鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈全景

鈉離子電池最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代初，后來由于鋰離子電池性能更好，鈉離子電池的研究停滯不前。

2010年后，隨著動(dòng)力電池領(lǐng)域需求的不斷增加，鋰離子電池材料供不應(yīng)求，室溫鈉離子電池的研究重新出現(xiàn)。

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，鈉離子電池主要可以分為動(dòng)力和儲(chǔ)能兩類。與成熟的鋰離子電池的商業(yè)化水平相比。

鈉離子電池的商業(yè)化才剛剛起步。只有少數(shù)公司對(duì)鈉離子電池進(jìn)行了初步商業(yè)化，尚未形成完整成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。

 

產(chǎn)業(yè)鏈上游

電池原材料

由于鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池相似，即使從原材料的角度來看，許多材料和工藝都可以重復(fù)使用。

在原材料方面，鈉離子電池和鋰離子電池的第一個(gè)也是最明顯的區(qū)別是工作離子的差異。鋰離子電池通常使用碳酸鋰作為原料，而鈉離子電池的正極材料目前是在實(shí)驗(yàn)室合成的。

鈉的來源非常廣泛，包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、乙酸鈉、草酸鈉、檸檬酸鈉、硝酸鈉、氫氧化鈉，甚至偶爾討論金屬鈉，

然而，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)對(duì)成本、工藝安全、酸堿性都有一定的要求，而碳酸鈉（即蘇打灰）最有可能成為工業(yè)生產(chǎn)的原料。

其他材料由于成本、安全性或物理和化學(xué)指標(biāo)的原因或多或少存在某些缺陷。與鋰資源在全球分布不均且稀缺相反，鈉資源在全球范圍內(nèi)分布廣泛，在地殼中的豐度排名第六，我們吃的最常見的鈉鹽類型是氯化鈉。氯化鈉最常見的來源是海鹽、湖鹽和巖鹽（礦物鹽）。

其他原料包括作為正極材料的錳、鐵、鈷、銅、鎳等，作為負(fù)極材料的碳、鈦、磷等，以及作為集電體材料的鋁。

 

鈉離子電池的結(jié)構(gòu)

它主要包括五部分：正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)、集電器和隔膜。

 

正極材料

陰極和陽極材料影響鈉離子電池的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命和安全性等關(guān)鍵性能指標(biāo)，對(duì)電池性能至關(guān)重要。

與鋰離子電池正極的技術(shù)路線不同，與鈉離子電池相關(guān)的正極材料有100多種，技術(shù)路線仍在進(jìn)化過程中。

根據(jù)成分，主流鈉離子電池正極材料可分為層狀金屬氧化物、聚陰離子化合物和類普魯士藍(lán)化合物體系。由于產(chǎn)業(yè)體系處于商業(yè)化的早期階段，競(jìng)爭(zhēng)格局仍需跟蹤，相關(guān)龍頭公司仍具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

 

一些陰極材料制造商

格林美、貝特瑞、華陽、容百科技。

 

陽極材料

與鋰離子電池中使用的石墨材料負(fù)極不同，由于石墨層之間的間距太小，石墨層之間半徑較大的鈉離子的嵌入需要更多的能量，并且不能在有效電勢(shì)窗口內(nèi)進(jìn)行可逆脫嵌。

因此，人們認(rèn)為傳統(tǒng)的石墨不能用作鈉離子電池的負(fù)極。鈉離子電池陽極材料的研究方向包括硬碳、軟碳、鈦基氧化物和合金等。對(duì)硬碳的研究最多，目前商業(yè)化的鈉離子電池也使用硬碳材料作為負(fù)極。

 

一些負(fù)極材料制造商

杉杉股份有限公司、普泰萊、中科電氣、翔豐華、貝特瑞、華陽公司。

 

