钠离子电池专利申请情况（公司拥有钠离子电池发明专利技术）

钠离子电池：快速升温，从幕后到台前，坐拥资源和成本两大优势

1.1 锂钠同族，物化性质有类似之处

锂、钠、钾同属于元素周期表ⅠA 族碱金属元素，在物理和化学性质方面有相似之处，理论上都可以作为二次电池的金属离子载体。

锂的离子半径更小、标准电势更高、比容量远远高于钠和钾，因此在二次电池方面得到了更早以及更广泛的应用。

但锂资源的全球储量有限，随着新能源 汽车 的发展对电池的需求大幅上升，资源端的瓶颈逐渐显现，由此带来的锂盐供需的周期性波动对电池企业和主机厂的经营造成负面影响，因此行业内部加快了对资源储备更加丰富、成本更低的电池体系的研究和量产进程，钠作为锂的替代品的角色出现，在电池领域得到越来越广泛的关注。

1.2 综合性能优于铅酸电池，能量密度是短板

钠离子电池与锂离子电池工作原理类似。与其他二次电池相似，钠离子电池也遵循脱嵌式的工作原理，在充电过程中，钠离子从正极脱出并嵌入负极，嵌入负极的钠离子越多，充电容量越高；放电时过程相反，回到正极的钠离子越多，放电容量越高。

能量密度弱于锂电，强于铅酸。

在能量密度方面，钠离子电池的电芯能量密度为100-160Wh/kg，这一水平远高于铅酸电池的30-50Wh/kg，与磷酸铁锂电池的120-200Wh/kg相比也有重叠的范围。

而当前量产的三元电池的电芯能量密度普遍在200Wh/kg以上，高镍体系甚至超过 250Wh/kg，对于钠电池的领先优势比较显著。

在循环寿命方面，钠电池在3000次以上，这一水平也同样远远超出铅酸电池的300次左右。

因此，仅从能量密度和循环寿命考虑，钠电池有望首先替代铅酸和磷酸铁锂电池主打的启停、低速电动车、储能等市场，但较难应用于电动 汽车 和消费电子等领域，在这两大领域锂电仍将是主流选择。

安全性高，高低温性能优异。

钠离子电池的内阻比锂电池高，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。因此针对过 充过 放、短路、针刺、挤压等测试，钠电池能够做到不起火、不爆炸。

另一方面，钠离子电池可以在-40 到80 的温度区间正常工作，-20 的环境下容量保持率接近90%，高低温性能优于其他二次电池。

倍率性能好，快充具备优势。

依赖于开放式3D结构，钠离子电池具有较好的倍率性能，能够适应响应型储能和规模供电，是钠电在储能领域应用的又一大优势。

在快充能力方面，钠离子电池的充电时间只需要10分钟左右，相比较而言，目前量产的三元锂电池即使是在直流快充的加持下，将电量从20%充至80%通常需要30分钟的时间，磷酸铁锂需要45分钟左右。

2.1 资源端：克服锂电瓶颈

锂电池面临资源瓶颈，钠资源相对丰富。锂的地壳资源丰度仅为0.0065%。

根据美国地质调查局的报告，随着锂矿资源勘探力度增加，2020年全球锂矿储量提高到 2100万吨锂金属当量（折合碳酸锂1.12亿吨），同比增长23.5%；若按照每辆电动车使用50kg碳酸锂测算且不考虑碳酸锂的其他下游市场，当前锂储量仅能够满足20亿辆车的需求，因此存在资源端的瓶颈。

分区域看，全球主要锂矿资源国锂储量均有不同程度的提高，澳大利亚和中国增加较多，其中澳大利亚锂储量由2019年的280万吨提高到470万吨锂金属当量，而2020年中国锂储量则大幅提升50%至150万吨锂金属当量。

总体来看，智利和澳大利亚仍为全球前两大锂资源拥有国，2020年分别约占全球锂资源储量的43.8%和22.4%。

与之相比，钠资源的地壳丰度为2.74%，是锂资源的440倍，同时分布广泛，提炼简单，钠离子电池在资源端具有较强的优势。

锂价上涨带来企业成本端的扰动。

从短期来看，由于2021年开始锂的需求增长，而上游锂矿供给有所收缩以及去库存，锂矿以及锂盐价格在2020年见底，2021年上半年价格回升幅度较大；从长期来看，锂资源存在产能瓶颈引发市场对于锂价中枢上移的预期。

