钠离子电池“上车”，钠电池投资可以上车了吗？

近日，宁德时代宣布，其钠离子电池将搭载于今年年底上市的奇瑞汽车iCAR。距宁德时代发布第一代钠离子产品已有一年半，如今终于迎来产品化。据悉，这款钠离子电池产品的电芯单体能量密度达160Wh/kg，下一代有望突破200Wh/kg。此前，宁德时代表示受限于供应商原料产量，大规模投产可能要等到2024年、2025年。

那么，原料供应的现状如何？钠电池将在哪些市场抢占锂电池的“饭碗”？钠电池在实际车况中还存在哪些问题？妙投邀请电池行业资深专家为我们进行解读。

核心看点：

1. 目前钠离子电池量产主要受限于负极硬碳的产量和正极技术成熟度。

2. 钠离子电池当前的制造成本比锂电池的略高，但从目前各厂商开发钠电来看，应该是没有太大的阻力。

3. 随着这一波碳酸锂价格的大幅波动，更多动力电池厂、储能厂会做比较完善的钠电储备，或者有完整开发。

4. 钠离子电池将率先应用在A00级汽车市场和两轮车市场，未来将挤占铅酸电池在两轮车市场和磷酸铁锂电池在储能市场的份额。

5. 技术前景主要取决于三个维度：产业化、能量密度的上升空间、成本，层状氧化物是最具前景的正极材料。钠电规模化后，负极硬碳有望达到人造石墨的能量密度，且成本低得多。

6. 钠离子电池在实际车况中，还存在能量密度低、循环寿命不稳定，电芯内阻大，部分功率差的问题。

Q：宁德时代曾表示受限于供应商原料产量，大规模投产可能要等到2024年、2025年，请问钠离子电池的上游原料有哪些？供应量有限的原料目前情况如何？

目前看，宁德时代将在今年第三季度开始量产，大规模投产要到2024年、2025年。钠离子电池量产目前受限于原料供应的两个因素：负极硬碳石墨的产量、正极技术成熟度。

1）负极硬碳石墨的产量

硬碳石墨，与人造石墨和天然石墨不太一样。目前对于硬碳石墨，无论是克容量（电池内部活性物质所能释放出的电容量与活性物质的质量之比），还是首效（首效=首次放电容量/首次充电容量）都有不小的提升空间。而这对于人造石墨已经很成熟了。

钠离子电池的硬碳厂家们还都在开发、验证、提升的阶段，传统石墨厂没有大规模介入，都是一些新兴石墨厂做。

2）正极技术成熟度

正极，三种技术路线中，层状氧化物的产线和工艺流程与三元材料的是非常接近的，所以它可以使用现有的三元材料的产线，因此层状氧化物也成为目前公认的最容易产业化的正极材料。

而聚阴离子和普鲁士系列，因为采用与现有材料不同的工艺，所以其产能是受限的，产业化时间会更长。

但目前钠离子电池的正极结构稳定性，或者说包覆，做得不如三元材料那么好。具体而言，无论三元锂电池、磷酸铁锂电池还是钠离子电池，主体材料都会做一些微量金属元素的掺杂包覆，使电池内阻等性能更好，但目前钠离子还没做到成熟，在不断优化提升中。

Q：有分析称，钠离子电池的理论成本为0.3~0.4元/wh，但目前成本在0.7~1元/wh。为什么目前成本与理论成本差得这么多？

1）正极、负极、电解液都还没有产业化，这造成原材料成本非常高。钠离子电池正极理论上比磷酸铁锂还便宜，但因为没有产业化，前者的价格高于后者。负极硬碳的价格更是非常低的，但它目前比人造石墨还贵，原因相同。

2）钠离子电池的能量密度偏低，有待进一步提高。价格与能量密度之比，算出来目前成本较高。

Q：钠离子电池比锂电子电池成本低，是各厂商布局钠电的主要原因。近期，锂电原料碳酸锂的价格一直下跌，当前锂电成本大概是多少？是否给钠电量产带来一定阻力？（钠电理论成本为0.3-0.4 元/wh，目前成本在0.7-1元/wh 之间。）

