2024中国电池展钠电池材料系：正极、负极、隔膜、电解液……

　　✓ 正极：三大主流路线各有特色，层状氧化物为产业化主流；负极：硬碳脱颖而出，瓶颈在于前驱体

　　钠离子电池相对于磷酸铁锂电池和三元锂电池，性能各有优劣。钠离子电池在量产后具备原料成本优势、高低温环境下更好的容量保持率、优异的倍率性能以及卓越的安全性能，但能量密度较低，循环寿命有待提升，有望在特定场景实现部分替代。钠离子电池性能相对于铅酸电池实现了全方位超越，有望在规模化降本后实现替代。

　　钠离子电池在几个方面多重优势使其获得了较高的性价比，在多个场景都有较理想的应用。其综合性能优于铅酸电池，有望首先替代铅酸市场（二轮小动力、汽车启停以及通信基站）。同时，随着循环性能进一步的提升以及规模化降本，钠电后续有望实现对磷酸铁锂市场的A00 级纯电动车场景以及储能场景的部分替代。

　　A00 级电动车又叫微型车，高性价比是其核心卖点。车轴距在2m-2.3m 之间，车身长度在3.65m之内，体积比较小，可解决道路拥堵和车位缺乏等难题，且价格仅在3-8万元，经济实惠，性价比极高。宏光MINI EV、奇瑞QQ冰淇淋、长安奔奔等都是当前市面主流的A00级纯电动车。

　　铅酸蓄电池三大主要用途——二轮小动力电池、汽车启停电池以及通信基站备用电池。经测算2022 年市场总需求约为560GWh，其中用于汽车启停米乐M6 m6米乐占比最大，约为57%（320GWh），二轮小动力与基站备用电池占比分别约为24%（128GWh）和6%（35GWh）。

　　二轮小动力电池：主要指电动二轮车、电动三轮车以及海外油改电摩托的动力电池，其具有较高的成本敏感性，同时轻量化的趋势使其对电池能量密度有一定的追求。

　　高安全性、优秀的高低温性能以及长循环寿命是多变的应用场景对储能电池的性能要求，低成本是核心竞争力。当前储能电池的应用领域主要有电力储能、通信储能、户用家储以及便携式储能四大类。

　　对安全性的追求主要体现在户用家储。近年来家储锂电池多发的事故引起广泛的担忧，因此电池的绝对安全稳定是家储长远发展的重要保障。

　　对高低温性能的追求主要体现在电力储能和通信储能。北方许多地区温差较大，需要电池有优秀的高低温性能来抵抗寿命的衰减。

　　对长循环寿命的追求主要体现在电力储能。若频繁更替、拆解电池需要投入大量人力和费用成本，由此导致电站投入成本太高，运行实际收益低，全生命周期内投资回报率不足，不利于推广，因此，长寿命电池对大型储能电站的推广十分重要。

　　目前钠离子电池正极材料分为层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝（白）化合物以及聚阴离子型化合物三大主要路线，分别以能量密度高、成本低以及循环寿命长为特色。

　　层状过渡金属氧化物是当前产业化的主流，综合性能最佳，能量密度最高，同时具有优异的倍率性能，稳定m6米乐官网 米乐M6平台入口性稍差，但无明显短板，适合要求较高的动力电池领域。且工艺与锂电三元相似，可沿用其生产设备，技术简单，有望率先规模投产。

　　普鲁士蓝（白）化合物成本优势明显，理论性能优异，具有发展潜力。其能量密度高，倍率性能优秀、结构稳定且成本低廉，但其能量密度较低。但合成过程中结晶水和空位缺陷问题使得材料实际电化学性能变差、结构退化，成为该路线的瓶颈。

　　聚阴离子型化合物具有突出的循环性能。其稳定的结构赋予其高安全性和长循环寿命，且成本较低，不足之处在于能量密度较低。

　　目前商业化锂电负极广泛使用的传统石墨无法用作钠离子电池的负极。石墨层间距过小，较大半径的钠离子嵌入石墨层间需要更大的能量，无法在有效的电位窗口进行可逆脱嵌，放电容量并不客观。

　　无定形碳在众多钠离子负极材料中脱颖而出，成为产业m6米乐官网 米乐M6平台入口化主流路线。当前有代表性的负极材料主要有碳基材料、金属化合物和合金类材料。金属化合物和合金类材料理论比容量很高，但在储钠过程中体积变化较大，导电性差，材料粉化严重，需要制作复合材料来改善性能。而碳基材料中的无定形碳，主要是硬碳和米乐M6 m6米乐软碳，因其不具备石墨化的结构特征，石墨微晶自由取向，结构内部含有大量缺陷且层间距更大，相比石墨有更好的储钠性能，相比金属化合物和合金类材料有更好的循环性能，是目前最可能实现产业化的钠电负极材料。