对于企业来说，长期稳定的原材料价格对于自身的正常经营意义重大，锂价的持续上涨可能加速企业寻找性价比更高的替代品的进程。

中国锂资源对外依存度较高。

中国锂矿主要分布在青海、 *** 、新疆、四川、江西、湖南等省区，形态包括锂辉石、锂云母和盐湖卤水。

受制于提锂技术、地理环境、交通条件等客观因素，长期以来中国锂资源开发较慢，主要依赖进口；近年来随着下游需求增长以及技术进步，中国锂资源开发进度有所加速。

在不考虑库存下，2020年中国锂行业对外资源依赖度超70%，维持较高水平。

发展钠离子电池具备战略意义。

中国大力发展新能源 汽车 的目的除了降低碳排放、解决环境问题之外，减少对传统化石燃料的进口依赖也是重要原因之一。

因此，若不能有效解决资源瓶颈问题，发展电动车的意义就会打一定折扣。

除了锂资源外，锂电池其他环节如钴和镍也面临进口依赖以及价格大幅波动的难题，因此发展钠离子电池具备国家层面的战略意义。

2020年，美国能源部明确将钠离子电池作为储能电池的发展体系；欧盟储能计划“电池 2030”项目将钠离子电池列在非锂离子电池体系的首位，欧盟“地平线2020研究和创新计划”更是将钠离子材料作为制造用于非 汽车 应用耐久电池的核心组件重点发展项目；国内两部委《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出坚持储能技术多元化，加快飞轮储能、钠离子电池等技术开展规模化试验示范。

钠离子电池已经受到越来越多国家的关注和支持。

2.2 材料端：凸显成本优势

正极材料

正极材料使用钠离子活性材料，选择呈现多样化。

正极材料是决定钠离子电池能量密度的关键因素，目前研究和有量产潜力的材料包括过渡金属氧化物体系、聚阴离子（磷酸盐或 *** 盐）体系、普鲁士蓝（铁氰化物）体系三大类。

过渡金属氧化物为当前正极材料主流选择。

层状结构过渡金属氧化物2（M 为过渡金属元素）具有较高比容量以及其与锂电池的正极材料在合成以及电池制造方面的许多相似性，是钠离子电池正极材料有潜力得到商业化生产的主流材料之一。

然而，层状结构过渡金属氧化物在充放电过程中易发生结构相变，在长循环和大电流充放电中容量衰减严重，使其具有较低的可逆容量及较差的循环寿命。

常见的改善手段主要有体相掺杂、正极材料表面包覆等。

中科海钠采用了P2型铜基层状氧化物（P2-Na0.9Cu0.22Fe0.3Mn0.48O2），显著提升正极材料的容量水平，并且电池能量密度达到145Wh/kg；

钠创新能源采用的O3型铁酸钠基三元氧化物（O3-NaFe0.33Ni0.33Mn0.33O2）具有较高的克容量（超过130mAh/g）和良好的循环稳定性；

英国Faradion公司采用镍基层状氧化物材料，电池能量密度超过140Wh/kg。

磷酸钒钠是研究的主流方向之一。

聚阴离子型化合物 , Na[() ] (M 为可变价态的金属离子如Fe、V等，X为P、S等元素)，具有较高电压、较高理论比容量、结构稳定等优点，但电子电导率低，限制了电池的比容量和倍率性能。

目前业界研究最多材料的主要包括磷酸铁钠、磷酸钒钠、 *** 铁钠等，并通过碳包覆以及参入氟元素提升导电性以及容量。

钠创新能源将磷酸钒钠作为重点研发的钠电池正极材料之一，中科院大连物化所已实现三氟磷酸钒钠的高效合成和应用。

普鲁士蓝材料具有更高的理论容量。

普鲁士蓝类材料，Na[()6] (为 Fe、Mn、Ni 等元素)具有开框架结构 , 有利于钠离子的快速迁移；理论上能够实现两电子反应，因此具有高的理论容量。

但在制备过程中存在结构水含量难以控制等问题，并且容易发生相变以及与电解质产生副反应导致循环性能变差。

辽宁星空钠电致力于 Na1.92FeFe（CN）6的产业化研究，理论容量高达170mAh/g； 宁德时代采用普鲁士白（Nan[Fe()6]）材料，创新性地对材料体相结构进行电荷重排，解决了普鲁士白在循环过程中容量快速衰减这一核心难题。

