鈉離子電池主要應用于兩輪車、A00級電動車、儲能和電動工具等領域，預計首先在兩輪車領域進行應用。根據(jù)下游應用市場的需求及鈉離子電池的滲透率預測，賽瑞研究預計2025年鈉離子電池市場規(guī)模將突破100億元，2027年將突破500億元。
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鈉離子電池主要應用于兩輪車、A00級電動車、儲能和電動工具等領域，預計首先在兩輪車領域進行應用。根據(jù)下游應用市場的需求及鈉離子電池的滲透率預測，賽瑞研究預計2025年鈉離子電池市場規(guī)模將突破100億元，2027年將突破500億元。
什么是鈉離子電池 鈉離子電池是一種類似鋰離子電池的搖椅式二次電池，主要包括正極、負極、電解液、隔膜、集流體五個部分，主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作。 充電時，Na*從正極脫出，經電解液穿過隔膜嵌入負極，使正極處于高電勢的貧鈉態(tài)，負極處于低電勢的富鈉態(tài)。放電過程與之相反。保持電荷的平衡，充放電過程中有相同數(shù)量的電子經外電路傳遞，與Na*一起在正負極間遷移，使正負極分別發(fā)生氧化和還原反應。是2022年度化學領域十大新興技術之一
鈉離子電池應用場景 由于能量密度限制，鈉離子目前的應用場景更多是在儲能、低速車等領域。鈉離子電池與NCM呈互補關系，與LFP存在一定的替5換關系。寧德時代宣布的AB鈉鋰電池方案，可能會拓寬在乘用車領域的應用場景。 鈉離子電池在部分細分領域存在替代空間目前鈉離子電池行業(yè)主要競爭產品為錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鉛酸電池等。通過計算鈉離子正負極能量密度差異，可以得出在相同技術條件下，鈉離子的能量密度約為錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池能量密度的0.7-0.8倍。基于鈉離子電池在安全性、成本等方面具有獨特優(yōu)勢，使其有望在鋰離子電池之外，成為另一種實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用的二次電池技術。然而，預計鈉離子電池規(guī)模化量產與大規(guī)模商業(yè)化應用尚需時日，與鋰離子電池的應用競爭格局短期內不會有明顯變化。未來，隨著技術攻關與產業(yè)鏈布局完善，鈉離子電池在低速電動汽車、兩輪電動車、家庭/工業(yè)儲能、5G通信基站、電動船舶等細分領域，對目前大量應用的鉛酸電池與鋰離子電池存在一定的替代空間，發(fā)展前景廣闊。 鈉離子電池性能優(yōu)異，能量密度高于鉛酸電池，與鋰電池有重疊 鈉離子電池安全性能更為優(yōu)異。鈉離子電池的內阻相比鋰電池稍高，致使在短路等安全性試驗中瞬間發(fā)熱量少、溫升較低。在過充、過放、短路、針刺、擠壓等所有安全項目測試中，鈉離子電池均未發(fā)現(xiàn)起火、爆炸現(xiàn)象。 鈉離子電池高低溫性能更佳。高溫放電(55℃和 80℃)容量超過額定容量 100%，低溫-40℃放電容量超過 70%額定容量,且可實現(xiàn)在低溫-20℃下0.1C充放電，其充放電效率接近100%，具有比鋰電池更好的低溫充電性能。 鈉離子電池倍率性能更為優(yōu)異。鈉離子斯托克斯直徑比鋰離子的小，相同濃度的電解液具有比鋰鹽電解液更高的離子電導率。 鈉離子的溶劑化能比鋰離子更低，從而在電解液中具有更快的動力學和界面擴散性能。 技術路線：鈉離子電池技術發(fā)展路徑與支撐體系在鈉離子電池的關鍵材料中，正極材料是決定電池性能和成本的主要因素之一，且在原材料成本中占比最大，超過三成。從技術路線發(fā)展來看，基于正極材料差異化，目前鈉電已經發(fā)展為層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍類化合物三大技術路線。由于三大技術路線優(yōu)勢、劣勢各異，且市場需求及響應速度不同，產業(yè)化進度也存在差異。從技術支撐體系來看，中國鈉離子電池創(chuàng)新單元主要包括新型儲能與能量轉換納米材料研究中心、電網安全與節(jié)能國家重點實驗室等國家重點實驗室;北京國能新能源產業(yè)投資基金、長沙先進儲能產業(yè)投資基金合伙企業(yè)等產業(yè)投資基金;《鈉離子電池術語和詞匯》、《鈉離子電池符號和命名》等相關技術標準正在起草中。
