发展的背景下，成为未来10年内成长性最高的新兴产业之一。

钠离子电池作为新能源技术的重要方向，其研究和产业化进程正在不断推进。随着钠离子电池技术的不断发展和完善，其在各个领域的应用也将更加广泛。预计在未来几年内，钠离子电池将在电动汽车、家用电器、工业设备等领域得到更广泛的应用，并有望成为锂离子电池的重要补充和替代品 。同时，随着钠离子电池的商业化进程加速，相关的产业链也将得到进一步的完善和发展，钠离子电池有望在未来的能源领域发挥更加重要的作用，为实现绿色、可持续的能源供应做出贡献。

内容资料来源：浙商证券、博授堂新材料、浩钠新能源、华福证券、光大证券、艾邦钠电网、钠电派、网络等