　　负极成为钠离子电池实现产业化的瓶颈。钠离子电池能否规模化量产取决于其能否成功降本，目前主流负极是硬碳，相对于锂电正极成本(43%)占据主导的情况，钠电正极成本占比(26%)大大缩减，且负极成本占比提升(16%)，使其在成本结构上重要性有所提升。当前国内硬碳产业尚不成熟导致对日本公司进口产品的依赖，从而使得成本居高不下。

　　钠离子电池正负极集流体均可用铝箔，与锂离子电池相比具有成本优势。因为锂与铝在低电位下会发生合金化反应，所以锂电负极集流体只能选用铜箔，而钠在低电位下不会与铝产生合金化反应，因此钠离子电池正负极均可以采用价格更低铝箔作为集流体。

　　隔膜是钠离子电池中的重要组成部分，主要起到绝缘层和半透层的功能。隔膜具有电子绝缘性，将钠离子电池的正极和负极隔开，防止电池短路。隔膜又要具有离子导电性，保证钠离子在充电和放电期间，能正常通过隔膜的微孔。

　　钠离子电池可复用当前锂离子电池隔膜。目前已商业化的电池隔膜主要有聚乙烯（PP）和聚丙烯（PE）隔膜，虽然拥有优异的机械性能、化学稳定性以及低廉的价格，但对钠离子电池适配性能一般。因此，仍需寻找新的可以与钠离子电池体系匹配的隔膜。

　　钠离子电池与锂离子电池电解液的组成有相通之处，均由溶质、溶剂、添加剂三部分组成。电解液是电池中必不可少的组成部分，它在平衡和转移电荷方面起到了关键作用。

　　溶质：目前常用的电解质钠盐有 NaClO4、NaPF6、NaBF4 等， NaPF6 综合性能最好，为当前产业化主流。与Na+的离子电导率和界面迁移速率比Li+好太多，使得电解液导电性更好，可用相对浓度更低的电解液实现降本。且NaPF6 生产工艺与LiPF6 类似，现有LiPF6产线，降低了量产的难度。

　　溶剂：锂电常用的有机电解液是当前钠离子实际应用中最有前景的选择，主流的酯类溶剂和醚类溶剂各有优劣，经常混合使用来达到性能需求。酯类电解液是锂电和钠电都常用的电解液，具有粘度低、挥发性好、电化学稳定性好、介电常数较高等优点，醚类电解液倍率性能较好，相比酯类电解液能够生成更薄的SEI 膜，可减小电池的不可逆比容量，但过薄的SEI 膜也导致电池循环性能较差。因此，需要混合多种不同特性的溶剂来达到对性能的需求。

　　添加剂：与锂离子电池电解液添加剂兼容性比较好，包括成膜添加剂、过充电保护添加剂、阻燃添加剂等。

　　钠锂性质存在一定的相似性，使得钠电与锂电原理相同，而离子半径等差异又使得二者材料体系存在较大差异。

　　正极：层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝（白）化合物以及聚阴离子型化合物三大主要路线各有特色。层状过渡金属氧化物是当前产业化的主流，综合性能最佳，能量密度最高。普鲁士蓝（白）化合物成本优势明显，理论性能优异，具有极大潜力，聚阴离子型化合物具有突出的循环性能。

　　负极：无定形碳更加适配钠离子电池，在众多负极材料中脱颖而出。硬碳凭借其优秀的性能力压软碳，成为当前产业化的主流，而解决硬碳量产的瓶颈在于找到价格低廉、性能优异、一致性高且供应稳定的前驱体原料。

　　电解液：与锂离子电池电解液的组成有相通之处，均由溶质、溶剂、添加剂三部分组成。电解质钠盐NaPF6 综合性能最好，为当前产业化主流。锂电常用的有机电解液是当前钠离子实际应用中最有前景的选择，主流的酯类溶剂和醚类溶剂各有优劣，经常混合使用来达到性能需求。添加剂与锂离子电池电解液添加剂兼容性比较好。

　　产业链梳理：宁德时代、比亚迪、传艺科技、维科技术、鹏辉能源、多氟多、中科海钠、美联新材、容百科技、贝特瑞、杉杉股份、元力股份、圣泉集团、德创环保等。

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