这两个成本应该都是设计成本，不是制造成本，也就是理论设计成本和目前设计成本。因为目前钠电的原材料贵以及能量密度偏低。因为制造成本做到那么低是非常难的。

目前三元锂电池的设计成本是0.45~0.5元，磷酸铁锂电池是0.4~0.45元。锂电池制造中，人力、设备折旧等成本大约0.06~0.1元。如果把电池再组成电池包，成本再增加0.1元左右。

等到规模化后，钠电设计成本以外的成本要在锂电对应成本（也就是0.06~0.1元）上增加10%。有这部分增量是因为钠电的能量密度低。

比如，用1GWh磷酸铁锂电池的尺寸，去做钠离子电池，后者的能量密度更低，可能只能做0.8~0.9GWh的电池产出，那么整年分摊下来的制造成本更高一些。

实际上，我了解到最新钠电的设计成本应该是在0.5元左右。问题中的0.7~1元应该是能量密度更低、价格更高的材料（比如聚阴离子）作为正极的钠电的成本。

从层状材料为正极的钠电来看，设计成本是0.5元左右，比锂电的高一点点。制造过程中的成本，在锂电对应部分上增加10%。综合起来，钠电的制造成本比锂电的高一些。

实际上，从目前各厂商开发钠电来看，应该是没有太大的阻力。有以下原因：

第一，大家认为钠离子电池有前景，未来能在一些市场有所作为。

第二，钠不是稀有金属元素，它在地壳里是海量的，可以随便挖。钠盐是2000元/吨的原材料。

所以，随着这一波碳酸锂价格的大幅波动，更多动力电池厂、储能厂会做比较完善的钠电储备，或者有完整开发。

等到整个行业做起来，钠离子电池的价格还是有一定的优势的。根据我们的测算，随着钠离子电池大规模产业化，它能比磷酸铁锂电池每Wh便宜1~2分钱，比三元锂电池每Wh便宜3分钱左右，有一定的成本优势。

目前一台纯电动车的电池普遍是50或60度电。60度电（60kWh）的纯电动车大约能跑500公里左右。如果钠电比锂电每Wh便宜0.02元，60度电就便宜1200元。一个60度的钠电的电池包，如果按照0.78元/Wh计算，是46800元。

Q：为什么说钠离子电池的安全性高于锂离子电池？

首先，目前从全电池的测试来看，钠离子的热稳定性比锂离子电池的更好。三元锂电池可能在120~130℃就会发生热失控，因为正极发生结构相变，甚至造成电池内部发生副反应，产生起火爆炸。而钠离子电池的正极材料结构很稳定，在150~180摄℃下都没有发生相变和副反应。

我们行业有一个热失控测试，简称TP测试。TP测试就是，一个电池包很大，把其中一个电池触发而失控，不会引起旁边的电池着火。模拟的场景就是，在整车实际使用中，电池包里面有一个电池短路或者起火，不会造成热量的大规模聚集而影响到旁边的电池，进而造成整车的起火爆炸。

第二，钠离子电池与锂离子电池不同，其正负极材料均为铝箔，而锂离子电池则使用铝箔作为正极集流体，铜箔作为负极集流体。铝箔材料的负极还原电位较低，这有一个好处，就是在电池放电时，钠离子电池可以在电压为0V时仍然保持稳定，避免过度放电引发的安全风险。相比之下，锂离子电池的三元电池在放电到2伏或1.5伏时容易出现过放现象，这会产生安全隐患。因此，钠离子电池在安全性方面更具优势。

Q：钠离子电池除了应用在电动汽车上，还能应用在电网储能等场景。那么，您认为钠离子电池将率先应用在哪个领域？您怎么看待钠离子电池未来的应用前景？

1）A00级汽车市场

钠离子电池将率先应用在A00级汽车市场。这类车型的车身较小、价格较低，续航里程一般在300公里以下。这是因为当前钠离子电池的能量密度只能支持这么高的里程数。此外，钠离子电池成本较低，适合价格比较敏感的市场。

