专家解读钠电池行业进展情况

财富 2024-12-12 22:07 广东

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要点（文末有彩蛋）

1、钠电产业现状及发展

锂矿价格下降对钠电产业的影响：锂矿价格跌至7万到9万之间，锂电池成本售价下降，钠电成本优势逻辑受到一定影响。

钠电产业曾受关注度低的原因：市场对钠电产业的关注曾相对较低，原因是锂矿价格下降使得锂电池成本降低，钠电的成本优势不再明显。

钠电产业的核心优势及未来发展：钠电除成本低外，安全性和循环寿命相对锂电更强，低温性能更好，与锂电配合可实现低温环境下更长时间续航，产业有望爆发。

2、钠电技术路线及问题

普鲁士蓝白有机物体系：宁德时代最早发布的可产业化钠锂电池正极材料为普鲁士蓝和普鲁士白，但该体系存在有机物结晶水含量难以控制的问题，影响电池循环性能，且对结晶水的处理技术要求高，目前该问题仍是研究中的漫长道路。

层状氧化物：层状氧化物曾是正极材料的主题，理论能量密度和可容量高，但市场出货量订单中虽占比大，但多为示范性项目，且存在安全性能（针刺和产气问题）未解决、产能规划调整、产线被停等问题。

聚阴离子材料：聚阴离子材料成本低，但能量密度低、克容量低，导致做成存储系统时辅材成本高，不过其结构稳定，长循环和安全性能具有优势，在海外及商业市场有一定订单。

3、钠电的性能优势

低温性能优势：钠的半径比锂大，脱溶剂化结构速度快，决定了钠电在低温和倍率性能上比锂电具有天然优势，尽管可通过电解液设计改善锂电低温性能，但治标不治本。

安全性能方面：钠电的安全性需分体系讨论，如钠电的聚阴离子体系与磷酸铁锂对比，安全性能更好；而钠电层状氧化物的安全性能与三元锂电对比，可能更差。

倍率性能优势：钠电的倍率性能本质上比锂电具有优势，可满足特定应用场景如启停、重型重卡等的高功率要求，而锂电可能会造成锂枝晶析出、温升过快等安全问题。

4、钠电市场情况

今年钠电出货情况：今年钠电出货量预计为1.5G瓦时，储能电池占84.7%，其次是两轮电车、新能源汽车等；从正极材料分类来看，层状氧化物出货量占总出货量的83.3%。

钠电市场空间及潜力：钠电市场空间目前较小，原因包括国家储能市场未真正普及应用，大储扩展受一些因素限制，但钠电在走与锂电差异化的发展路线，在启停电源、工况、特种车辆等方面有市场选择，未来可能有新的市场场景拓展，潜力较大。

5、钠电成本及相关问题

钠电成本对比：钠电层状路线的成本潜力难以与铁锂相比，目前钠电电芯成本约0.45元到0.48元，放量后可能下降到0.3元左右，而铁锂储能型报价已达0.22元左右。钠电正极一般为镍铁锰材料，降低成本需解决电解液、隔膜、负极硬盘价格较高等问题。

钠电成本目标及现状：钠电成本目标为电芯0.3元，对应正极3.5万每吨，硬碳2.5万每吨，目前行业内正极采购价格约4万，负极约3万。

钠电全生命周期成本：若考虑全生命周期成本，按铁锂循环寿命6到8000圈，钠电1万到12000圈计算，钠电成本至少要做到4毛以内才具有优势，目前钠电电芯成本约0.48元。

钠电在国内储能应用的经济性：钠电在国内储能应用的经济性需提升能量密度15%，但难度较大，国内实验室虽可制备较高克容量的电池，但距目标仍有差距。

6、钠电的应用场景及前景

钠电的差异化使用场景：已形成规模化批量交付的是电动叉车特种车辆，未来潜力在于启停电源、低速两轮车等领域。

钠电在示范性储能项目中的应用：钠电在研究中占比较多，虽安全性不及三元，但成长潜力被看好，相关改善安全性的方案有望在未来一两年内体现成果。

钠电在动力电池领域的应用：电芯能量密度达到200时，电池包能量密度按集成率80%计算；钠电池路线电芯能量密度最大能做到120，目前产业上做到120已算较高，进一步提升难度较大。

