中国钠离子电池产业化发展加速，持续领跑世界

　　中国锂离子电池发展之路历经艰辛，从曾经的技术落后，到如今引领世界，有太多人为之艰辛付出。虽然过程艰难，但成就斐然！如今，世界前十大动力电池厂商排名中，中国已经占有六席（第一宁德时代、第三比亚迪、第七中创新航、第八国轩高科、第九欣旺达、第十蜂巢能源），中国以无可争议的实力引领世界发展潮流！
　　在锂离子电池已经发展高度成熟的今天，钠离子电池凭借诸多独有优势正在飞速发展当中，中国的钠离子电池产业已经率先开始产业化进程，钠离子电池技术将继续领跑全球！
　　钠离子电池优势
　　相较于成本高昂、资源稀缺的锂离子电池，钠离子电池有着诸多先天性优势：
　　1、资源优势：
　　钠离子电池的原材料为碳酸钠，而地球上钠元素的资源储量非常丰富，资源富集，钠元素含量约为23000ppm（锂含量约为17ppm），钠元素的资源丰度位居第6位，其资源储量相当于锂元素的1353倍！
　　钠元素分布均衡，全球各地均有分布，完全不受资源和地域的限制。所以在资源方面，钠离子电池比锂离子电池有着更大的优势，其开发成本低廉，资源无瓶颈，且分布均衡。
　　碳酸钠
　　2、成本优势：
　　目前，钠离子电池的原材料碳酸钠价格仅约2800元/吨，而锂离子电池最重要的原材料--电池级碳酸锂的价格已经高达53万元/吨！碳酸钠的价格仅只相当于电池级碳酸锂价格的零头，两者之间的价格相差十分悬殊，成本差异十分巨大。
　　另外，钠离子电池的正极材料通常选用铁/锰/铜等金属，不含贵金属钴和镍，价格相对低廉，且资源储量丰富。负极材料则可选用无烟煤制成硬碳前驱体，其成本较低。而且钠离子电池正极和负极的集流体都可以使用廉价的铝箔，而锂离子电池的负极是比铝箔价格更高的铜箔，所以钠离子电池的成本可以进一步降低。
　　3、性能优势：
　　钠离子电池除了在能量密度方面逊色于锂离子电池之外，还有着和锂离子电池一样优异的性能，甚至部分性能已经超过了锂离子电池。
　　A、充电速度更快：相同浓度的电解液，钠盐电解液有比锂盐电解液更高的离子电导率，因此钠离子电池有更快的充电速度（充电速度约为锂离子电池的两倍）；
　　B、低温性能优异：低温测试中，钠离子电池（铜基氧化物/煤基碳体系）在-20 的低温时，容量保持率可达90%以上，而锂离子电池（磷酸铁锂/石墨体系）低于70%；
　　C、安全性能优势：在所有安全项目测试中，钠离子电池都没有发现起火和燃烧现象，安全性更好；
　　D、循环寿命更高：现阶段，磷酸铁锂电池的循环寿命可达3000次，三元锂电池的循环寿命可达2000次，而中科海钠研发的钠离子电池目前已可实现循环寿命4500次以上（中科海钠的目标是将钠离子电池的循环寿命进一步提高到一万次以上）。
　　钠离子电池拥有诸多优点，但凡事有优点必有缺点。目前，钠离子电池最大的问题是让处于发展的初级阶段，能量密度仍然偏低，需要通过技术研发和材料改良进一步提高能量密度和循环使用寿命。已于今年9月30日开始量产的山西华阳股份的钠离子电池生产线，能量密度估计约在145Wh/kg左右；而目前量产的三元锂电池的能量密度可达250-300Wh/kg左右。钠离子电池技术路线
　　钠离子电池和锂离子电池类似，都属于可重复充放电的二次电池（也被称作＂摇椅式电池＂），同样有正极、负极、电解液、隔膜等组件。
　　正负极材料体系直接决定着钠离子电池最终的性能指标，而正极材料是影响电池能量密度、循环寿命等指标的关键零部件。钠离子电池主要的正极材料有三种：过渡金属氧化物、普鲁士蓝/白化合物，聚阴离子。这三种技术路线其实各有优劣：层状氧化物正极材料的综合性能好，但研发难度大，正在逐渐成为主流；普鲁士蓝具有较好的循环稳定性，有优异的倍率性能，但循环寿命较差，而且不环保，在合成过程中会产生剧毒的氰化氢，同时晶格中的配位水难以去除干净，会严重影响到电池的容量和循环性能。
　　钠离子电池的负极材料有：硬碳、软碳、纳米纤维、石墨烯和碳纳米管，最常用的是硬碳和软碳，硬碳最合适，但成本较高。锂电池通常采用石墨作为负极，但石墨材料无法作为钠离子电池的负极，其无法满足高效储存钠离子的能力。