2）两轮车市场

主要分为两个方面。一方面是低成本的铅酸电池市场，比如三四千元左右的两轮电动车。钠离子电池将会取代部分铅酸电池的市场份额，因为钠离子电池的能量密度比铅酸电池更高，并且前者成本不高。另一方面是低速车市场，在农村和城乡结合部可以见到。

铅酸和两轮小电动车的市场规模合计约为1000~2000亿元左右。

3）储能领域

储能领域也是钠离子电池的应用市场之一。聚阴离子材料适用于部分工业储能，而层状材料则适用于家庭储能。

工业储能涉及到发电侧和电网侧，比如给水电站建设储能基站等。这一部分市场要求长循环寿命，即电池使用寿命一般需要达到15年或20年。因此，聚阴离子材料的循环寿命较长，可以满足工业储能市场的需求。

相比之下，家庭储能市场则更注重成本，并且对循环寿命要求不高，因此层状材料比较适用。在俄乌冲突导致的能源危机的影响下，欧洲家庭储能市场非常火爆。目前，这部分市场主要由磷酸铁锂电池占据，但未来采用层状材料的钠离子电池将带来一定冲击。

同样地，目前磷酸铁锂电池占工业储能的大部分市场，聚阴离子材料的钠离子电池在一些需要长循环寿命工业储能领域可以挤掉一些磷酸铁锂电池的市场。

从我们的调研数据来看，未来储能市场很可能会超过乘用车市场，成为万亿级的市场。

关于钠离子电池的应用前景，我认为它未来更适合应用于一些细分市场，比如有低成本需求的两轮车和家用储能，取代一部分铅酸电池和磷酸铁锂电池的市场。

如果要完全取代乘用车的主流市场，根据钠离子的的材料特性和能量密度，是比较困难的。而且，未来钠离子电池支持的乘用车的极限能力大概率在500公里左右。

Q：您怎么看待钠离子电池的技术发展前景？

我认为，技术发展前景包含三个维度：产业化、能量密度的上升空间、成本。我们从正负极材料看这三个维度。

1）正极

正极材料可分为三种类型：层状氧化物、聚阴离子和普鲁士系列。其中，层状氧化物是最具前景的材料之一，原因如下：

第一，层状氧化物材料适配性强，无论对于电池厂还是材料厂，因此其设备投入最小，且最容易实现产业化。

第二，层状材料与三元材料相似，随着电池上限电压的提高，其能量密度还有很大的提升空间。例如，宁德时代采用层状材料，目前可达三四百公里，以后可能推出五百公里的车型。聚阴离子和普鲁士系列则难以实现这种提升，与磷酸铁锂相似。

聚阴离子材料的能量密度较低，成本较高，但其循环寿命是三种正极材料中最好的。

普鲁士系列存在几个问题。首先是环保问题，中间的氰化物和普鲁士的成品都是剧毒的，因此在加工和环评方面都很困难。其次，其生产线的工艺需要全面重新建设。最后，普鲁士的能量密度不如层状材料，只略优于聚阴离子材料。

2）负极

负极使用硬碳。目前硬碳的稳定性和产业化程度还不够，未来有可能达到人造石墨的水平。因为钠离子电池还未大规模应用，所以生产硬碳的通常是一些新型硬碳材料厂，而不是传统材料厂如贝特瑞等，后者目前只是储备硬碳材料，尚未进行大规模开发。未来硬碳有望达到人造石墨的能量密度，而且成本要低得多。

Q：您是否了解目前宁德时代的量产规模有多少？

根据我的了解，宁德时代全年的产能规划是5GWh左右，实际不一定能有那么多产出，还要看订单。

Q：您知道目前参与钠离子电池赛跑的各厂家的进度如何吗？

宁德时代的初代钠离子电池产品已经定型，能量密度145Wh/kg，循环寿命是1500~2000圈。去年完成冬季标定，今年进行夏季标定，三季度可以量产。二代产品应该会在今年年底左右完成升级，能量密度175Wh/kg，循环寿命2000圈左右。