7、钠电负极材料

硬碳材料的问题：硬碳材料供应链不完善，价格难以降下来，不同生物质的蛋白质结构不同，导致硬碳性能的一致性难以保证，且出钠机理不明确。

硬碳材料的质量及产业化情况：圣泉的硬碳材料性能一般，首效偏低，市场订单未完全铺开；国内针对锡金属作为钠电负极的方案处于学术研究阶段，产业化目前钠电的负极选择只有硬碳。

钠电负极材料的路线：未来可能最看好沥青基硬碳，其次是树脂基，生物质板的批次稳定性在大规模供货时可能难以保证。

8、钠电的其他性能及相关问题

钠电的循环性能：钠电的循环性能比铁锂好，聚阴离子材料循环过万的可能性很大；在储能领域，铁锂电池循环做6000次到8000次较容易，钠电的衰减比锂好。

钠电的BMS方案与大储系统的关系：钠电池的充放电曲线为斜坡状，BMS以钠电电压作为SOC放电深度的判断依据，而铁锂电池电压平台平稳后突然衰减，钠电的这一特点与大储系统的放电深度关联性不大。

钠电主材用量及价格：1000瓦时的正极材料用钠离子时，价格在33500到800元/吨左右，负极材料约2600元/吨；电解液价格期望在3万左右，实际价格低时也得六万多；钠电隔膜成本比锂电贵三倍往上，目前在向PP材质改造。

硬碳负极的供应商：目前硬碳负极的大量供应较少，市面上能买到的大部分为生物质材料，成本较高，其中淀粉成本相对较低，沥青等材料处于实验室研发阶段，未大批量供货。

Q&A

Q：能否请您介绍一下今年整个钠电的变化？

A：从22到23年钠电方向在国内投资圈和企业端很火，有聚阴离子层状氧化物、普鲁士蓝白有机物体系三条技术路线。普鲁士蓝和普鲁士白自2021年宁德时代发布后至今不温不火，因为有机物结晶水含量难以控制，其处理技术要求高，虽然行业想从减少晶体缺陷布局，但理想晶体材料难以合成，结晶水问题仍需很长时间解决。层状氧化物在22 - 23年是正极材料主题，80%厂家涉及，理论能量密度和可容量高，中科海钠在实验室已做到220瓦时每公斤，但今年市场出货量虽占大头但项目多为亏本的示范性项目，且很多厂家调整产能规划，停掉层状氧化物产线，因为其针刺和产气的安全问题未解决。聚阴离子材料成本低，如中科中大新能源的NFS硫酸铁钠体系、加纳清纳英纳等的NFTP磷酸复合磷酸焦磷酸盐体系，但能量密度低、克容量低，不过结构稳定长循环有优势，适合大储，但因克容量低导致做成存储系统辅材成本高，限制了大规模应用。

Q：在锂电体系里，是可以通过调整结构或者配方来提升低温性能，还是说在锂电体系下低温性能比较难提升，所以需要钠电这样的方案？

A：低温性能受离子传导的动力学因素影响。钠电低温和倍率性能比锂电好是因为钠半径比锂大，脱溶剂化时与溶剂结构结合程度不如锂紧密，脱溶剂化速度快，这个速度决定电池低温下动力学性能。虽然可通过电解液设计改善锂电池低温性能，但这只是提升而非根本解决，换成钠会更快。

Q：除了低温和安全，钠电相比于锂电还有其他优势吗？

A：首先安全性能要分体系对比，如钠电聚阴离子体系比磷酸铁锂安全性能更好，但层状氧化物的安全性能与三元锂电对比可能更差。其次钠电的倍率性能本质上比锂电有优势，由脱嵌离子结构数据决定，钠电倍率性能可做得很大，能满足如启停、重卡等特定应用场景下的大高功率要求，锂电在这种大电流下会有锂枝晶析出、温升过快等安全问题。

