如何打造钠离子电池发展竞争力？

优势突出+场景布局，夯实钠电发展底层竞争力。

1. 多重优势：安全性突出+降本优势

钠离子电池的电极材料具有优异的热稳定性和更优的低温性能，对于极端气候拥有更 好的适应性，安全性高于锂电池。根据最新研究，已经制备的钠离子电池具有宽工作温度 范围：-70-100℃，在-70℃的情况下该电池仍可提供 70.19%的室温容量，在 100℃的情况 下仍能正常工作。锂离子电池在寒冷的环境下容易活性降低，比容量大幅度下降。钠离子 电池中的所有关键部件，包括电解质、阴极和阳极，都设计成适应宽温度窗口，即处理高 固有离子扩散系数以补偿损失低温，并具有出色的热稳定性以防止高温下的放热反应。

钠离子电池稳定性更高，更不易出现热失控等情况。钠离子电池在过充、过放、短 路、针刺等测试中不起火、不爆炸。钠离子电池热失控温度更高，在高温环境下容易因为 钝化、氧化而不自燃。钠盐电解质的电化学窗口较大，电解质在参与反应的过程中分解的 可能性更低，电池系统稳定性更高。钠离子电池化学允许在阳极使用金属 Al 作为集流体， 能有效避免石墨基锂离子电池的过放电问题。且钠离子电池的内阻比锂电池高，所以其在 短路的情况下瞬时发热量少，温升较低，热失控温度高于锂电池，具备更高的安全性。

根据中科海纳估计，Cu-Fn-Mn 基钠离子电池原材料成本相对磷酸铁锂/石墨体系将降 低 30%-40%。在当前高锂电背景下，随着产业化的展开，电解液、硬碳、普鲁士蓝等原 材料供应一致性和稳定性有望获得提高，成本效应将逐步凸显。

从成本组成来看，钠离子电池的降本效应主要体现在正极材料和负极集流体方面，针 对目前高涨的锂价和铜价“对症下药”。 （一）在正极材料方面：以磷酸铁锂和 Na-Cu-Fe-Mn-O 层状正极为例，截至 2022 年 底，磷酸铁锂约 17.4 万元／吨，而层状小批量拿货售价 11-12 万/吨，大批量 7-9 万/吨，上 规模后有望到 5-6 万/吨。同时普鲁士蓝路线理论性能天花版较高，美联&七彩、百合花“送 样-验证”过程仍在持续进行中，对标颜料级 2.5 万/吨售价，降本潜力大。钠离子正极材料 不需要用钴、镍等元素，进一步扩大了成本方面的优势。 （二）在负极集流体方面：锂电池采用铜箔作为集流体，钠离子电池可使用价格更低 的铝箔作为负极集流体。长周期看，近五年铜价和铝价二者价差基本稳定在 30000-40000 元／吨以上。

根据现有的公开数据对钠离子电池成本进行测算，对标 2022 年底磷酸铁锂电池成 本，发现初步量产之后有望实现降本 10.60%，规模化效应下有望达到近 30%的降本效 应。由于正极、负极等原材料尚未形成市场规模，多数企业选择自供，供应链还不成熟， 价格短暂处于高位。结合 2022 年 11 月 29 日召开的钠电池产业链与标准发展论坛公布数 据，通过我们测算，钠电当前小试、中试成本在 0.8-1 元/Wh 范围内波动，预计产业链配套 初步形成后，成本有望下降到 0.5-0.6 元/Wh，中长期进一步下探 0.4-0.5 元/Wh。

2.场景布局：铅酸电池替代+A00 电动汽车+储能

钠离子的主要劣势体现在能量密度方面，相较于磷酸铁锂电池 200~350Wh/kg 的能量 密度，钠离子电池能量密度偏低。目前，宁德时代公布的钠离子电池，下一代钠离子电池 能量密度将突破 200Wh／kg，已接近磷酸铁锂电池，随着储钠技术的进一步发展，差距有 望减少。 对照钠离子的使用性能与当前各行业的要求，可以发现在储能和铅酸电池领域适配。 对比来看，汽车和个人电子产品对于能量密度的要求较高，同时个人电子产品迭代偏快， 相对而言对于电池的循环寿命要求没有那么严格。在储能和铅酸电池替代领域，对于能量 密度的要求偏低，成本敏感性较强，与钠离子电池的特性相对适配。

根据不同场景对于性价比的敏感程度，钠离子电池预计未来首先取代铅酸电池，率先 实现电动自行车、低速电动车、备用电源和起动电池的无铅化；标准化程度提高之后，有 望实现 A00 级电动汽车的有效应用；规模化效应展开之后，各级市场成熟，降本效应更加 突出，在储能市场有望进一步提高渗透率。

