钠离子电池三大技术路线“竞速”

2023年被视为钠离子电池产业化的关键节点。

近日，众钠能源签订多笔两轮车钠离子电池订单，除了两轮车上的应用，众钠能源也正在加快电动汽车、储能等应用领域的产品开发。其中，户储钠离子电芯计划于今年四季度上市，目前已获客户定点。

同在本月，普利特控股子公司海四达与天宸股份全资子公司天宸能源签订合作，双方约定，本协议签署后12个月内，交付不少于1GWh产品，协议签署24个月内，累计交付不少于5GWh产品。

7月，传艺科技公告，已进入某全球知名的汽车制造商的供应链体系并获得其子公司的订单，由传艺钠电为其提供应用于乘用车领域的钠离子电池产品。

近期订单接连“高歌”，预示着钠离子电池的产业化进程开始提速。

从技术路线来看，基于正极材料差异化，目前钠电已经发展为层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士类化合物三大技术路线。

由于三大技术路线优势、劣势各异，且市场需求及响应速度不同，产业化进度也存在差异。

具体来看，层状氧化物能量密度、倍率性能等在三种技术路线中表现最好，已率先完成了产业化。布局该路线的电池企业主要有宁德时代、蜂巢能源、孚能科技、星恒电源、中科海纳、海四达、传艺科技等。

聚阴离子化合物稳定性和电化学稳定性高，且具备最长的理论循环寿命，落地两轮车、低速车、储能等应用前景广阔，产业化速度较快。目前布局该路线的企业有众钠能源、鹏辉能源、钠创新能源、海四达、亿纬锂能、传艺科技等。

普鲁士类化合物方面，由于制备结晶化及热失控后产生有毒气体等原因，目前产业化进度较慢，入局的企业有宁德时代、美联新材、华钠新材等。

由于材料本身性能以及应用场景需求不同，电池企业在技术路线选择上均倾向于布局两种产品路线。其中，层状氧化物是目前钠电的主流技术路线，而聚阴离子化合物由于具备最长理论循环寿命，更适配储能市场，也得到了诸多企业的加码。

据不完全统计，2023年以来，已有超100亿资金涌入聚阴离子钠电池产业。

行业认为，未来层状氧化物主要针对的应用领域是电动两轮车、电动汽车，聚阴离子未来会在储能端发力。

层状氧化物：

钠电产业化道路“清晰”

层状氧化物是目前钠电的主流技术路线，在结构上可类比为锂电中的三元材料，比容量相对较高，可通过掺杂其他元素解决易相变、残碱高、易吸湿等难点，且其工艺流程与三元材料相似，率先完成产业化。

2023年以来，多家企业纷纷官宣钠电项目，将进一步推动层状氧化物钠电应用落地。

轻型车市场，星恒电源发布第一代钠电池“超钠F1”，该电池未来将配套星恒电源两轮车，性能方面比肩锂电池，常温循环2000次以上，成本比当前锂电降低约20%。

动力市场，孚能科技于2月收到江铃集团“EV3钠电池定点函”，为其提供钠离子电池包总成服务。此前，孚能科技表示在钠电方面的技术路线为层状氧化物+硬碳。

储能市场，中科海纳目前已发布多款钠电电芯，包括12Ah圆柱电芯，能量密度为140Wh/kg，循环寿命为2000-3000次；方形方面则研发了80Ah、240Ah两款电芯，可应用于电动乘用车、工商业储能、家庭储能等不同领域。

宁德时代在今年上海车展展示的260Ah钠离子电池产品，正极材料体系显示为层状氧化物，能量密度为160Wh/kg，循环寿命大于2000次。

层状氧化物钠电产业化道路清晰，更多的企业纷至沓来，包括英能基、维科技术、海四达、多氟多、立方新能源、昌意钠电等均在层状氧化物钠电方向有所部署。

孚能科技董事长王瑀表示，经过详细测算，即使碳酸锂价格降至5万元/吨，钠电池依然具有成本优势，结合电池机理、电机控制系统等技术创新，钠电池或成为600km以下电动车的主流解决方案。