Q：高工锂电预测今年钠电整体出货1.5G瓦时，从这个数据来看，下游出货的占比结构是怎样的？

A：储能电池占84.7%，其次是两轮电车、新能源汽车等。从正极材料分类看，层状氧化物出货量大概3900多，占总出货量的83.3%。这些数据得益于储能示范性项目带动，像24年大唐、湖北等地有很多储能示范性项目，中国海外在江西、湖南等地也有，但储能示范性项目是亏本强推材料，不能真正代表市场选择。

Q：普鲁士蓝白今年基本没有量吗？

A：普鲁士蓝白基本上没有什么量，从电芯角度看，在18650或者21700小圆柱体系里，城阳产期量还可接受，但一旦涉及普鲁士蓝，软包的产期量非常严重。

Q：除了重卡和启停方面，钠电在其他哪些方向有较大潜力？

A：钠电应走与锂电互补的差异化路线。目前磷酸铁锂储能电池成本已较低，钠电成本优势难以体现。钠电的差异化发展在于低温性能、安全性能和快充性能，如宁德时代发布麒麟电池时锂钠复配，钠电快充性能比锂更好。

Q：头部电池推出200瓦时每千克的钠电电芯，正负极方案是什么？负极是否还用钠电硬碳方案？

A：如果是超过200瓦时每公斤的电芯，其方案只可能是层状氧化物和硬碳。

Q：钠电走差异化路线，这些路线对应的下游市场有多少G瓦时的市场空间？

A：目前钠电的市场空间还很少，储能市场虽大但未普及化应用，如工业备电系统受政策等因素限制难以推广，这阻碍了大储的进一步扩展。钠电目前在启停电源、工况、特种车辆（如电动叉车、重卡）等方面有订单，虽量小但这是市场的选择，未来可能有新的市场场景拓展，虽难以根据现有数据确定下游市场空间，但潜力很大。

Q：钠电层状路线比三元安全性差的原因？

A：三元锂电在电动工具、3C类消费产品中，做成18650或21700规格时，不像整车集成那样容易出安全事故，很多18650三元电池针刺实验可通过。而钠电体系下，很多圆柱18650针刺瞬间会起火爆炸，并且钠电产气比三元严重，因其残碱含量高，易发生胀气现象，增加了安全隐患。

Q：从潜力角度看，钠电层状路线的成本能达到什么样的单瓦时水平？能否与铁锂相比？

A：很难。因为钠电正极材料与三元、磷酸铁锂结构不同，从现阶段市场行情看，钠电电芯能做到0.45 - 0.48元，若进一步放量可能下降到0.3元左右，但很多储能型的磷酸铁锂报价已达0.22 - 0.23元，除非碳酸锂有大波动，否则钠电很难超过铁锂。

Q：现在钠电的正极是什么元素路线？

A：一般是镍铁锰材料，中科海钠可能会加入铜，但铜不属于廉价元素，真正廉价的是铁和锰，铁锰的售价可能是1.7万每吨，镍的氧化镍成本大概在16 - 23万每吨之间，铜现在约88万每吨。

