中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员夏永高告诉记者，钠电池负极材料技术要求比较高，国内大多数依赖进口，这意味着负极材料具有国产替代的巨大商机。

 

　　钠电池分几种技术路线

 

　　钠离子电池的工作原理与锂电池基本相同，在充放电过程中带电离子在正负极间嵌入脱出实现电荷转移，二者的不同是实现电荷转移的离子分别钠离子与锂离子。但研究人员发现可以有多种方式实现电荷转移。

 

　　记者曾采访中科海钠董事长胡勇胜，他告诉记者，中科海钠的钠电池使用层状氧化物，有的公司采用普鲁士蓝/白材料路线，也有企业采用聚阴离子氧化物路线。

 

　　国信证券的研究报告指出，采用层状氧化物的有宁德时代、中科海钠、钠创新能源、传艺科技、立方新能源；采用聚阴离子氧化物路线的有众钠能源、鹏辉能源、山东章鼓；采用普鲁士蓝/白材料路线的有宁德时代、星空钠电、贲安能源等。钠创新能源同时也在建设聚阴离子量产线，以及研发普鲁士蓝/白体系。

 

　　负极材料是研发重点

 

　　无论是锂电池还是钠电池，基本上都由四部分组成，正极、负极、隔膜和电解液。中国电子科技集团第十八研究所研究员肖成伟告诉记者，任何一部分出现问题都将影响电池的性能，它们都具有同等重要的地位。

 

　　与锂电池相比，钠电池的正极材料主要是层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝类化合物、聚阴离子化合物。目前，国内多家公司拥有自己的核心技术专利。电解液与锂电池类似，锂电池使用六氟磷酸锂，钠电池使用六氟磷酸钠，钠离子电池和锂电池的隔膜一致，均为PP/PE。集流体方面两者有些区别，钠离子电池正负极集流体均为铝箔；锂电池正极为铝箔，负极为铜箔。

 

　　目前钠离子电池负极材料的研究主要集中在碳基材料、合金类材料、过渡金属氧化物及有机化合物等。他们分别有不同的优点。在碳基材料中，硬碳材料具有结构多样、价格低廉、导电性良好、储钠容量高、嵌钠后体积形变小、环境友好和低氧化还原电位等优点；软碳层间距较硬碳小，软碳储钠的比容量仅220mAh/g，其体积容量难以提高，且低温性能、快充性能等方面均没有硬碳好。合金类材料存在储钠过程中体积膨胀严重，材料粉化，循环稳定性差，成本高的问题；金属化合物有原材料价格昂贵，穿梭效应严重，库伦效率低等问题。

 

　　为何聚焦于负极材料的研发呢？夏永高告诉记者，硬碳作为钠离子电池负极材料，具有较低的嵌钠平台（~0.1V）和较高的比容量（300-400 mAh/g），且来源丰富，被认为是最有希望推动钠离子电池产业化的负极材料。目前，硬碳为钠电原材料国产化“卡脖子”环节,主要还依赖于进口，国内硬碳负极材料行业仍处于技术研发及优化阶段，而国外日本可乐丽公司单价高达20万元/吨。因此，为了打破国内“卡脖子”技术限制，加快推进钠离子电池的步伐，迫切需要加快高容量、长循环的硬炭负极材料研发。“根本原因是目前国内负极材料与国外先进水平还有差距，国产替代有巨大的市场空间。”，他表示。

 

　　钠电池市场前景广阔

 

　　中科海钠是国内钠电池领先企业之一，在江苏溧阳建设了中试线，在山西建设了钠电池储能装置，还联手三峡能源等公司，在安徽阜阳建设1 GWh的钠离子电池规模化量产线。据悉，中科海钠·阜阳全球首条GWh钠离子电池生产线已落成。

 

　　据介绍，相比锂电池，大规模量产后的钠离子电池具有成本优势。据资料显示，碳酸锂的价格屡创新高，目前接近50万元/吨，而钠材料的价格则要便宜很多，钠离子电池在安全性能、高低温性能和倍率性能上表现更为优异。

 

　　中科海钠对钠电池的发展充满信心，尤其是在碳酸锂价格高位下迎来快速发展期。预计钠离子电池将率先取代铅酸电池进军低速二轮车，后切入储能和A00级车，部分替代磷酸铁锂电池。假设2025年全球电化学储能中钠离子电池渗透率为10%，电动两轮车钠离子电池渗透率为25%，A00级电动车钠离子电池渗透率为20%，钠离子电池需求为67.5GWh，市场空间接近500亿元。

 

　　据公开资料显示，2021年，四轮电动车产销量总共约110万辆，记者多年报道低速电动车产业，低速电动车的消费者对价格非常敏感，这是他们多年来不愿意使用锂电池的根本原因，但是铅酸电池并不适合作为动力电池，铅酸电池则存在污染问题，钠电池大规模量产后将在这个领域有广阔空间。

 

　　除了低速电动车外，公开资料显示，2021年电动自行车销量为3400万辆，电动摩托车销量为400万辆，总共3800万辆，如果算上库存和没有备案的产品，预计在4000万辆左右。

 

　　钠电池在储能领域也有较广阔的应用。在第十二届中国国际储能大会上，中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙透露，2021年储能生产制造产业链市场规模达500-600亿元，比2020年增长120%以上。由于上游原材料价格提升，储能系统成本上涨30%-50%。目前储能系统成本1.5-1.6元/Wh，保持盈亏平衡点，其电芯产品市场供不应求。钠电池应用于储能领域，将平抑储能产业成本上升。