钠电池产业规划分析.docx

钠电池产业规划2021年四月下旬，国家发展改革委、国家能源局发布了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，主要目标是到2025年实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变新型储能技术创新能力显著提高，核心技术装备自主可控水平大幅提升，在高安全、低成本、高可靠、长寿命等方面取得长足进步，标准体系基本完善，产业体系日趋完备，市场环境和商业模式基本成熟，装机规模达3000万千瓦以上新型储能在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用到2030年，实现新型储能全面市场化发展新型储能核心技术装备自主可控，技术创新和产业水平稳居全球前列，标准体系、市场机制、商业模式成熟健全，与电力系统各环节深度融合发展，装机规模基本满足新型电力系统相应需求新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一工信部将梳理能源电子产业链，统筹资源支持锂离子电池、钠离子电池等新型储能电池发展相关部门将继续大力支持相关领域科技创新，并以市场化手段为主，推动更加合理、更加高效的商业模式形成，通过建立良性发展机制解决产业发展过程中面临的共性问题钠离子电池，是一种二次电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似。

随着我国新能源汽车呈现持续高速增长趋势，对锂离子电池需求较大，然而我国锂资源十分有限，必然会出现锂盐供不应求的局面为此，我国将大力发展在资源和成本上都更有优势的钠离子电池，通过颁布多项政策来推动钠离子电池的产业化进程在2022年发布的《十四五可再生能源发展规划》中，提出加强可再生能源前沿技术和核心技术装备攻关研发储备钠离子电池、液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等高能量密度储能技术在2021年发布的《关于在我国大力发展钠离子电池的提案》中，提到锂离子电池、钠离子电池等新型电池作为推动新能源产业发展的压舱石，是支撑新能源在电力、交通、工业、通信、建筑等领域广泛应用的重要基础，也是实现碳达峰、碳中和目标的关键支撑之一一、 国家有关部门积极推动新型电池发展国家有关部门高度重视新型电池产业发展，从加强行业管理、统筹产业规划、支持技术创新、加快标准建设等角度出发，采取一系列措施促进新型电池产业健康有序发展工信部长期以来积极推动新型电池产业发展一是制定发布《信息产业发展指南（2016—2020年）》，推动新型电池技术进步和创新升级，支持钠离子电池、液流电池等新型电池产业发展二是积极开展电池领域相关标准研制工作，推动将先进技术创新成果转化为标准，规范和引领产业高质量发展。

三是支持电池检测平台建设，指导组建国家动力电池制造业创新中心，统筹资源推动产业技术进步，支持新型正极材料等关键技术攻关和产业化十三五期间，科技部通过国家重点研发计划智能电网技术与装备重点专项，对电池储能相关技术进行了系统部署其中，钠基储能电池技术作为重点支持方向之一，在高安全长寿命和低成本钠基储能电池的基础科学问题研究等项目系列成果推动下进步显著近年来，财政部通过新能源汽车推广应用补助等政策，带动了新能源汽车动力电池产业蓬勃发展，推动新型电池产品技术水平迅速提高、成本迅速下降二、 从电池的安全性来看，钠离子电池具有更好的热稳定性全球锂电池起火事故频出，电动车、储能起火事故频发，据不完全统计，2011-2021年全球共发生32起储能电站起火爆炸事故，其中26起事故采用三元锂离子电池钠离子电池电化学性能相对稳定，热失控过程中容易钝化失活，安全实验表现较锂离子电池更好目前，钠离子电池已通过中汽中心的检测，针剌时不冒烟、不起火、不爆炸，经受短路、过充、过放、挤压等实验也不起火燃烧对比锂离子电池起始自加热温度达到165℃，钠离子电池则达到260℃：且在ARC测试中钠离子电池最大自加热速度显著低于锂离子电池，这些均表明钠离子电池具有更好的热稳定性。

三、 国内锂资源开采成本较高，中长期价格有望较高我国锂盐对外依存度近八成，或将构成潜在威胁我国锂资源供应对能源和产业安全的威胁不容忽视我国的锂资源储量总量并不稀缺，从2020年数据来看，我国的锂资源储量总量全球占比6．31%，紧随智利、澳大利亚、阿根廷，位列第四，但现实是我国80%的锂资源供应依赖进口（澳洲锂矿和南美盐湖等地），是全球锂资源第一进口国原因在于大部分可开采资源位于青海和西藏盐湖，但青海盐湖锂镁分离困难、西藏地理环境恶劣，因此电池级碳酸锂的有效产能不足加之新能源汽车和储能产业发展势头迅猛，我国锂资源供给与需求量形成强烈对比产量方面，2022年全国锂离子电池产量达750GWh，同比增长超过130%，其中储能型锂电产量突破100GWh锂电一家独大或将构成我国潜在的威胁，发展替代方案对于保障我国能源供应和产业安全具有重要意义四、 全球范围内，我国锂资源储量有限全球可用锂资源稀缺且分布不均，价格寡头垄断，易受地缘性影响一）全球可用锂资源不足锂是自然界密度最小的金属，具有极强的电化学活性，具有储能功能，其在地壳中含量仅约0．0065%，丰度居第二十七位，从资源总量来看其实并不稀缺，但受开采条件和提锂技术的影响，许多估算的资源量无法转化为储量，如全球已知最大的乌尤尼盐湖（Uyuni）锂矿床由于没有经济可行的锂盐提取方法，其中大量的锂资源量无法计入储量。