Q：对应0.3元的成本目标，正极和硬碳负极采购成本分别是多少？

A：按照正极3.5万每吨、硬碳2.5万每吨来计算的。

Q：现在行业内正极和负极的采购价格大概是多少？

A：电芯厂4万基本上可拿到正极，负极压到最低能到3万左右。

Q：您之前是和储能的铁锂对比，那动力用的铁锂成本是多少？

A：动力电池的综合BOM成本在2毛8到3毛9之间。

Q：这个成本是BOM成本还是全成本？

A：对，是综合BOM成本。

Q：钠离子电池和铁锂电池的循环性能相比如何？

A：钠离子的循环性能实际上是比铁锂要好的。

Q：如果钠离子电池要在更大面积的储能方面替代铁锂电池，综合考虑电芯成本、系统成本、循环寿命等全生命周期成本，钠离子电芯要做到什么样的成本水平？

A：如果按照目前铁锂6到8000圈，钠离子1万到12000圈的循环寿命来计算的话，钠离子电芯的成本至少要做到4毛以内才会具有优势。

Q：现在钠离子电池能做到的成本是多少？

A：电芯差不多是0.48元，上次给下游报价时，整体系统PACK报价是0.53元，而且已经压得很低了。

Q：是否可以理解为现在钠离子电芯成本大概在四毛多，但其理论成本比铁锂的0.22元更低，所以还有很大降本空间？

A：对，可以这么认为。因为钠电芯正极材料用碳酸钠而非碳酸锂所以更便宜，但钠电目前电解液成本价格比例高，隔膜、负极硬盘也比锂电贵很多。

Q：考虑储能在国内的应用，能否看到未来钠离子在储能尤其是大储市场应用的经济性？

A：除非钠离子的能量密度再提升15%。目前钠离子电池能量密度提升存在困难，例如钠离子STP厂家规格书一般为100毫安时每克，高一点101毫安时每克，理论克容量是129，但由于磷酸焦磷酸盐NFPNFPP材料难以合成纯物质，导致实际与理论差距大，虽然国内有实验室能制备出109克容量的电池，但距离提升15%的目标还有差距。

Q：正极的克容量对应到电芯的能量密度上是怎样一个参数？

A：能量密度电芯一般是100瓦时每公斤，会作为一个标杆来进行评判。

Q：您如何看待在未来钠离子电池和固态电池之间的竞争或者比较？

A：钠离子电池完全区别于锂离子电池，是一种新体系，相当于国家的核武器角色，在锂矿进口依赖度高的情况下，国际形势变化时钠电可作为备选路线；钠电目前处于市场化初期，与已成熟的锂离子电池对比成本不太公平，钠电追求差异化发展，互补锂电覆盖不到的市场端，但钠电市场占比份额不会超过10%。固态电池更安全、能量密度更高是因为采用固态且锂含量高，对目前国产电池企业关于固态电池的宣传持保留态度，且宁德时代称固态电池可能是2030年以后的事，所以从时间维度上看，钠电可能会优先于固态电池占据市场发挥作用，当然固态电池是终极目标。

Q：目前钠电池形成规模交付的是在哪些方面？未来的潜力在哪里？

A：现在已形成规模化批量交付的是电动叉车特种车辆，例如海斯达和平野海外有1.5G瓦时的订单，供货期约三年，且11月德国展会上小松的电动叉车使用钠电池亮相展示。未来潜力方面，一是互补场景会出现较多应用；二是启停电源领域，因启停追求高功率，钠电可解决锂电难以满足的瞬时高功率需求；三是低速两轮车领域，当钠电成本在扩大规模后能低于或持平铅酸电池时，就有足够优势取代铅酸电池的市场份额。

Q：钠电的安全性不及三元，为何示范性的储能项目却要用钠电？怎么看待钠电的前景？

A：从研究布局来看，锂离子在产线占比偏多，钠电在研究中的占比更多，因为看好钠电未来成长潜力，所以储能示范性项目会使用钠电。从研究角度已提出很多改善安全性的方案，如材料包覆、加入阻燃层和绝热层等，这种方案可行性在未来一两年较高且成果可能会有所体现，所以钠电成长潜力很大。

Q：中科海钠实验室已做到220瓦时每千克的能量密度，头部电池厂明年要发布200瓦时每千克的电芯产品，如果电芯能量密度达到200，钠电池用在动力电池领域，电池包的能量密度大概是多少？

A：按集成率80%来算，若电芯能量密度为220瓦时每千克，电池包能量密度为220乘以0.。

Q：钠电池路线电芯的能量密度最大能做到多少？

A：120算是比较高的。

Q：进一步提升钠电池电芯能量密度的难度是否比较大？

A：是的。

Q：之前提到的价格0.5是钠电池的价格还是锂离子的价格？

A：这个是聚阴离子的价格。

Q：钠电池从第一性原理来讲，原料成本理论上应低于磷酸铁锂路线，但实际价格高，是因为供应链不完善，很多降本的东西没降下来。从正极材料来讲，正极降本是能降下来的，因为碳酸钠便宜，那么是不是硬碳的价格难以降下来？