　　硬碳被视为最适合钠离子电池的负极材料，硬碳在3000  以上的高温下也不会变成石墨，有着高容量、合适的工作电势、可持续性强等优势，因此成为钠离子电池的理想负极材料，硬碳的大层间距也有利于钠离子的嵌入和脱出。软碳一般可作为硬碳的包覆层，软碳在2800 下可石墨化，可作为硬碳的包覆层，减少电极材料与电解液的副反应。
　　钠离子电池的电解液分为两种：醚类电解液、酯类电解液。目前最常用的是酯类电解液，其安全性高，有良好的导电性。酯类电解液对钠盐的溶解性较好，做电解液时可提供良好的离子传输能力，且酯类电解液的结构比较稳定，耐氧化，安全性高。
　　钠盐是电解液中的重要组成部分，是提供电解液中载流子的主要来源，钠离子电解液钠盐有含氟钠盐（NaPF6、NaFSI 等）和不含氟钠盐（NaBF4、NaClO4等）两种路线，NaClO4 的热稳定性最好，但容易制爆。目前，钠盐最常用的是NaPF6（含氟钠盐）。
　　钠离子电池的正负极集流体都可以选用铝箔，因此比锂离子电池更有成本优势。锂电池的正极是铝箔，它既是锂电池的集流体电极，又是锂电池的正极材料载体，因为铝和锂在低电位时会发生合金化反应，所以锂离子电池只能选择铜作为集流体。而铝和钠在低电位时不会发生合金化反应，因此钠离子电池可以选择比铜更加便宜的铝来作为集流体，所以钠离子电池的正负极集流体都可以采用铝箔。据测算，钠离子电池将铜箔替换为铝箔以后，每KWh电池中用于制作集流体的材料成本就可以减少约10%。中国钠离子电池产业发展历程和现状
　　钠离子电池从2010年至今，经过12年发展，已从初始萌芽阶段发展到目前规模化量产的开端阶段，市场正在一步步培育成熟。
　　钠离子电池发展历程：
　　2010年，中科院率先开始研发钠离子电池，成为我国最早涉及钠离子电池的科研机构。
　　2017年，师从于中科院物理研究所陈立泉院士的胡勇胜博士，创立了中国国内第一家专注于钠离子电池开发与制造的企业--中科海纳。
　　2018年，中科海纳的第一辆钠离子电池低速电动车亮相。
　　2019年，中科海纳的第一座钠离子电池示范储能电站建成。
　　2021年，宁德时代发布了旗下第一代钠离子电池（尚未实现量产），称其能量密度可达160Wh/kg。
　　目前，中国已有数家厂商正处于开始规模化量产钠离子电池的前夜，或者已成功开始规模化量产。
　　一、华阳股份
　　从进度上来说，华阳股份是中国乃至世界最先开始钠离子电池规模量产的厂商。由于中科海钠的钠离子电池研发时间最早，技术领先，华阳股份通过投资入股，已和中科海钠形成深度绑定，将和中科海钠联合打造全产业链模式。
　　华阳股份成立于1999年，是国内最大的无烟煤上市企业，目前无烟煤年产能为4170万吨。华阳股份从2021年开始布局钠离子电池，目前已布局了钠离子电池的正负极材料、电芯、电池pack、电解液等细分产线，已基本形成全产业链。
　　2021年3月，华阳股份战略投资中科海钠，开始发展钠离子电池业务，目前是中科海钠的第二大股东，持有中科海钠15.56%的股权。通过股权投资中科海钠，华阳股份已形成钠离子电芯、正负极材料、电池pack等生产线。华阳股份通过全资子公司山西新阳清洁能源有限公司直接投资和间接持股中科海钠等方式，持有100%电芯产线和49%的正负极产线。
　　另外，华阳股份通过和多氟多合作设立公司的方式布局电解液。目前华阳股份间接持有多氟多公司电解液产线2.12%的股份。
　　2021年4月13日，华阳股份旗下子公司新阳能源投资1.4亿元与中科海钠成立合资公司，共建钠离子电池正负极材料4000吨，约0.8Gwh的容量，其中正极为钠铜铁锰氧化物，负极为无烟煤软碳。
　　2021年6月，华阳股份与中科海纳共同开发了1Mwh钠离子电池储能系统，已正式投运。
　　今年9月30日，全球首批量产的钠离子电池生产线，在山西省阳泉市华阳股份子公司华阳新材举行仪式。 华阳新材当天宣布，子公司华钠芯能公司投建的钠离子电芯生产线，设备安装调试已完成，开始进入量产阶段。 华阳新材的这条钠离子电芯生产线 产能为1GWh ，是与中科海纳联合打造的， 主要生产圆柱钢壳钠离子电芯、方形铝壳钠离子电芯、 以及钠离子电池PACK产线。 项目满产后， 圆柱钢壳钠离子电芯的产能将达到4000万只/年、方形铝壳钠离子电芯的产能将达到98万只/年 。