钠离子电池在材料端拥有显著的成本优势。

由于碳酸钠价格远低于碳酸锂，并且钠离子电池正极材料通常使用铜、铁等大宗金属材料，因此正极材料成本低于锂电池。

根据中科海钠官网数据，使用NaCuFeMnO/软碳体系的钠电池的正极材料成本仅为磷酸铁锂/石墨体系的锂电池正极材料成本的40%，而电池总的材料成本较后者降低 30%-40%。

负极材料

钠离子电池负极材料主要包括碳基材料（硬碳、软碳）、合金类（Sn、Sb等）、过渡金属氧化物（钛基材料）和磷酸盐材料等。

钠离子半径大于锂离子，难以嵌入石墨类材料，因此锂电池传统的石墨负极并不适用于钠电池。

合金类普遍体积变化较大，循环性能较差，而金属氧化物和磷酸盐材料容量普遍较低。 无定形碳为钠电池主流材料。

在已报道的钠离子电池负极材料中，无定型碳材料以其相对较低的储钠电位，较高的储钠容量和良好的循环稳定性等优点而成为更具应用前景的钠离子电池负极材料。

无定型碳材料的前驱体可分为软碳和硬碳前驱体，前者价格低廉，在高温下可以完全石墨化，导电性能优良；后者价格较高（10-20万元/吨），在高温下不能完全石墨化，但其碳化后得到的碳材料储钠比容量和首周效率相对较高。

以亚烟煤、烟煤、无烟煤为代表的煤基材料具有资源丰富、廉价易得、产碳率高的特点，采用煤基前驱体制备出的钠离子电池负极材料，储钠容量约220mAh/g，首周效率可达80％，是目前更具性价比的钠离子电池碳基负极材料；但该类材料存在微粉多、振实密度低、形状不规则等特性，在电芯生产过程中不利于加工。

中科海钠以亚烟煤、褐煤、烟煤、无烟煤等煤基材料为主体，沥青、石油焦、针状焦等软碳前驱体为辅材，提出一种能够改善煤基钠离子电池负极材料的加工性能和电化学性能的 *** ，制备工艺简单、成本低廉，能够得到微粉含量低、振实密度高的电池负极材料。

宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料，其具有易脱嵌、优循环的特性；比容量高达350mAh/g，与动力类石墨水平相当。

电极集流体皆为铝箔，成本更低。

在石墨基锂离子电池中，锂可以与铝反应形成合金，因此铝不能用作负极的集流体，只能用铜替代。

钠离子电池的正负极集流体都为铝箔，价格更低；根据中科海钠官网数据，使用 NaCuFeMnO/软碳体系的钠电池的集流体（铝-铝）成本仅为磷酸铁锂/石墨体系的锂电池集流体（铝-铜）成本的20%-30%。

集流体是除正极外，材料成本与锂电池差异更大的环节。

电解液

和锂离子电池相似，钠离子电池电解质主要分为液体电解质、固液复合电解质和固体电解质三大类。

一般情况下 , 液体电解质的离子电导率高于固体电解质。

在溶剂层面，酯类和醚类电解液是最常用的两种有机电解液，其中酯类电解液是锂离子电池体系的主要选择，因为其可以有效地在石墨负极表面进行钝化且高电压稳定性优于醚类电解液。

对于钠离子电池：

首先，目前主流的研发机构依然沿用了酯类溶剂，如PC、EC、DMC、EMC等，针对不 同的正负极和功能配方有所不同，且 PC 的用量占比高于锂电池；

其次，由于在醚类电解液中钠离子和醚类溶剂分子可以高度可逆地发生共插层反应，且有效地在负极材料表面构建稳定的电极/电解液界面，所以受到越来越广泛的关注和研究；

最后，水系电解液也是新的研究领域之一，以水为电解液溶剂替代传统有机溶剂，更加环保安全且成本低。

在电解质层面，锂盐将换成钠盐，如高氯酸钠（NaClO4）、六氟磷酸钠（NaPF6）等。

在添加剂层面，传统通用添加剂体系没有发生明显变化，如FEC在钠离子电池中依然被广泛应用。

其他

隔膜方面，钠离子电池和锂电池技术类似，对孔隙率的要求或有一定差异。

外形封装方面，钠离子电池也包括圆柱、软包和方形三种路线。

根据各家官网显示，中科海钠主要为圆柱和软包路线，钠创新能源则三种技术路线都有。

设备工艺方面，与锂电池区别不大，有利于钠电池沿用现成设备和工艺快速投入商业化生产。

规模化生产后成本有望低于0.3元/Wh。

当前由于产业链缺乏配套、缺乏规模效应，钠离子电池的实际生产成本在1元/以上；政策的支持和龙头企业大力推广有望加速产业化进程，若达到当前锂电池的市场体量，成本有望降至0.2-0.3元/Wh，与锂电池相比具备优势。

