钠离子电池行业研究 | 水木资本原创

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2021年7月29日，宁德时代举办首场线上发布会，董事长曾毓群博士发布了宁德时代的第一代钠离子电池。

与现在当前主流的锂电池相比，钠离子电池的到来，对电池行业的影响可以说是革命性，一定程度上能摆脱电池行业对锂金属的依赖。其电芯单体能量密度高达160Wh/kg，这也是目前全球最高水平。而热稳定方面，钠离子电池达到了远超国标的水平。

总体来看，钠离子电池在“严寒”地区、快速充放电和高放电功率的性能方面，表现更为优异，具有明显优势。


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钠离子电池定义



钠离子电池即一种浓差电池，正负极由两种不同的钠离子嵌入化合物组成。

充电时，钠离子从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富钠状态，正极处于贫钠状态，这时电子的补偿电荷经外电路供给到正极，以平衡正负极电荷。

放电时，钠离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富钠状态，负极处于贫钠状态，这时电子的补偿电荷经外电路供给到负极，以保证正负极电荷平衡。

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锂电池 vs钠电池vs铅酸电池性能对比



在性能方面，钠离子电池主要优势为快充性能好、高低温性能优异、安全性能好、设备兼容好，但能量密度以及循环寿命低是限制其发展的主要问题。
 
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对比锂离子，钠离子主要有以下性能优势：

1、充电快：磷酸铁锂需20-30分钟可充电至80%，钠离子电池有望将时间缩短40%左右；

2、高低温性能优异：工作温度范围在－40℃－80℃。高低温环境下电池仍有良好的容量保持率；

3、安全性能好：在过充、过放、短路、针刺、挤压等测试中不起火、不爆炸；

4、设备兼容性好：钠离子电池与锂离子电池生产工艺相近，如两者在电极生产过程、电池装配过程完全相同，因此设备兼容性高，企业产线转换成本较低；

5、钠离子溶剂化能低：钠离子比锂离子更易脱溶剂化，界面反应动力学更好。

对比锂离子，钠离子具有以下缺陷：

1、能量密度低：对比锂离子，钠离子最大的缺陷是能量密度较低，在相同续航情况下，单车重量增加约10%-20%;

2、循环寿命低：对比锂离子，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， 从而造成其循环寿命较低。
 


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锂电池 vs钠电池成本构成对比



从可持续角度来看，钠元素资源丰富且分布较广，可避免资源卡脖子问题。从成本端来看，钠离子对比锂离子的电池成本降低了约20%。
 
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可持续角度：

1、钠资源：钠资源的地壳丰度达2.75% ，在地壳中的丰度位居第6位，且钠资源分布于全球各地。钠的价格低廉且易获取；

2、锂离子：锂离子的地壳丰度达0.0065% ，且资源分布不均，75%的锂分布在南美洲地区。相对于钠离子而言，锂离子的价格更高。

成本角度:

1、正极材料：钠离子电池的正极材料如铜铁锰层状氧化物约为2.9万元／吨、普鲁士白类为2.6万元／吨、镍铁锰层状氧化物为4.2万元／吨，而锂离子电池的正极材料碳酸锂的价格约为8.6万元／吨。

2、集流体：钠离子电池负极集流体均为铝箔，锂离子电池负极集流体只能使用铜箔。电池级铝箔成本在2.4-3万元／吨，电池级铜箔成本在8-9万元／吨。

3、电解液：由于同浓度电解液下钠盐电导率高于锂电解液，因此可降低成本， 或钠离子电池可用低盐浓度电解液来降低成本。

 

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宁德时代钠离子电池发布对行业的影响



就现阶段而言，由于钠离子电池单体容量密度较锂电池仍有较大的差距，而乘用车对电池能量密度的要求高，钠离子电池无法满足乘用车的续航能力需求，因此现阶段钠离子电池对锂电池行业的影响仍然较小，从长期来看随着锂离子电池价格的上涨，出于成本考虑，钠离子电池可用于中低续航的电动汽车（300公里以下续航）或两轮车领域。

从公司业务发展角度来看，钠离子电池相当于增加了宁德时代新产品线，可为宁德时代带来新的盈利增长点。目前来看，钠离子电池与宁德时代的主营业务动力电池（包含磷酸铁锂电池和三元锂电池）并非绝对竞争关系，钠离子电池的能量密度无法达到新能源汽车的续航能力需求。从性能上来看，钠离子电池更有望替代铅酸电池应用于储能领域，因此钠离子电池在一定程度上拓宽了宁德时代的产品线。





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作者：水木资本


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