聚阴离子钠电：

长循环寿命优势，储能潜力尽显

聚阴离子化合物具有坚固且开放的三维网络结构，可类比为锂电材料中的磷酸铁锂，其克容量达80-130 mAh/g，稳定性和电化学稳定性高，且具备最长的理论循环寿命。

但由于聚阴离子导电性较差，能量密度较低，其中掺钒路线成本较高、掺铁路线能量密度表现较差，当前主要作为储备方案。

聚阴离子技术路线包括磷酸钒钠、磷酸锰钒钠、硫酸铁纳等。目前来看，聚阴离子技术路线由于在三种材料中成本最低，在锂矿价格持续下行或更具优势。

应用端，该材料由于具备最长理论循环寿命，更适配储能市场。2023年以来，多家企业也纷纷官宣聚阴离子钠电进展。

5月，聚焦聚阴离子技术路线的众钠能源，项目签约安徽宣城，总投资100亿元，建20GWh钠离子电池电芯及10GWh钠离子电池系统。

亿纬锂能表示，钠离子电池研发项目目前完成氧化物体系技术储备，聚阴离子大储能电池在开发中。

鹏辉能源公告，公司聚阴离子体系的钠离子电池循环次数已达6000次以上，层状氧化物体系的钠离子电池已交车厂装车测试。

多氟多表示，2023年将推出层状氧化物钠电第二代产品以及聚阴离子钠电第一代产品。

GGII指出，聚阴离子路线产业化加速，主要原因是聚阴离子化合物兼顾低成本以及长循环等性能，适配于储能以及工程机械等市场。预计到2023年，中国聚阴离子钠电池需求量约0.5GWh，到2030年市场需求量有望超120GWh。

普鲁士类钠电：

入局企业少，竞争格局小

普鲁士类化合物是一种典型的立方晶体结构，其所有的金属离子位于立方体顶角，具有较大的隧道结构，可允许钠离子自由嵌入和脱嵌，理论倍率性能、循环性能优异，克容量达90-140 mAh/g。

但由于普鲁士类化合物量产时结晶水控制较难，当前稳定性较差，工艺控制有待进一步成熟，产业化进度将伴随研究进度同步提高。

此前，宁德时代推出的第一代钠电池所使用的材料便是普鲁士类化合物，从最新消息看，宁德时代正致力推进钠离子电池在2023年实现产业化，目前正全面推进钠离子、M3P、凝聚态、无钻电池、全固态、无稀有金属电池等电池技术布局。

GGII分析，颜料企业布局普鲁士类化合物正极材料具有一定的技术与资源优势，切入速度快，生产成本能够较好的控制，颜料企业布局普鲁士类化合物正极材料将成趋势。

高工锂电注意到，目前美联新材与七彩化学对普鲁士类化合物的产业化投入最大。1月，美联新材及旗下美彩新材与立方新能源、七彩化学签订《战略合作协议》，就钠离子电池正极材料普鲁士蓝（白）共同展开研发、实验，首期合作期限为10年。

3月，美联新材、七彩化学、美彩新材签署投资协议增资星空钠电，星空钠电拟将钠离子电池的普鲁士蓝正极材料、硬碳负极材料等17项相关技术及专利权无偿转让给美彩新材。此前，星空钠电已完成普鲁士蓝钠电池在软包电池系统中的应用，并建立了钠电池的中试线。

总的来看，层状氧化物钠电产业化道路较为清晰，入局企业较多，2023年产能规划较大，且已实现配套A00车型的突破，落地应用更为广阔；聚阴离子化合物钠电在循环寿命要求更高的两轮车、储能等的市场需求更大；普鲁士类化合物产业化进度较为缓慢。

审核编辑：刘清