本報(bào)告圍繞鈉離子電池展開研究，分析鈉離子電池發(fā)展背景、基本原理及種類，并對(duì)適配的正負(fù)極材料及電解液的選擇給出判斷，同時(shí)根據(jù)鈉離子電池的性能和成本判斷其適用場景，并結(jié)合鈉離子電池的商業(yè)化進(jìn)程分析其發(fā)展方向。
鈉離子電池發(fā)展背景：當(dāng)前鋰離子電池體系存在諸如上游原材料局限、安全性不足、成本偏高等問題，為解決上述痛點(diǎn)，企業(yè)在不斷探索新材料或新電池體系。在此背景下，鈉離子電池因具有豐富的上游原材料、高性價(jià)比等優(yōu)勢(shì)受到廣泛關(guān)注。
鈉離子電池和鋰離子電池的核心差別在于電荷載體不同：鈉離子電池和鋰離子電池都屬于搖椅電池，充放電原理相同，核心差別在于電荷載體的不同（分別為鈉離子和鋰離子）。為匹配電荷載體的改變，鈉離子電池的核心材料如正負(fù)極材料等均需做出相應(yīng)調(diào)整。
鈉離子電池以有機(jī)系為主：根據(jù)電解質(zhì)/液或正極材料的不同，鈉離子電池可分為有機(jī)系、水系、鈉鹽電池、鈉硫電池和鈉空氣電池，目前以有機(jī)系鈉離子電池為主。未來，不同類別鈉離子電池的發(fā)展前景同時(shí)受到其技術(shù)可行性、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性及特定場景適用性等因素的影響。
最具發(fā)展前景的鈉離子電池正極材料：由于鈉和過渡金屬離子間有較大的半徑差異，許多功能性的結(jié)構(gòu)都可實(shí)現(xiàn)鈉離子的可逆脫嵌，但主要的正極材料有五類，分別為層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍(lán)類似物、有機(jī)材料及基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的材料，其中最具發(fā)展前景的為前三類。
負(fù)極材料目前以碳材料為主：負(fù)極材料主要可分為四類，分別為碳類（軟\硬碳等）、轉(zhuǎn)化和合金化負(fù)極、過渡金屬氧化物及有機(jī)物負(fù)極，其中硬碳在商業(yè)化產(chǎn)品中得到普遍應(yīng)用。另外，轉(zhuǎn)化和合金化負(fù)極因高容量受到關(guān)注，有機(jī)物負(fù)極尚處于起步階段。
有機(jī)液態(tài)電解液使用最廣泛：鈉離子電池電解質(zhì)/液主要包括水系、有機(jī)液態(tài)、固態(tài)三大類，目前有機(jī)液態(tài)使用最廣泛，而水系應(yīng)用較少，固態(tài)電解質(zhì)(硫化物)則被認(rèn)為是最具潛力的材料之一。
市場上已有多款鈉離子電池產(chǎn)品：當(dāng)前，中歐美均有鈉離子電池產(chǎn)品問世，不同產(chǎn)品因電池核心材料選用的不同而在性能上有所差異，但多數(shù)鈉離子電池均能實(shí)現(xiàn)約130Wh/kg的能量密度及數(shù)千次的循環(huán)壽命。
鈉離子電池的成本優(yōu)勢(shì)將逐漸凸顯：在當(dāng)前材料體系下，鈉離子電池成本在理論上可相對(duì)磷酸鐵鋰下降30%~40%，但因鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈不完善、工藝不成熟等原因，其成本仍然較高。隨著鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈、制程工藝的完善及生產(chǎn)設(shè)備的改良，預(yù)計(jì)鈉離子電池的成本優(yōu)勢(shì)將逐步凸顯出來。
鈉離子電池更適用于儲(chǔ)能電站和低速交通工具：相對(duì)鉛酸鋰和錳酸鋰，鈉離子電池有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；相對(duì)磷酸鐵鋰，鈉離子電池在成本和低溫性能上有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。因此，鈉離子電池可替代鉛酸電池以及部分場景下替代磷酸鐵鋰電池，應(yīng)用于5G通信基站和低速電動(dòng)車等領(lǐng)域。
鈉離子電池尚處于商業(yè)化早期：從性能成熟度、產(chǎn)業(yè)鏈完善度、標(biāo)準(zhǔn)制定情況等角度看，鈉離子電池尚處于商業(yè)化早期。鑒于鈉離子電池和鋰離子電池制造工藝接近、設(shè)備可沿用及有頭部企業(yè)推動(dòng)，預(yù)計(jì)鈉離子電池在未來3-5年即可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；墒鞈?yīng)用。
鈉離子電池發(fā)展方向：鈉離子電池和鋰離子電池材料上的差別決定鈉離子電池需要做好新材料的研發(fā)和新產(chǎn)業(yè)鏈的培育與打通，電芯生產(chǎn)工藝、成組技術(shù)及BMS等的不同決定需要對(duì)鈉離子電池進(jìn)行更有針對(duì)性的開發(fā)設(shè)計(jì)，同時(shí)企業(yè)間標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題也需重點(diǎn)關(guān)注解決。