膈膜

目前，最常見的有機(jī)電解質(zhì)基鈉離子電池的電解質(zhì)成分與鋰離子電池非常相似，溶劑保持不變。

只有溶質(zhì)鹽從六氟磷酸鋰變?yōu)榱姿徕c，可以使用與鋰離子電池相同的膈膜。

膈膜用于隔離鈉離子電池的正極和負(fù)極，防止短路現(xiàn)象，同時(shí)起到離子通道的作用。美國(guó)、日本和韓國(guó)在隔膜生產(chǎn)方面處于領(lǐng)先地位，

經(jīng)過多年的發(fā)展，中國(guó)隔膜行業(yè)已逐步進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，成為第四大隔膜生產(chǎn)國(guó)。常用的隔膜有：

 

隔膜部件制造商

恩捷、星源材料、滄州明珠、捷力、中興新材、鴻圖、惠強(qiáng)、云天化紐米。

 

電解質(zhì)

電解質(zhì)是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)所必需的離子電荷載體，是改善鈉離子電池功率特性的關(guān)鍵。電解質(zhì)主要由溶劑、溶液、添加劑等組成。

鈉離子電池最常見的電解質(zhì)是有機(jī)液體電解質(zhì)。有機(jī)電解質(zhì)的有機(jī)溶劑部分類似于鋰離子電池的相應(yīng)組成。

 

 

一些電解質(zhì)鹽制造商

石大勝華，天賜材料

 

集電器材料

與鋰不同，由于鋁和鈉在低電位下不會(huì)發(fā)生合金化反應(yīng)，因此鈉離子電池的陰極和陽極集電器都可以使用廉價(jià)的鋁箔而不是更高成本的銅箔。經(jīng)判斷，鈉離子電池的集電器鋁箔與鋰電池的集電鋁箔基本相同，性能要求基本相似。

 

一些電池鋁箔制造商

鼎盛新材新材、南山鋁業(yè)、萬順新材

 

生產(chǎn)設(shè)備

攪拌設(shè)備、燒結(jié)設(shè)備、破碎設(shè)備、洗滌設(shè)備、涂布設(shè)備、包裝設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備等。

 

產(chǎn)業(yè)鏈中游：鈉離子電池

介紹

工作原理

它主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間的運(yùn)動(dòng)來工作：在充電過程中，鈉離子從正極脫嵌，并穿過電解質(zhì)中的隔膜嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鈉狀態(tài)；在放電過程中，情況正好相反。

 

性能優(yōu)勢(shì)

能量密度高，使用安全性高（可放電至0V），環(huán)保（無鉛、鎘、汞等污染環(huán)境的元素），資源來源廣，成本低。

 

電池類型

電池的類型按結(jié)構(gòu)分類，主要包括軟包電池和圓柱形電池；從材料系統(tǒng)的分類來看，它們包括固態(tài)鈉離子電池、鈉硫電池、室溫鈉離子電池和斑馬電池。

 

電池生產(chǎn)

由于鈉離子電池的工作原理以及電池材料與鋰離子電池的高度相似性，電池生產(chǎn)的工藝和設(shè)備可以重復(fù)使用。

 

蓄電池系統(tǒng)

由于鈉離子電池的商業(yè)化水平還處于初級(jí)階段，因此對(duì)電池系統(tǒng)的研究相對(duì)較少。CATL在電池系統(tǒng)集成方面開發(fā)了AB電池系統(tǒng)解決方案，即鈉離子電池和鋰離子電池按一定比例混合匹配，集成到同一個(gè)電池系統(tǒng)中，通過BMS精確算法進(jìn)行不同電池系統(tǒng)的平衡控制。

 

 

一些鈉離子電池制造商

寧德時(shí)代、中科海納、納創(chuàng)能源、鵬輝能源、圣陽股份、猛獅科技、欣旺達(dá)、山東章谷。

 

產(chǎn)業(yè)鏈下游：應(yīng)用市場(chǎng)

在目前的二次電池市場(chǎng)中，鋰離子電池是絕對(duì)的主力軍和核心。基于新能源汽車需求的持續(xù)增長(zhǎng)，盡管鋰離子電池相對(duì)沒有明顯的性能限制，但碳酸鋰、鈷酸鋰等原材料的來源越來越困難。

