2022年钠离子电池行业优劣势及应用场景分析 构建新型电力系统搭配储能提升新能源发电利用率

1、 钠离子电池：优势在于成本，劣势在于能量密度和循环寿命

到 2025 年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段、具备 大规模商业化应用条件。其中，钠离子电池在多种储能技术中排在首位，彰显了 国家、能源局对钠离子电池技术的高度重视与未来发展的信心。 （1）成本优势 钠离子电池的突出优势在于资源和成本。根据中科海钠官网信息，钠与锂处 于同一主族，拥有相似的物理化学性质。钠资源在地壳中的丰度为 2.75%，远 高于锂资源的 0.0065%。钠资源的分布也非常广泛，全球各处均有分布，而锂 资源约 75%集中在美洲。若按照 15 万元/吨的碳酸锂价格以及 2000 元/吨的碳 酸钠价格，钠离子电池材料成本相较锂离子电池降低 30%-40%。由于锂价长期 处于高位，钠离子电池原材料价格的优越性不断凸显。

根据 2020 年 3 月容晓晖发布的文章《从基础研究到工程化探索》，钠离子电池原料成本为 0.29 元/Wh，较锂电池成本低 32.6%。彼时 2020 年 3 月碳酸 锂市场均价为 5.03 万元/吨；碳酸钠市场均价为 1505 元/吨。

由于锂离子电池原材料价格上涨和锂资源的稀缺性，钠离子电池在成本端和 资源端的表现优异，钠离子电池未来可以在特定应用场景形成对锂离子电池的替 代。考虑到我国政策端对新型储能的支持，钠离子电池未来产业化存在巨大的发 展空间。 （2）劣势在于能量密度和循环寿命 钠离子电池循环寿命 2000 次以上，而锂离子电池在 3000 次以上。一方面 由于 Na+半径相比 Li+大很多，Na+反复的嵌入/脱出极易导致多次循环后电极的 结构变化，从而引起容量的衰减。另一方面随着离子穿过电池无序晶体结构，单 个颗粒内晶体层的错误取向会增加，电池运行中的特定原子重组 P2-O2 会相变， 最终破坏了电池的无序晶体结构，这直接导致了钠离子电池的循环寿命偏低。钠 离子电池质量能量密度为 100-150W·h/kg ， 低 于锂离子电池的 120-180W·h/kg。

2、钠离子电池可以应用于对能量密度要求不高的场景

钠离子电池可以应用于对能量密度要求不高的场景。比如电动自行车、A00 电动车、公交车、储能等领域。

（1）电动自行车 据研究机构 EVTank、伊维经济研究院联合中国电池产业研究院发布的《中 国电动两轮车行业发展白皮书（2021 年）》显示，2020 年中国锂电电动两轮车 的产量达到 1136 万辆，总体渗透率达到 23.5%，同比 2019 年增长 84.7%，并 预计到 2025 年市场渗透率有望接近 60%。 相较于铅酸电池，钠离子电池在能量密度、功率密度上有明显的优势，同时 在节能环保、体积重量、循环寿命等方面都大大优于铅酸电池。铅酸电池中的铅， 对环境有污染、对人体有一定的伤害。相较于锂离子电池，钠离子电池的优势在 于成本，且钠、锂二者物理化学特性及储存机制相似。

（2）A00 电动车 根据 2022 年工信部《新能源汽车推广应用推荐车型目录》，目前市场上主 要 A00 级电动车的磷酸铁锂电池能量密度在 110~130Wh/kg 之间，钠离子电池 的能量密度在 120~160Wh/kg 之间，理论上在 A00 级电动车领域，钠离子电池 可以实现对锂离子电池的替代。

（3）UPS（IDC 数据中心，5G 通信基站） 2021 年 7 月 14 日，工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划》，规 划提出支持探索利用锂电池、储氢和飞轮储能等作为数据中心多元化储能和备用 电源装置，加强动力电池梯次利用产品推广应用。当前 UPS 电源电池仍以铅酸 为主，在绿色数据中心的背景下，锂电池具有高能量密度、长循环寿命、高倍率、 污染少等特点，有望取代铅酸电池成为 UPS 供电系统的重要组成部分。另一方 面，数据中心对电源也有高功率和占地面积小的需求，而钠离子电池的能量密度 和倍率性能介于锂电池和铅酸电池之间，理论上也可以成为替代铅酸电池的技术 路线之一。