3.1 钠离子电池重回舞台，研究热度升温

钠离子电池的研究始于1970年左右，最初与锂离子电池都是电池领域科学家研究的重点方向。

20世纪80年代，锂离子的正极材料研究首先取得突破，以钴酸锂为代表，和由石墨构成的负极材料组合，让锂电池获得了极佳的性能；让两者真正分野的是索尼在1991年成功将锂电池商用化并首先应用于消费电子领域。

锂电池商用化的顺利进行反向抑制了钠离子电池技术路线的发展，当时商用的锂离子电池循环寿命能达到钠离子电池的10倍左右，两种电池的产品性能表现相去甚远，锂离子电池获取了科学家和资本、产业的绝对关注。

2010年之后，由于大规模储能市场的场景逐渐清晰以及产业界对未来锂资源可能面临供给瓶颈的担忧，钠离子电池重新进入人们的视野。

之后十年时间，全球顶尖的国家实验室和大学先后大力开展钠离子电池的研发，部分企业也开始跟进。

包括国际代表Faradion公司、国内代表机构中科海钠和钠创新能源以及锂电池代表企业宁德时代等。

Faradion英国牛津大学主导的Faradion公司成立于2011年，是全球首家从事钠离子电池研究的公司，15年开发出电池系统，材料为层状金属氧化物和硬碳体系。

之后多个国家也成立了相关机构和公司，例如法国科学院从15年开始开发磷酸钒钠电池，夏普北美研究院几乎同时开发长循环寿命的钠电池。

中科海钠

中科海钠成立于2017年，是国内首家专注于钠离子电池研发的公司，公司团队主要来自于中科院物理化学研究所。

2017年底，中科海钠研制出48V/10Ah钠离子电池组应用于电动自行车；2018年9月，公司推出首辆钠离子电池低速电动车；

2019年3月，公司自主研发的30kW/100kWh钠离子电池储能电站在江苏省溧阳市成功示范运行；2020年9月，公司钠离子电池产品实现量产，产能可达30万只/月；

2021年3月，公司完成亿元级 A 轮融资，用于搭建年产能2000吨的钠离子电池正、负极材料生产线；2021年6月，公司全球首套1MWh钠离子电池储能系统在山西太原正式投入运营。

在材料体系方面，正负极材料分别选用成本低廉的钠铜铁锰氧化物和无烟煤基软碳，电芯能量密度已接近 150 Wh/kg, 循环寿命达4000次以上，产品主要包括钠电池以及负极、电解液等配套材料。

钠创新能源

钠创新能源诞生于2018年，由上海电化学能源器件工程技术研究中心、上海紫剑化工 科技 有限公司和浙江医药股份有限公司共同发起成立，技术团队主要来自于上海交通大学。

2019年4月，正极材料中试线建成并满负荷运行；2020年10月，公司二期生产规划基地建设；2021年7月，公司与爱玛电动车联合发布电动两轮车用钠离子电池系统。

在材料体系方面，公司在铁酸钠基三元氧化物方面研究较为深入，产品主要包括钠电池以及铁基三元前驱体、三元材料、钠电电解液等。

宁德时代

宁德时代从2015年开始研发钠离子电池，研发队伍迅速扩大；2020年6月，公司宣布成立21C创新实验室，中短期主要方向为锂金属电池、固态锂电池和钠离子电池；

2021年7月，公司推出之一代钠离子电池，采用普鲁士白/硬碳体系，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 C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，热稳定性远超国家强标的安全要求；

公司表示下一代钠离子电池能量密度研发目标是200Wh/kg以上。

在系统创新方面，公司开发了 AB 电池系统解决方案，即钠离子电池与锂离子电池两种电池按一定比例进行混搭，集成到同一个电池系统里，通过BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制。

AB电池系统解决方案既弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板，也发挥出了它高功率、低温性能好的优势；以此系统结构创新为基础，可为锂钠电池系统拓展更多应用场景。公司已启动相应的产业化布局，计划2023年形成基本产业链。

