钠离子电池工作原理、发展历程及竞争格局分析

钠离子电池与锂离子电池几乎同时开展研究。

1.工作原理：锂、钠同族，原理相似

锂和钠在元素周期表中同属第一主族元素，具有相似的物理和化学性质。钠离子电 池的结构及工作原理与锂离子电池基本相同，同属于“摇椅式电池”。钠离子电池的构成 主要包括正极、负极、隔膜、电解液和集流体。充电时，Na+从正极脱出，经电解液穿过 隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态。放电过程与之 相反，Na+从负极脱出，经由电解液穿过隔膜嵌入正极材料中，使正极恢复到富钠态。

和锂离子电池类似，按照制造工艺，钠离子电池主要分为圆柱、软包、方形、刀片 形电池几大类。其主要差别主要体现在电池的内部装配结构及封装形式上。根据钠离子 电池的技术特点，钠离子电池将首先从各类低速电动车应用切入市场，并随着产业的进 一步发展，逐步切入到各类储能应用场景，如可再生能源的存储、数据中心、5G 通信基 站、家庭和电网规模储能等领域。

2.发展历程：一度停滞，重回热潮

早在 20 世纪 70 年代末，钠离子电池与锂离子电池几乎同时开展研究，但是受当时 研究广泛的石墨负极材料储钠能力的限制，钠离子电池的研究一度处于缓慢和停滞状态。 直到 2000 年加拿大的 Dahn 等发现高容量的硬碳可作为储钠负极材料，钠离子电池重 回研究者的视线，但当时产业界的关注重点集中于锂离子电池。

2010 年以来，由于锂资源供给的稀缺态势日益凸显，钠离子电池受到了国内外学术 界和产业界的广泛关注，其相关研究更是迎来了爆发式增长。目前，钠离子电池已逐步 开始了从实验室走向实用化应用的阶段，国内外已有多家企业，包括英国 FARADION 公 司，美国 Natron Energy 公司，法国 Tiamat，日本岸田化学、丰田、松下、三菱化学， 以及我国的中科海钠、宁德时代、钠创新能源等公司，正在进行钠离子电池产业化的相 关布局，并取得了重要进展。

2018 年 6 月，国内首家钠离子电池企业中科海钠推出了全球首辆钠离子电池(72V， 80Ah)驱动的低速电动车，并于 2019 年 3 月发布了世界首座 30kW/100kWh 钠离子电 池储能电站，2021 年 6 月推出 1MWh 的钠离子电池储能系统，并在山西太原投运。国 内在钠离子电池产品研发制造、标准制定以及市场推广应用等方面的工作正在全面展开， 钠离子电池即将进入商业化应用阶段，相关工作已经走在世界前列。

3.竞争格局：锂电池龙头优势延续，创新型中小企业有望突围

现阶段布局钠离子电池生产和制造的企业有两类，一类是传统的锂电池厂商切入钠 离子电池，如宁德时代、鹏辉能源等，另一类是从“0”到“1”参与钠离子电池产业布 局的创新型企业，如中科海钠、钠创新能源、传艺科技等。

在钠离子电池商业化的进程中，由于钠离子电池和锂离子电池的结构和生产工艺相 似，现有的锂电龙头企业有望保持长期优势；另外一些和科研院所合作，拥有技术优势 的创新型企业有望在钠离子电池的市场化浪潮中脱颖而出，占据一定的市场份额。