　　钠离子电池生产线
　　二、宁德时代
　　动力电池市场份额世界第一的宁德时代，2021年就已经发布了第一代钠离子电池，但目前尚未实现量产。宁德时代称，钠离子电池将于2023年实现规模化量产，并形成产业化。
　　宁德时代公告称，该公司的钠离子电池单体电芯的能量密度为160Wh/kg（但未公布循环寿命），是目前所有钠离子电池中的最高水平；其低温性能优异，在零下20度的环境中，拥有90%以上的放电保持率；由于钠离子电池的内阻较小，在常温下充电15分钟，即可恢复到80%以上电量。
　　宁德时代的钠离子电池正极材料采用克容量较高的锰铁普鲁士白材料（克容量为160mAh/g），负极材料为硬碳（克容量为350mAh/g），有克容量高、易脱嵌等优点。
　　在系统创新方面，宁德时代还开发了AB电池系统解决方案，通过将钠电池和锂电池按照2比1的比例进行混装，用BMS算法来精准控制，弥补了钠离子电池现阶段的能量密度短板，同时可发挥其高功率、低温性能好的优势。
　　宁德时代称，将来开发的第二代钠离子电池，能量密度预计将突破200Wh/kg。
　　三、振华新材：
　　振华新材成立于2004年，专注于锂离子电池正极材料的研发生产及销售，主要提供锂离子电池的正极材料，包括中镍、中高镍、高镍、超高镍在内的多种型号的镍钴锰酸锂三元正极材料（NCM）。
　　振华新材的钠离子电池正极材料走的是层状氧化物路线，目前为第二代产品，已向主要客户送样，并已实现小规模生产和小批量出货。振华新材的正极单晶技术领先国内厂商，正极技术优势明显，截至今年6月底，其已具备钠离子电池正极材料产业化条件。
　　凭借大单晶技术优势，振华新材生产的单晶钠离子电池正极材料性能优秀，其结构完整，加工性能良好，在循环过程中不会出现颗粒碎裂的情况。大单晶技术体系应用到钠离子电池中，可改善钠离子电池的高温高电压循环性能，特别是高温稳定性。因此，振华新材在层状氧化物领域的技术优势较为明显。
　　目前，振华新材的钠电池正极已经出货。截止2022年7月末，振华新材的钠离子电池正极已经出货约4.13吨，2022年第四季度有望进一步放量。
　　四、传艺科技：
　　传艺科技成立于2007年，之前的主营业务是各类印制电路板的设计/研发/制造和销售，是全球第三大笔记本电脑线路板供应厂商。后来开始转型进入钠离子电池领域，今年6月份设立了孙公司传艺钠电科技，开始钠离子电池的研发生产和销售。
　　今年7月，传艺科技的钠离子电池项目已完成小试。8月份，传艺科技称已具备钠离子电池中试生产条件，即将投产运行。
　　传艺科技的钠离子电池项目总共规划了10GWh产能，建设将分为三个阶段：第一阶段为中试线，计划投资5000万元，开发出能量密度大于145Wh/kg、循环寿命大于4000 次、符合国标安全性的钠离子电池；一期规划建设产能为2GWh的钠离子电池生产线及相应产能的正负极材料产线，计划投资10亿元人民币；二期规划建设产能为8GWh的钠离子电池生产线及相应产能的正负极材料产线，计划投资40亿元人民币。项目全部达产后，可满足低速电动车和钠离子电池储能系统的市场需要。
　　昨天，传艺科技发布公告称，鉴于钠离子电池的市场空间巨大，需求旺盛，结合项目的中试成果，现拟将钠离子电池二期部分规划建设的产能前移，将一期项目的产能规划提升到4.5GWh。项目二期的产能建设规划，后续将视一期项目的进展情况和市场需求情况具体制定。
　　截至目前，传艺科技的钠离子电池项目，各生产设备及装置安装调试进展顺利，中试生产即将投产运行，项目一期建设将按计划有序推进。
　　结语：
　　钠离子电池由于有资源、成本、性能等诸多优势，在形成规模化量产后，将逐步替代污染严重的铅酸电池，逐步使用于要求高安全性、高循环寿命、对能量密度要求不高的大规模化学储能电站、低俗两轮/三轮电动车等领域，并将和高能量密度的锂离子电池形成高低搭配。在钠离子电池的逐步发展中，将和锂离子电池长期共存，互为补充。
　　结合目前中国钠离子电池产业发展分析，预计钠离子电池将于2023年实现规模化量产，并实现大批量出货。#新能源# #钠离子电池#
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