2.1 铅酸电池：有望成为钠离子电池的先导主战场

铅酸电池替代环节有望成为钠离子电池规模化生产的孵化场，最先实现钠离子电池的 产业赋能。 铅酸电池由于其安全稳定、性价比高等优点在电池领域占据较高的市场份额。按照应 用领域划分，我国的铅酸蓄电池主要可分为备用电源电池、储能电池、起动电池和动力电 池四大类。备用电源电池是主要用于通讯备用电源、不间断电源(UPS)、应急照明电源及其 他备用电源的蓄电池，占比 8%。储能电池指适用于供太阳能发电设备和风力发电机以及 其他可再生能源的储能用蓄电池，占比 6%。起动电池是主要应用于汽车、摩托车、燃油 发动机起动、点火和照明的蓄电池，占比最高，达到 45%。动力电池主要应用于电动自行 车、电动特种车(电动游览车、高尔夫车、巡警车、叉车等)、低速电动乘用车、混合电动 车等电动车辆作为动力，占比 28%。

然而，从铅酸蓄电池企业数量和进出口情况来看，铅酸蓄电池已经释放出替代信号。 随着近几年对铅酸蓄电池环保核查的逐步加大，加上其市场空间逐步被锂离子电池等新型 电池技术取代，铅酸蓄电池企业数量保持逐年下降的趋势，中国铅酸蓄电池生产企业已经 由 2010 年的 1500 家左右下降到 2021 年的 110 家左右，且大量企业处于停产或整顿状态。 同时，铅酸蓄电池的进出口量总体呈下降趋势，根据中国海关数据显示，近年来，我国铅 酸蓄电池进口量整体呈下降趋势，2018 年中国铅酸蓄电池进口数量为 1094 万个，为近年 来最大值，2021 相较于 2018 年铅酸电池进口数量下降近 50%。

从三种电池的性能对比来看，钠离子电池相较于磷酸铁锂和三元锂电池各有优劣，相 对于铅酸电池来说，实现全方位性能优化。主要性能方面，钠离子电池相对于铅酸电池实 现 3 倍能量密度提升，铅酸电池的循环寿命远不及钠离子电池，铅酸电池的低温性能、安 全性、环保性、快充性能偏差，且二者原料成本相当，具有性价比优势。

（1）从消费端来说，消费者对于循坏寿命和性价比优势敏感。按照三天充一次电来 看，500-1000 次对应的循环寿命在 4~5 年，2000 次的循环寿命可以达到 15 年左右，同时 使用寿命的延长也会减少电池更换成本。而且相较于铅酸电池而言，钠离子电池常温充电 15min，电量 80%以上，有望在低速电动汽车和电动自行车等方面迅速得到认可。

（2）从生产端来看，铅酸蓄电池含大量的重金属铅以及酸性物质。在生产或回收环节 渗入环境的铅及其化合物，一旦进入人体后，可能对神经、造血、消化、肾脏、心血管和 内分泌等多个系统造成危害，甚至引起严重的铅中毒。在电池的生产过程中，废烟、废 尘、废水等污染形式贯穿于生产流程始终，特别是铅粉制造－板栅铸造－极板制造－极板 化成环节，受制于现有工艺，必然产生大量酸性含铅污水、铅尘、铅渣、铅烟、酸雾，极 板化成还是耗电量最大的工序，分片与刷片废品率高，工序重复率高，造成的污染大。随 着低碳时代的到来，钠离子电池将成为铅酸电池的最佳替代品。

铅酸蓄电池的替代趋势相对明确，实际上，在钠离子电池提出之前，磷酸锂电池已经 对铅酸电池进行了一定程度的替代，初期市场将主要由磷酸铁锂电池和钠离子电池瓜分， 随着钠电的成本效应进一步铺开，钠离子电池有望成为铅酸电池的主要替代品。

2.2A00 车场景：高价格敏感度带来钠电需求

在 2021 年，中国 A00 级电动车的销量为 89.02 万辆，在新能源车的渗透率为 27.04%，2022 年 1-11 月的 A00 级电动车销量为 125 万辆，渗透率下降至 21.77%。A00 级 车型的用户是成本敏感性，锂电池成本的上涨影响了销量，动力电池方面，用 A00 级别车 型跑量，是过去多年中国新能源汽车发展的基础环节。由于电池及各种零部件成本大涨 （原材料包含金属和石油衍生工业品价格上涨），挤压了 A00 级电动车型的生存空间。在 供给端意愿受影响的情况下，调整的手段主要是通过对整车售价进行大幅调整，这将直接 导致需求减弱。从成本端进行调控成为车企的主要需求。

在能量密度和续航里程方面，钠电池已经能够满足目前 A00 级电动车用户。从生产车 型电池系统能量密度来看，A00 级新能源乘用车在产车型电池系统能量密度主要集中在 140（含）-160Wh/kg，125（含）-140Wh/kg 占比 41.6%，160Wh/kg 及以上占比为 0.1%。 从生产车型续航里程来看，A00 级新能源乘用车在产车型续航里程主要集中在 250km 以 下，250km-400km 区间占比 4%，400km 以上占比为零。目前的钠离子电池已经能完全满 足 A00 级电动车的搭载要求。