3.2 剑指储能和低速车市场，潜在市场空间大

预计2025年钠离子电池潜在市场空间超200GWh。

根据上文分析，钠离子电池有望率先在对能量密度要求不高、成本敏感性较强的储能、低速交通工具以及部分低续航乘用车领域实现替代和应用。

暂不考虑电池系统层面的改进（如锂钠混搭）对应用场景的拓展，2020年全球储能、两轮车和A00车型装机量分别为14/28/4.6GWh，预计到2025年三种场景下的电池装机量分别为180/39/31GWh，对应2025年钠离子电池潜在市场空间为250GWh。

钠离子电池作为二次电池重要的技术路线之一，在当前对上游资源紧缺度和制造成本的关注度逐步升温的情况下，凭借资源端和成本端的优势重新得到市场的广泛关注。

但由于钠离子电池本身能量密度较低且提升空间有限，因此在行业内更多地扮演新能源细分领域替代者的角色，有望率先在对能量密度要求不高、成本敏感性较强的储能、低速交通工具以及部分低续航乘用车领域实现替代和应用，对中高端乘用车市场影响十分有限。

在龙头企业的推动下，钠离子电池的产业化进程有望加速。

行业公司：

1）布局钠离子电池相关技术的传统电池和电池材料企业。

尽管技术路线有差异，但传统的锂电龙头企业在资金和研发方面优势明显，对各种技术路线具有较高的敏感性，对钠离子电池相关技术也多有布局。

宁德时代、鹏辉能源，公司在钠电领域皆保持长期的研发投入，后者预计21年年底电池量产；杉杉股份、璞泰来、新宙邦，关注欣旺达、容百 科技 、翔丰华，上述公司在钠电池或材料领域皆有专利或研发布局。

2）投资钠离子电池企业的公司。

华阳股份，公司间接持有中科海钠1.66%的股权；浙江医药，公司持有钠创新能源40%的股权。

3）产业链重塑带来的机会。

钠离子电池的起量将带动正负极、电解液锂盐技术路线的变更，新的优秀供应商将脱颖而出。

华阳股份，公司与中科海钠既有股权关系，又有业务合作，生产的无烟煤是海钠煤基负极的重要原料之一，并且与后者合资建设正负极材料项目；中盐化工、南风化工，公司具备上游钠盐储备。

1）钠离子电池技术进步或成本下降不及预期的风险：

钠离子电池的产业化还处于初期阶段，若技术进步或者成本改善的节奏慢于预期，将影响产业化进程，导致其失去竞争优势。

2）企业推广力度不及预期的风险：

当前由于规模较小、产业链缺乏配套，钠电池生产成本较高，其规模化生产离不开龙头企业的大力推广；若未来企业的态度软化，将影响钠电池产业化进程。

3）储能、低速车市场发展不及预期的风险：

钠离子电池主要应用于储能和低速车等领域，若下游市场发展速度低于预期，将影响钠电池的潜在市场空间。

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作者：平安证券 朱栋 皮秀 陈建文 王霖 王子越

报告原名：《电力设备行业深度报告：巨头入场摇旗“钠”喊，技术路线面临分化 》

日本电池专利申请数量遥遥领先，占全球1/3

据外媒报道，一份新的报告显示，日本仍然是电池技术创新强国，松下、丰田等其他公司申请的国际专利超过三分之一。

欧洲专利局和国际能源署的一项联合报告显示，2018年，日本申请了2339项与电池相关发明的国际专利，这一数字几乎是排名第二的韩国（1230项）的两倍。在争夺电池主导权方面，东亚两个经济体陷入了激烈的竞争，而这对于电动汽车和可再生能源的广泛使用至关重要。

根据这项研究，中国在专利申请中排名第四，美国排第五，而欧洲专利公约的38个缔约国排名第三。

在2000年至2018年间，日本公司占据了申请主体TOP10中的7名，但韩国三星电子则以4787项发明位列之一。特斯拉电池供应商松下以4046位居第二；其次是LG电子，专利申请量为2999；丰田排在第四位；日立、索尼和其他日本公司在前10名中排名较低。

在过去的20年里，电池的创新已经步入高速发展阶段。2018年，共有7153项国际储能发明专利申请，较2000年的1029项大幅增长，其中大部分专利是电池。就2018年情况而言，手机和笔记本电脑中使用的锂离子电池创新占总电池专利的45%。