在 5G 基站电源应用上，中国铁塔早在 2018 年已经停止采购铅酸电池，统 一采购梯次利用电池，但梯次电池目前仍存在安全性的问题。2021 年 6 月国家 能源局就《新型储能项目管理规范（暂行）（征求意见稿）》公开征求意见：原 则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。钠离子电池相较梯次电池而言成 本相近但安全性将显著加强。理论上钠离子电池也适合应用在 5G 基站场景。

（4）公交车 考虑到公交车的体积一般都比较大，对能量密度的要求没有很高，可以牺牲 一点体积，多放一些电池达到同样的带电量。另外，考虑到公交车的运行线路是 比较确定的，可以及时回去充电，对续航的要求也不是很高。 工信部最新公布的新能源公交车参数，电池系统能量密度在 160Wh/kg 左 右，理论上我们认为钠离子电池在公交车领域也存在替代磷酸铁锂电池的可能。

（5）储能：用户侧 用户侧储能可以针对传统负荷实施削峰填谷、需求响应和需量电费管理等。 “谷充峰放”降低用电成本是目前最为普遍的商业化应用；响应电网调度可以帮 助改变或者推移用电负荷获取收益；需求管理则可以消减用电尖峰降低需量电 费。目前，国内用户侧项目随着电池成本的降低以及电力市场机制的完善将逐渐 具备投资价值。

（6）储能：发电侧 从发电侧看，各地政策支持集中式光伏发电以及风电同步配套一定规模的储 能已成为一种趋势。由于新能源的开发和电力系统的消纳能力不匹配， “弃风 弃光”一度是比较突出的问题，因此构建新型电力系统搭配储能，可以有效解决 消纳问题，提升新能源发电利用率。而钠离子电池的成本优势理论上可以使储能 的经济性有所提升。

按照宁德时代 2021 年报数据，公司实现电池系统销量 133.41GWh，对应 动力电池系统营业收入为 914.9 亿元，则电池系统售价为 0.69 元/Wh。根据 EVTank 测算的结果，2026 年钠离子电池市场空间 1500 亿元接近于 2021 年全 国动力电池产值 1515.9 亿元（按产量 219.7GWh，单价 0.69 元/Wh 测算）。

3、钠离子电池商业化进展

全球范围内，以国内中科海钠、宁德时代、钠创新能源以及国外 Faradion、 Natron Energy 等为代表的企业已率先开启钠离子电池的商业化探索，大部分企 业已经实现了小规模的试产。预计钠离子电池产业化最快有望 2023 年-2024 年 实现，2025 年-2027 年可以实现规模化的成熟应用。

2022 年 5 月 10 日电池行业龙头宁德时代在互动平台表示，公司于 2021 年 发布钠离子电池，其电芯单体能量密度高达 160Wh/kg，常温下充电 15 分钟， 电量可达 80%以上，在-20%℃低温环境中，也拥有 90%以上的放电保持率， 系统集成效率可达 80%以上。公司正致力于推进钠离子电池在 2023 年实现产 业化。

2022 年 2 月 28 日天目湖先进储能技术研究院举办的钠电池线上技术研讨 会中胡勇胜研究员提及，钠离子电池产业链布局很快，2023 年基本可以构建整 个产业链。 2022 年 3 月 25 日中南大学唐有根教授在《钠离子电池材料与全电池研究 开发》中提及，钠离子目前还处于一个商业化的早期。从规模化应用来说还有一 些时日，预计未来 3-5 年能够实现规模化的成熟应用。 2022 年 4 月 19 日湖南立方新能源钠离子电池发布会举行，预计 6 月份立 方新能源公司将开始小批量生产钠离子软包电池，并在 2023 年开始大批量生产。