A00 电动车的生产企业对于成本的敏感性较高，钠电池的应用具备一定优势。对于价 格比较敏感的商品，价格下降所带来的波动对于销量会形成较大的弹性，而钠离子电池远 期来看成本相对于锂电池一定更为便宜，产业化进展顺利的话在 2025 年就会形成 20%~30%的价格优势，对于下游客户来说会形成非常大的吸引力。更远一些来说，对于部 分装载钠离子电池的 A0 级汽车车型，会形成一定的降本空间，缩小与原搭载锂电池的 A00 级汽车的价差，对于搭载锂电池的 A0 级汽车会形成替代效应。

2.3 储能场景：锂离子+钠离子方案有望成为最优解

储能市场前景广阔，发展迅速。储能技术正在成为许多国家实现碳中和目标的关键技 术之一。2021 年，全球新增运营电力储能项目装机容量总计 18.3GW，同比增长 185%，其 中新增储能占比最大，为 10.2GW，首次超过 10GW，是 2020 年的 2.2 倍，同比增长 117%。 2022 年全球储能市场延续 2021 年的高速增长态势，欧美、中国等主要市场多点开 花，钠离子电池目前占储能项目的 0.24%。根据 CNESA 全球储能数据库的统计。截至 2021 年底，全球运营电力储能项目总计 209.4GW，同比增长 9%。抽水蓄能占比首次低于 90%，同比下降 4.1 个百分点。其次是新能源存储，为 25.4GW，同比增长 67.7%，其中锂 离子电池在新能源存储中占比最大，市场份额超过 90%；钠离子电池目前处于较小份额， 仅占比 2.0%，可拓展空间大。

高低温性能、长循环、高安全和低成本是下一代产品储能产品重要方向。2022 年储能 锂电池的下游应用痛点集中在以下几点：（1）电池和系统成本仍旧偏高，项目财务收益性 受打压；（2）循环次数虚标，相当部分大储电池在实际循环 6000 次后即无法正常使用，与 标榜的 8000 次甚至 10000 次差距明显，导致全生命周期度电成本是抽水蓄能的 2-3 倍； （3）起火爆炸事件难杜绝，无法实现本质安全。在此背景下，高低温性能、长循环、高 安全和低成本已成为下一代产品技术创新的重要方向，从不同的储能场景来看，钠离子电 池满足电力储能、通信储能、户用家储的场景和新要求。

从成本端来看，对比几种新能源电池的储能效应，可以发现磷酸铁锂电池与钠离子电 池的成本效益最高，边际效应不高。具体来看：铅蓄电池储能容量过小，虽然具有一定投 资成本优势，但是相较而言后期维护成本偏高，循环次数低，度电成本在 0.9~1.3 元之间； 磷酸铁锂电池与三元锂电池在前期投资成本较高，磷酸铁锂相对三元锂电池成本较低，是 目前储能电池的主流选择。磷酸铁锂度电成本约在 0.7~.0.9 元之间；钠离子电池初始容量 投资成本相较磷酸铁锂电池更低，价差在 300~400 元/kWh 之间，其他成本参数比较接近， 整体度电成本相较于磷酸铁锂电池约减少 0.2 元。

高低温性能方面，从全球储能项目的布局来看，目前已有储能项目对于温度范围的要 求范围是-67.8℃~54.0℃，钠离子电池的出现有望低温环境刚需。以钠离子电池和磷酸铁锂 电池性能进行对照可以发现，磷酸铁锂电池可覆盖正常工作温度为-20℃~65℃，当电池在 低于-40°C 的温度下工作时，其容量将损失大部分，而且在低温下几乎不可能实现充放电 循环，但是钠离子电池的正常工作温度范围为-70℃~100℃，在零下 20℃的情况下仍能拥 有 90%以上放电保持率的低温效能，低温性能显著。从储能格局分布来看，根据不完全统 计，截止到 2021 年，全球电力储能项目累计装机约 200GW，多数已有储能布局的国家最 低温度会达到-50℃，在这种条件下，单纯以锂电池作为储能电池不再适用，在温差较大的 国家如美国、加拿大、俄罗斯等，钠离子电池的出现成为储能市场的福音。

总体来说，锂离子电池+钠离子电池的电池集成方案有望成为储能最优解。一方 面，可以进行区域适配，基于刚性需求，在工作温度范围较宽的国家和地区可以采用 钠离子电池作为首选。另一方面，在电池系统集成方面，可以通过 AB 电池解决方 案，与锂离子电池的集成混合共用，可以将钠离子电池与锂离子电池同时集成到同一 个电池系统里，将两种电池按一定的比例和排列进行混搭，串联，并联，集成，根据 宁德时代数据，可以实现 80%以上的系统集成效率方面。目前，华阳集团和中科海纳 共同打造的全球首套 1MWh 的钠离子电池储能系统在山西太原正式投入运营。