二）全球锂资源分布不均、寡头垄断全球锂资源分布高度集中，形成寡头垄断局面，2020年，73%锂资源分布在北美洲和南美洲，其他地区如大洋洲（8%）、亚洲（7%）、欧洲（7%）和非洲（5%）则分布较少五、 钠电池正极材料-层状金属氧化物：综合性能佳，有望率先产业化应用层状氧化物类钠离子电池正极材料是金属氧化物类中的一种，可分为Mn基、Fe基、Cr基正极材料等其结构是由共边的八面体过渡金属氧层和钠离子层堆垛而成根据其结构可分为四种，分别为P2相、P3相、O2相和O3相（字母Ｐ代表了钠离子在其中的氧配位环境为三棱柱配位，O代表其中的氧配位环境为八面体配位），其中，P2相与O3相是最为常见的两种钠离子层状氧化物正极材料因其适当的操作潜力，高容量和简单的合成路线，层状氧化物被认为是最有希望的正极材料层状氧化物中，铜基（铜铁锰）和镍基（镍铁锰）是目前较有应用前景的两种技术路线铜基VS镍基：铜基成本较低，但比容量相对不足；镍基比容量较高，但成本压力更大铜基路线主要优势在于成本较低，稳定性较好，但比容量约100mAh/g左右，相对不足该路线由中科海纳创始人胡勇胜首创镍基比铜基的比容量高，约能达到190mAh/g，但由于镍的成本比铜更高，成本压力相对更大。

六、 钠电池合成端-能量密度与循环性能是目前局限，产品快速迭代过程中虽然钠元素在元素周期表内是仅次于锂的碱金属元素，理化性质相似，但较大的离子质量和离子半径造成钠离子电池的体积和质量能量密度仅为锂离子电池的一半左右目前钠离子电池的能量密度大约为100-150Wh/kg，而锂离子电池中，三元锂电池能量密度较高，约为250Wh/kg左右，磷酸铁锂电池的能量密度偏低，但也有180Wh/kg左右，钠电总体能量密度低于锂电，仍有进一步优化的空间持续研发静待技术突破，提升钠电性能钠离子电池正极材料的快速发展，有助于提升电池理论容量和动力学性能；而负极和电解液技术的进步有助于解决电池电解液易燃、负极处钠枝晶生长易导致短路等影响安全性的问题目前针对钠电能量密度问题，宁德时代开发了AB电池系统解决方案，即钠电池与锂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这一方案虽弥补了钠电池在现阶段的能量密度短板，但仍需持续研发改进能量密度，才能真正打破锂电池竞争格局七、 钠电池市场空间：两轮车-2025年有望达到11GWh两轮车电池现状：两轮电动车带电量为0．6Kwh左右，对电池性能要求不高，但对于价格敏感。

所有零件中，电池成本最高占比约25%-30%故虽然锂电相比铅酸电池拥有更好的性能，但由于锂电原材料供应短缺、价格持续上涨带动锂电池成本增加，锂电电动车与铅酸电动车的发展仍处胶着状态钠离子电池的性能更介于二者之间，在能量密度上低于锂电池，高于铅酸电池，而导电性好、充放电快、耐低温性强等方面比铅酸电池也更有优势，此外，钠电池报价是锂电池的75%-80%水平，后续随着行业产能提升、良品率提升，价格优势有望更大，满足两轮车价格敏感的特点，因此是替代铅酸电池、锂电池的良好选择预计到2025年，钠电在两轮车领域的渗透率20%，对钠电池的需求有望达11GWh，2020年我国电动两轮车保有量约为3．2亿辆2021年市场销量约为4975万辆，其中76．6%为铅酸电动车，23．4%为锂电电动车预计2023-2025年钠电池在两轮车市场的渗透率将逐年升高，2023-2025年渗透率分别达到5%、10%、20%，2025年两轮车对钠电的需求有望到11GWh八、 钠电池在低温、安全性方面具备优势钠电整体性能与锂电接近，能量密度稍逊，但低温、安全和倍率性能突出能量密度方面，在目前的技术条件下，钠离子电池的电芯能量密度约为70-200Wh/kg，高于铅酸电池的30-50Wh/kg，相较于三元锂电的200-350Wh/k有所逊色，但与磷酸铁锂电池的150-210Wh/kg有重叠范围，且尚有较大的技术进步空间。

低温表现方面，相比于锂离子电池-20℃到60℃的工作温度区间，钠离子电池可以在-40℃到50℃的温度区间正常工作，-20℃环境下容量保持率近90%，高低温性能更优秀安全性方面，得益于更高的内阻，钠离子电池在短路状况下瞬间发热量少，热失控温度高于锂离子电池，具备更高的安全性在针对过充过放、针刺、挤压测试时，钠离子电池的安全性表现也让人满意倍率和快充性能方面，钠离子电池具备更好的倍率性能，适合在快充、响应型储能和规模供电等场景应用钠离子电池有望在储能、中低续航里程电动车、工程车、小动力等细分市场率先得到推广应用。