孚能科技初代产品已经装车，能量密度是145Wh/kg左右，循环寿命1500圈，今年夏天做标定。

比亚迪、蜂巢、亿纬等企业都在做钠离子电池。如果应用于乘用车，大概率是用层状材料作为电池正极。这些厂商的钠离子电池目前没有整车公告。除了宁德时代与奇瑞定点，孚能科技与江铃定点，其他企业在开发电池，暂时还没有客户定点。

Q：您知道钠离子电池在实际车况中的性能指标表现如何吗？还有哪些问题需要解决？

主要有四方面：

1）能量密度。目前层状材料是三种材料里面能量密度最高的，但是它的目前能量密度跟三元和铁锂比，它还是偏低。

即便是钠电的层状材料结构，它的能量密度还没有达到磷酸铁锂的能量密度。能量密度偏低的一个表现是续驶里程会比较短，所以只能提供300公里及以下的一些车型。

2）循环寿命。循环寿命还没有非常稳定，目前存在的问题是层状材料要提升能量密度，把电池的电压不断往上提升。提高电压的过程中，循环性能会下降比较快。所以，目前的材料优化和改性包覆还在优化。

钠离子电池优化涉及到两方面因素。一方面，需要在研发设计阶段对材料进行匹配验证。另一方面，原材料的结构也需要进行优化提升，特别是正负极材料。在提升电池电压的过程中，正极材料必须保持稳定，避免发生相变等不良反应。

相变是指当电压提升时，层状材料的结构可能会发生改变。在充放电过程中，钠离子从正极脱离并嵌入到负极的石墨中。如果嵌入的结构不够稳定，在钠离子退出嵌入时，可能会导致结构改变，进而导致电池的循环寿命、内阻等方面表现不佳，甚至容量衰减。

因此，电池的配方设计非常重要，同时原材料的结构稳定性也是至关重要的，需要注意两个方面。

3）电芯内阻。在实际车况中，目前整车的电芯内阻阻抗表现不如三元锂和磷酸铁锂电池，这与材料相关，目前在提升。

尽管目前的数据还不够多，但个人理解是，如果组成电池整包，循环内阻增加，可能会导致整个电池组的压差增大。

例如，在汽车行驶中，电池可以支持300公里的续航里程，但如果内阻增加，可能只能行驶100公里。车子行驶的里程显著下降，是因为其中很多电能无法释放。

上述四个方面是钠离子电池与三元锂离子电池和磷酸铁锂电池存在的差距。但这并不意味着钠离子电池无法使用，如果它能够具备一定的市场和成本优势，也可以被接受，比如对于不需要过高性能的低速车辆。然而，如果按照现有十几万的乘用车标准，钠离子电池在这些方面确实需要提升。

4）部分功率。在电池末端使用方面，钠离子电池目前的功率性能比三元和铁锂电池差。

主要原因是钠元素的原子半径比锂大，其脱嵌过程受到更大的阻力，导致电池在末端时的部分功率下降。

所谓末端，是指在电池使用到即将耗尽时，如果有加速或刹车等高功率的需求，会出现突然的功率限制。而钠离子电池在这种末端使用情况下表现较差，与三元和铁锂电池相比，在急加速、急减速时其功率受到影响。

整车一般有两种功率：持续功率和峰值功率。其中，峰值功率指的是瞬间的充电和放电。以特斯拉为例，它的加速特别厉害，这是由其出色的放电功率所支撑的。回馈功率是指电池所能提供的功率，通常会随着电池剩余电量的减少而下降，当电池电量降至较低水平时，功率性能下降将非常明显。例如，当电池电量降至10%时，原本以每小时100公里的速度行驶的车辆，可能只能以40公里每小时的速度行驶，因为电池已无法提供所需的功率。

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