 

2010年之后，隨著電池組尺寸和裝機(jī)量的增加，鋰資源越來越難以滿足需求。由于鈉離子電池本身就具有與鋰離子電池性能最佳匹配的潛力，因此鈉離子研究被重新引入。

盡管鈉離子電池研發(fā)的初衷是補(bǔ)充和替代鋰離子電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用，但鈉離子電池目前的能量密度不如鋰離子電池。

在高速電動(dòng)汽車領(lǐng)域，鋰離子電池的主導(dǎo)地位目前無法動(dòng)搖；在固定式儲(chǔ)能方面，由于鈉離子電池對(duì)體積和質(zhì)量的要求較低，具有廣闊的前景。

由于鈉離子電池的商業(yè)化尚處于起步階段，對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈下游的分析更多的是預(yù)測(cè)和展望。

 

目前，商用新能源汽車的動(dòng)力電池主要是鋰離子電池和少量燃料電池。鈉離子電池在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用仍處于實(shí)驗(yàn)階段。

由于鈉離子電池的能量密度較低，只能用于低速電動(dòng)汽車和一些低續(xù)航能力的乘用車。中科海納生產(chǎn)了一款用于低速電動(dòng)汽車的鈉離子電池備用電池組，型號(hào)為DZ72V60Ah-6P24S。

 

電動(dòng)自行車

鈉離子電池是電動(dòng)自行車領(lǐng)域鉛酸電池的高級(jí)替代品，有望在未來取代鋰離子電池。中科海納生產(chǎn)的電動(dòng)自行車鈉離子電池組有兩種，分別是DZ48V12Ah-4P16S和DZ48V12Ah-2P16S。

 

固定式儲(chǔ)能

鈉離子電池將在未來的固定儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。在日本的儲(chǔ)能領(lǐng)域，鈉硫電池已經(jīng)有了實(shí)際應(yīng)用，這是一種高溫鈉離子電池。在室溫鈉離子方面，中科海納生產(chǎn)了一種用于儲(chǔ)能的鈉離子電池，型號(hào)為DZ48V36Ah-6P16S。

 

 

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

鈉片直徑為15.6毫米，厚度為0.4~0.5毫米，純度超過99.7%。專門用于紐扣電池（20322052016）。

鈉片的尺寸均勻，表面光滑明亮，可以長(zhǎng)期存放。不一致，表面會(huì)有毛刺和劃痕，影響電池性能的一致性。

 

包裝運(yùn)輸儲(chǔ)存

采用四重保護(hù)包裝技術(shù)，鈉片一面覆蓋鋁箔，起到支撐和集電的作用，同時(shí)也起到保護(hù)鈉的作用。此外，兩面都覆蓋有保護(hù)膜，可以保護(hù)鈉片，避免氧化。將鈉片放入塑料瓶中，然后放入鋁塑袋中，再放入鐵罐中儲(chǔ)存，以確保長(zhǎng)期保存和安全。

 

產(chǎn)品說明和建議

1.去除鈉片表面（兩面）的保護(hù)膜并使用。鋁箔的一面是藍(lán)色保護(hù)膜，鈉片的一面是透明保護(hù)膜，這樣可以方便觀察鈉片的表面。

2.先剝?nèi)ヤX箔一側(cè)的藍(lán)色保護(hù)膜，再剝?nèi)モc片一側(cè)的透明保護(hù)膜，先用加寬的平鑷子夾住整個(gè)鈉片，這樣鈉片在揭膜時(shí)不會(huì)嚴(yán)重變形。

3.然后用不銹鋼尖頭鑷子或圓頭鑷子夾住鈉片邊緣的一個(gè)點(diǎn)并向外拉，啟動(dòng)，然后沿著邊緣延伸，然后去除保護(hù)膜，整個(gè)膜就可以去除了。安裝電池時(shí)，鋁箔面向電池殼，鈉片面向隔板，以組裝按鈕電池。