报告显示，2019年中国纯电动汽车销量达110万辆，占据全球一半份额。相比之下，日本这一份额却仅有2%。

此外，在动力电池领域，市场份额更大的也不是日本厂商。根据能源市场追踪机构SNE Research的数据，LG化学今年上半年在全球电动汽车电池市场占据24.6%的份额，升至之一位。排名第二的是中国的宁德时代，市场份额为23.4%，日本的松下排名第三，占比约为20.4%。

本月中旬，韩国LG化学已通过董事会批准了电池业务的剥离，在电池部门分拆之前，相关的业务板块已在全球电动汽车驱动电池市场占据了领先地位，并带动了公司股票价格持续上涨。

文/孙莉莉

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宁德时代申请无负极金属电池专利 应用于下一代钠离子电池

宁德时代日前已申请无负极金属电池技术专利，该专利包括相关技术的材料设计与关键工艺，或将应用于下一代钠离子电池。该技术的应用将使得电池能量密度有望从材料本质上得到大幅提升，实现下一代钠离子电池能量密度超过200Wh/kg。

去年7月份，宁德时代发布了之一代钠离子电池，其电芯单体能量密度达到160Wh/kg，在常温下充电15分钟，电量就可以达到80%，具有快充能力。

宁德时代董事长曾毓群曾称，钠离子电池在低温性能、快充以及环境的适应性等方面拥有独特的优势，与锂离子电池相互兼容互补。

宁德时代火爆周末的钠电池，是怎么一回事？

宁德时代即将发布的钠电池到底是怎么回事？宁德为什么选择在这个时候发布钠电池最新技术？钠电池会取代锂电池成为下一代电池的主角吗？采访了宁德万和投资集团有限公司的相关负责人，现将以下相关内容进行梳理。钠电池是一个新兴的行业，但不是什么新事物。早在20世纪70年代，钠离子电池的研究几乎与锂离子电池同时开始。然而，由于当时研究条件的限制和社会对锂电池研究的重视，钠电池的研究一度处于停滞状态。同时，锂电池发展迅速，成为“4C”产品(电脑、通讯、 *** 、消费电子)不可或缺的组成部分。

特别是随着新能源汽车的快速发展，全球汽车用锂电池的制造达到了前所未有的规模。钠电池的发展要到2010年才会转。钠电池在中国汽车上的首次应用是在2018年6月。中科大海纳科技有限公司推出了一款带钠电池的低速电动汽车，并在中国科学院物理研究所校园内进行了演示。这次示范启动了中国钠电池行业的步伐。随后，中科海纳公司在江苏溧阳建立了产业化基地，月产量30万块电池，用于电动自行车等大型储能设备和低速车辆。据报道，宁德时代即将推出的钠电池还将用于风力电站、太阳能电站、家庭储能等储能设备，以及电动自行车、物流车、电动船等小功率车辆。

这是基于钠电池当前能量密度的合理应用。据负责人介绍，与锂电池相比，钠电池的技术水平要晚15年左右。目前钠电池更大的不足在于能量密度比锂电池低。目前钠电池的能量密度一般为80-100WHR/千克，更高为120WHR/千克。锂电池的能量密度可以达到300瓦时/千克以上。所以从能量密度来说，钠电池比锂电池的追赶距离长。正因为如此，目前高速电动车还没有钠电池。负责人预测，钠电池将在领先的电池企业开始一定规模的量产，但真正大规模应用还需要5年左右。主要原因在于钠电池能量密度的提高。我国还存在一些问题，如原始技术少、核心技术难点没有克服。

毫无疑问，锂电池已经遍布人们的生活。从手机、笔记本电脑、电动剃须刀、扫地机器人等产品到以电动汽车为主的新能源汽车，锂电池的应用似乎不可或缺。锂电池在“碳峰化、碳中和”的目标下，在全球新能源汽车行业达到了前所未有的产业水平，未来还会继续提升。终端市场的井喷加速了锂电池对锂离子原材料的需求，也加剧了原材料价格的上涨。碳酸锂价格从去年的低位上涨，涨幅超过80%。一方面是因为需求旺盛，原材料在上涨，另一方面是因为开矿不容易。中国虽然是世界第二大锂资源国，但主要是一个锂盐湖，成分复杂，生产环境恶劣。所以国内盐湖资源开发水平低，70%以上的原料需要进口。

宁德时代将发布钠离子电池，比起锂电池有什么优势？

宁德时代发布消息，声称即将发布钠离子电池。和锂电池相比，钠离子优势在于原材料，在技术成熟的情况下，可以满足易获取和低成本需求。同时，钠离子电池安全性比较好，适应高低温要优于普通的锂电池。