行業(yè)發(fā)展歷程 鈉離子電池產業(yè)發(fā)展大體經歷了三個階段：2011-2015年主要是材料開發(fā)的基礎研究階段，2016-2020年是示范驗證階段，2021-2022年是產業(yè)化準備階段，2023-2025年是產業(yè)化實施階段，2026-2030年，鈉離子電池產業(yè)將進入成熟階段。 主要企業(yè) 鋰電池以優(yōu)異的性能一直占據(jù)主導地位，但由于碳酸鋰價格暴漲，鋰電池成本大幅上漲，給產業(yè)鏈帶來了壓力，企業(yè)紛紛尋求新材料體系的突破，鈉電池憑借較高的能量密度、良好的安全性能，以及豐富的原料儲備，2010年以來，鈉離子電池受到國內外學術界和產業(yè)界的廣泛關注。目前，鈉離子電池已逐步開始了從實驗室走向實用化應用的階段，國內外已有超過二十家企業(yè)正在進行鈉離子電池產業(yè)化的相關布局，并取得了重要進展，主要包括英國FARADION公司、法國NAIADES計劃團體、美國NatronEnergy公司、日本岸田化學、豐田、松下、三菱化學，以及我國的北京中科海鈉科技有限公司、浙江鈉創(chuàng)新能源有限公司、遼寧星空鈉電電池有限公司等。
行業(yè)發(fā)展趨勢 中國高度重視鈉離子電池的研發(fā)應用，2022年，中國將鈉離子電池列入《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，支持鈉離子電池前沿技術和核心技術裝備攻關。2023年1月，工信部等六部門聯(lián)合發(fā)布《關于推動能源電子產業(yè)發(fā)展的指導意見》，明確加強新型儲能電池產業(yè)化技術攻關，研究突破超長壽命高安全性電池體系、大規(guī)模大容量高效儲能等關鍵技術，加快研發(fā)鈉離子電池等新型電池。 中關村新型電池技術創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長于清教說，2023年被業(yè)內稱為鈉電池“量產化元年”，中國鈉電池市場蓬勃發(fā)展。未來，在兩三輪電動車、家庭儲能、工商業(yè)儲能、新能源汽車等多個細分領域，鈉電池將成為鋰電池技術路線的有力補充。 今年1月，中國新能源汽車品牌江淮釔為交付全球首款鈉電池車。2023年，寧德時代第一代鈉離子電池電芯首發(fā)落地。該電芯常溫下充電15分鐘，電量可達80%以上，不僅成本更低，產業(yè)鏈也將實現(xiàn)自主可控。 去年年底，國家能源局公示新型儲能試點示范項目。入圍的56個項目中，有兩個鈉離子電池項目。在中國電池產業(yè)研究院院長吳輝看來，鈉離子電池產業(yè)化進程發(fā)展較快。據(jù)測算，到2030年，全球儲能的需求量將達到1.5太瓦時（Twh）左右，鈉離子電池有望獲得較大的市場空間。“從電網級的儲能到工商業(yè)的儲能，再到家庭儲能和便攜式儲能，整個儲能產品未來會大量應用鈉電。”吳輝說
應用路且長 當前，鈉離子電池受到各國關注。《日本經濟新聞》曾報道稱，截至2022年12月，中國在鈉離子電池領域取得的專利數(shù)量占全球有效專利總數(shù)的50%以上，日本、美國、韓國和法國則分列第二至第五位。孫金華說，除了中國明確加快鈉離子電池技術突破和規(guī)模化應用之外，不少歐美和亞洲國家也將鈉離子電池納入儲能電池發(fā)展體系。 浙江湖州國晟新能源科技有限公司副總經理狄侃生表示，鈉離子電池可以借鑒鋰電池的發(fā)展歷程，從產品化向產業(yè)化發(fā)展，降低成本、提升性能，在各行各業(yè)推進應用場景。同時，應當把安全性放在首位，發(fā)揮鈉離子電池的性能特點。 盡管前景看好，但專家表示，鈉離子電池距離真正規(guī)模化應用還有較長一段路要走。 于清教說，當前鈉電池產業(yè)化發(fā)展面臨著能量密度較低、技術有待成熟、供應鏈急需完善、理論低成本水平尚未達到等挑戰(zhàn)，整個行業(yè)需要圍繞難點協(xié)同創(chuàng)新，推動鈉電池產業(yè)向生態(tài)化和更高水平發(fā)展。（記者 劉峣） 《 人民日報海外版 》（ 2024年02月29日 第09 版）
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