钠离子电池未来是否有可能取代锂电池？

数据来源：胡勇胜等《钠离子电池科学与技术》、天风证券，大成基金，2021年11月

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钠离子电池的优势

-高低温性能好。钠离子电池可在-40℃-80℃内正常工作。-20℃的环境下钠离子电池的容量保持率接近 90%。磷酸铁锂电池在0℃时的容量保持率约60%-70%，-10℃时衰减到40%-55%，零下20℃只剩下20%-40%；而三元电池在-20℃条件下可保持正常电池容量约70%~80%，但高温下的安全性较差、容量衰减较快。

-快充性能好。电量从20%充到80%，钠离子电池充电只需要15min vs 三元电池即使是直流快充也需要30min，碳酸铁锂需要45min。

-成本低。钠资源丰富且分布广泛，钠元素的地壳含量为2.7%（排第6），远高于锂元素（0.0065%）。钠离子电池的材料成本可以比锂电池低20%-30%，主要来自正极材料和集流体。

-环境适应能力强。在高寒/高功率的环境下保持正常工作。

图：离子电池和锂离子电池的材料成本构成

数据来源：头豹研究院，大成基金，2021年11月

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钠离子电池的痛点

-能量密度低。钠离子电池的电芯能量密度在100-160wh/kg，远高于铅酸电池的30-50wh/kg（3-5倍），与磷酸铁锂电池的120-200wh/kg也有重叠范围（钠离子半径比锂大1/3，移动更慢）。但明显低于三元电池的200-250wh/kg。与锂电池相比，在同样续航下，钠离子电池使得单车重量要增加10%-20%。

-循环次数少。钠离子由于半径比锂离子大，反应过程中嵌入脱出难度大且容易造成结构变化，造成循环寿命短。降到80%的寿命，钠离子电池能循环充电2000次，虽然远高于铅酸电池的300-500次，但明显不如碳酸铁锂的4000-6000次。

综合成本无明显优势。虽然钠离子电池的绝对成本更低，但考虑到能量密度和循环次数，综合性价比并不突出。

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钠离子的材料变化

材料选择：钠离子电池的工作原理与锂电池相近，但材料选择上差异较大。

-正极：普鲁士白和层状氧化物（都不含锂）；钠离子正极材料价格3-4w元/吨，锂电池正极材料的磷酸铁锂8-9w元/吨，三元材料23-24w元/吨。

-负极：石墨改用硬碳；

-隔膜：无变化；

-电解液：锂盐由六氟磷酸锂改用六氟磷酸钠，添加剂无变化，溶剂用到碳酸丙烯酯PC。同浓度电解液下钠盐导电率高于锂电解液，可降低成本。

-集流体：负极的铜箔改用铝箔。铜箔8-9w元/吨 vs 铝箔2-3w元/吨。

制造工艺：和锂电池的制造工艺接近，设备可以沿用锂电池电池产线，电池厂无重置成本（只需要稍微改造）。

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钠离子的优势场景

目前，在高档乘用车领域，三元电池具有绝对优势；在商用车、中低档乘用车领域，磷酸铁锂电池具有绝对优势。

受限于能量密度和循环寿命，钠离子电池很难适用于主流的动力电池领域，这已是行业共识，但在储能领域可以大有作为（对能量密度的容忍度比较大）。

在能量密度或循环次数要求不高的领域，钠离子电池的性价比优势比较突出，e.g.小动力电池（电动自行车、低速电动车等）、中低端储能（循环次数要求不高），实际上是跟铅酸电池或低端锂电池在竞争，属于含金量比较低的领域，但市场规模可能比较庞大。未来在动力电池的市占率很难到20%。

在储能领域，由于投资规模较大，其较低的前期资本投入，从资金成本的角度来讲，可能会是一个重要的吸引力。外来在储能领域的市占率有望到50%。

在高寒低温场景，钠离子电池可以发挥其低温性能优势，相对同样低温性能好、充电较快的钛酸锂电池，成本更低，但循环次数不及钛酸锂电池。

在高功率领域，可以配合锂电池应用于动力电池领域。实际上，目前钛酸锂电池就已经扮演了这类角色。