A：是的，国内很多硬碳厂商布局生物质路线，很多厂家在试验阶段用可乐丽的硬碳材料，售价25万每吨，无法大规模应用。生物质材料不同，其蛋白质结构不同，而硬碳性能取决于内部缺陷、孔的分布对钠的吸附作用，不同生物质碳化后结构框架不同，难以大规模保证批次一致性。

Q：国内圣泉和原力不用椰壳生产硬碳，其质量如何？

A：圣泉主要以秸秆等为原料，其性能一般，耗容量约300左右，首效在86% - 88%，首效偏低对电芯能量牺牲影响大。并且从材料端看电池制造角度，其市场订单尚未完全铺开。

Q：锡金属方案用于钠电负极有潜力，但面临一些问题，目前国内是否有针对此方案的产业化？

A：目前在产业学术研究中，钠电负极选择只有硬碳，锡金属方案刚提出，还需深入研究，国内尚无针对此方案的产业化。

Q：如何理解钠电的无负极方案？是否相当于锂离子电池里的锂金属负极？

A：钠电无负极方案是让钠沉积在集流体上，与锂离子电池里的锂金属负极有区别，锂金属负极锂是过量的，而钠电无负极方案中钠是不足的，且其受首效影响因素较大。

Q：钠离子电池聚阴离子路线目前的循环次数能达到多少？

A：很多厂家称能达到1万或1.5万次，但实测较难，因为若要跑到1万圈可能需要10 - 20年。不过在高倍率同等条件下测几千圈并与锂电池对比趋势预判后，认为聚阴离子材料循环过万可能性很大。

Q：钠电在容量衰减方面比锂电好吗？

A：在容量衰减方面，钠电要比锂电好。

Q：钠电BMS以电压作为SOC放电深度判断依据，这会使钠电在大储系统中的放电深度比锂电更大从而带来系统效应吗？

A：不会，钠电池是斜坡充放电曲线，锂电是遇到电压平台很平整然后突然衰减，所以钠电以电压判断SOC，但这与大储系统放电深度关联性不大。

Q：在生物质（树脂、沥青之类）的路线中，您认为后续哪条路线更有可能发展起来？

A：树脂材料性能好但成本很高，吨原材料成本达1万，还未算加工等成本；沥青材料成本低但硬碳化结构缺陷不好控制；目前很多企业在做沥青基、煤基的硬碳软碳硬化，也有公司在降树脂基材料成本。所以最看好沥青基，其次是树脂基，最后是生物质，因为生物质在大规模供货时批次稳定性较难保证。

Q：目前正极三四万、负极3万，那么电解液和隔膜分别多少钱？

A：期望电解液能便宜些，达到2万左右，理想是3万左右，目前价格低的话也得6万多，未提及隔膜价格。

Q：钠电池隔膜情况，与锂电池隔膜有何不同，成本如何？

A：隔膜具体数据我忘记了。锂电采用的是纯PP隔膜，很便宜；钠电实验室用的是玻璃纤维（也称为water ma cell杠），成本非常高，目前在向PP材质改造，但比锂的成本好像还是贵了三倍往上。

Q：1000瓦时的钠电池，其正极材料、负极材料目前分别需要用到多少吨，后续价格是否有下降空间？

A：1000瓦时的钠电池，正极材料目前在33500到800元/吨左右（根据不同的克容量），负极材料大概是2600元/吨。

Q：钠电池电解液与隔膜及其他材料有何关系？

A：钠电池电解液与隔膜及具体材料比较有关系，因为钠电池的材料比较耗费电解液。

Q：硬碳负极目前主要有哪些供应商？

A：现在很多企业都在布局，但能大量供应沥青这种负极材料的很少。目前市面上能买到的大部分是生物质材料，如淀粉、蔗糖、秸秆、花生壳等，其中淀粉成本相对最低。像沥青等材料还处于实验室研发阶段，没有大批量供货。

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