当然，一切事物都有双面性。钠离子电池技术不够成熟，虽然原材料多且容易获取，但它的价格可能要超出锂电池。同时，钠离子电池的能量密度只有100-150Wh/kg，不能满足车用电池的需求。可能需要两三年之久，才能达到比普通锂电池便宜的地步。

1、宁德时代发布钠离子电池

宁德时代在股东大会上，发布了一个重要消息，那就是他们要发布钠离子电池。在这种情况下，很多公司的关于钠离子的概念股，都有了涨停。

出现这种状况，主要是锂电池采用磷酸锂做材料，这种材料价格大幅度上涨，原料的储备也越来越少。按照这种趋势发展下去，价格肯定会越来越高，超出当前的性价比。在这种情况下，钠离子电池就成了很好的选择。原材料的高储备和易获取，是电池领域急需补充的。很多专业人士都评价，说钠离子电池的出现，是对锂电池的支撑和保障。

2、钠离子电池的优点

钠离子电池和锂电池相比，有点主要有四方面。

一是价格便宜容易获取。在原材料的储备上，前者要远高于后者，且获取起来更加方便；

二是高低温性能优异。能够更好地适应高低温，是电池继续解决的一个问题，毕竟温度的变化，直接影响电池的能量；

三是安全性高。钠离子电池要比锂电池更加安全，可以满足一些对能量密度需求不高的领域。

四是可用低盐浓度电解液。在未来的电池领域中，它会变得更加方便。

3、不可忽略的缺点

钠离子电池很好，可它的缺点也同样明显，主要体现在能量密度和实际成本。

锂电池能量密度是200Wh/kg，而钠离子电池只有100-150Wh/kg。对于一些能量密度需求高的领域，根本不适用，比如说车用电池。

此外，钠离子电池的技术不够成熟，根据专家们的说法，它的技术仅仅相当于2014年的锂电池。实际生产成本，可能要高于锂电池。想要让成本下浮，可能需要两三年的时间。

得完诺贝尔奖没闲着 98岁老爷子靠“玻璃心”引汽车进入钠电时代

汽势Auto-First丨刘冀然

引领汽车动力电池行业进入崭新时代的，不是石墨烯，而可能是拥有“玻璃心”的新型钠基电池。

据外媒报道，2019年诺贝尔化学奖得主之一——98岁的John Goodenough（后文称为“足够好”）领导的团队，已在今年3月公开透露钠基玻璃电池研制成型的消息，并于近期提交了这项以玻璃为关键组件的新型电池专利申请。论文显示，新型钠基玻璃电池将具有大续航、高安全、低成本、长寿命、耐温差、快充电等近乎完美的属性。

钠电时代

“足够好”老先生因引领动力电池行业进入锂电时代而获得2019年的诺贝尔奖，锂电技术的发展与普及也确实创造了不少商业奇迹，比如在1991年助力索尼率先实现锂电池的商业化量产，成功取代传统镍镉蓄电池，再比如锂电彻底成就了电动汽车行业的飞速发展。（具体可参考此前汽势文章《汽势焦点丨为什么说汽车促成了三位老爷子荣获诺贝尔奖》）

然而，当新能源汽车行业仍在三元锂和磷酸铁锂双重技术路径间博弈之时，“锂电之父”却正在酝酿着一场革命——“推翻”锂电池，引领动力电池进入全新的钠电时代。

实际上，论文中所描绘的那些近乎完美的属性，均由电极材料钠带来。

大续航，钠基电池的储能可达当前锂电池的3倍，考虑到当前锂电汽车的续航水平已经攀升至500-800公里，钠电汽车的续航过千易如反掌。

高安全，相比锂电池，新型钠基电池既不产生挥发也不易燃，一直困扰锂离子电池的锂枝晶生长造成短路的问题也得到彻底解决，而在某些层面，不短路就意味着不易自燃。

低成本，考虑到全球锂矿资源分布不均且资源有限，而钠则可通过海水氯碱电解提取，潜在资源量巨大，且氯碱工业发达，钠的成本自然远远低于锂。根据风险投资咨询公司Dosima Research的电池专家David Snydacke的预测：“钠的价格确实比锂更便宜，在不使用锂的情况下，成本可以降低5%到10%。”而这样的预估仍是在其他硬碳材料昂贵的前提下提出的，玻璃载体的出现将再次大幅降低电芯的造价。

长寿命，研发小组德克萨斯大学奥斯汀分校研究员Maria Helena Braga表示，早期测试中，新型电池的充放电周期高达“数千次”，远超过现有锂电池平均2000个充放电循环的水准，按照目前的行业发展情况推测，车载钠基电池的有效寿命将极有可能超过10年。

耐温差，根据专利申请材料显示，新型钠基电池可以承受的温度范围更广，在零下20℃到60℃之间，而这样的温差区间或许也意味着，冬季开电动车去东北不再是“脑残”的行为。

快充电，新专利以掺杂钠或锂等碱金属的玻璃作为电解质，虽然工作原理与锂电池类似，但钠基电池可接受的充能强度指标远高于锂电池，论文中的验证测试结果表示，适配于新能源汽车的动力电池组可将充能时长从“以小时计算”压缩至“以分钟计算”。此前其他研究小组也曾验证，用时两分钟即可为高容量的钠基电池组充电50%。

续航1000公里不是梦，与电车自燃告别，车价更便宜，10年不用换电池，充电速度堪比加油——解决掉了纯电动汽车的所有烦恼，钠电时代的临近确实令人充满期待。

用“玻璃心”解决难题

钠电既然这么完美，为何如今叱咤风云的却是锂电池呢？

犹如爱迪生在1879年至1906年的27年间试用了6000多种纤维材料后，方才找到了能导电发光且经久耐用的钨丝作为灯丝材质，钠基电池则一直在为合适的负极和电解质载体而发愁——由于钠离子体积远远大于锂离子，传统电池负极材料均无法在其原子间的缝隙中存储钠离子，所以钠基电池一直“怀才不遇”，仅存留于“科幻”范畴。

正是由于钠基电池存在众多优点，科学家们开发钠基电池的试验一直没有中断过——斯坦福大学研究员Michael Toney一直在尝试使用硬碳（石墨）负极解决问题，普渡大学的研究人员则制造了钠粉版本的电池组，伯明翰大学冶金与材料系的安德鲁·莫里斯博士则在反复验证使用磷作为钠电阳极载体的可能性。

如今，“足够好”老爷子先人一步，通过“玻璃心”解决了钠基电池电解质载体的世纪难题，它的全称为“含有水溶剂化玻璃/非晶态固体电解质的可充电电池”。而相比于石墨的昂贵、钠粉制造的难度，以及磷元素的低燃点熔点，制备成本极低且不易燃烧的玻璃，显然是更为可靠的电解质载体选择。

动力电池行业剧变前夜

更重要的是，钠基玻璃电池的商业化应用速度也许比想象中更快。

“足够好”老先生已经明确表示：“我不需要钱，不想做生意，只想单纯地解决问题。”所以，钠基玻璃电池的专利申请成功后，极有可能成为公开的技术，跳过讨价还价、市场垄断等阻碍，只待经过进一步技术验证便可进入商业化实践阶段。届时，拥有“玻璃心”的钠基电池电动车极有可能与锂电汽车平起平坐，甚至在数年内取代锂电汽车成为市场主流。如若进展顺利，钠电技术留给锂电企业转舵的时间已经不多了。

实际上，为解决电动汽车的续航、安全等问题，近年来锂电技术研发也正处于飞速发展的状态。

在三元锂技术路径中，NCM811电池仍在找寻能量密度与安全性的平衡点，坚持NCA的特斯拉则尝试将电芯的胶辊设计升级为“无凸片电极电芯”以提升安全性，并申请造价更低且寿命高达百万英里的低钴电极电芯设计专利。而在磷酸铁锂技术路径中，以比亚迪“刀片电池”为代表，通过电芯形状变化、电池组结构优化等方式提升电池组的综合能量密度，并强调磷酸铁锂电池天然的高安全属性，试图为磷酸铁锂电池正名，力争装机量反超三元锂。

诚然，锂电汽车从早前的百余公里续航发展至如今的700、800公里时代只用了短短数年，困扰消费者的续航焦虑正在成为历史，新能源汽车行业发展之快确实令人咋舌，但借用长安汽车董事长张宝林那句“时代淘汰你，与你无关”，也许我们正处在动力电池行业剧变的前夜，只是大战之前静悄悄罢了。

钠电时代临近，锂电池产业链也许马上要经历一些前所未有的竞争压力与波折危机——对动力电池行业而言，那也许是一场“腥风血雨”，但对全球新能源汽车行业与消费者而言，这样的时代更迭只恨出现得太少、到来得太慢。

（图片来自 *** ）

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。