2025年钠离子电池行业专题分析:钠离子电池有望逐步走向规模应用

一、钠电下游正在加快商业化应用

1、车端、两轮车应用开始上量,大型储能开始尝试

新能源车领域聚焦增混与低续航纯电。宁德时代自 2021 年 7 月发布第一代钠离子 电池(能量密度 160Wh/kg)后,2024 年 10 月推出骁遥超级增混电池,通过钠电 与磷酸铁锂混搭技术实现 400km 续航和 4C 快充。该电池已搭载于理想、阿维塔 等品牌车型,2025 年将扩展至吉利、奇瑞等近 30 款增混车型。其第二代钠电池计 划 2025 年量产,能量密度突破 200Wh/kg,接近磷酸铁锂水平,快充 15 分钟可充 80%。宁德时代预计,钠电未来有希望替代接近 50%磷酸铁锂市场份额。 孚能科技开发的钠离子电池能量密度超 150Wh/kg,也已搭载江铃等品牌。 钠电在储能领域进入大储市场。2024 年,钠电池首次应用于大容量储能电站,储 能领域钠离子电池单独采购总规模达到 0.45GWh。

2024 年,大唐潜江钠电储能电站实现全球首次大规模商业化应用,系统效率超 80%; 内蒙古 200MW 风电项目采用钠电储能系统,循环寿命突破 3000 次,-40℃容量保 持率 85%;2024 年 12 月,海辰储能全球首发其首款电力储能专用钠离子电池∞ Cell N162Ah 等创新产品循环寿命超过 20000 次(70%SOH),在 10C 超大倍率条 件下进行放电,容量保持率高达 85%。2024 年,比亚迪规划建设 30GWh 钠离子 电池工厂,并推出钠离子电池储能系统产品—MC Cube-SIB ESS。 二轮车市场多家企业开始应用。近来年,各大二轮车厂纷纷开启了钠电的市场投放, 2024 年 1 月份雅迪开始将钠电池车型大规模投放市场,2025 年 1 月推出 3 款钠电 车型,并推出极钠电池,支持 15 分钟快充到 80%,在-20℃环境下仍保持 92%容 量,循环寿命达到 1500 次。23 年 12 月台铃初恋 EB-超级钠电版交付个人用户使 用,率先在北京与济南上市售卖。 此外,由于钠电倍率性能也表现优异,较锂电具有更好的低温性能,在商用车、工 程机械、启停电池等场景也已开始应用,未来应用规模有望不断扩大。

2、成本、安全、低温性能是钠电优势

2022 年锂价高位达 30 万/吨以上,钠电凭借成本优势迎来发展机遇。2024 年以 来锂价回落至 10 万/吨以下,钠电虽成本优势减弱,但凭借-40℃低温性能、高安 全性及能量密度突破 160Wh/kg 等技术突破,应用场景更聚焦: 新能源车电池:低温性能有优势,降本有潜力。对于 A0/A00 级车以及混动车型, 纯电续航普遍在 400km 以下,锂电池在低温下续航打折较多,采用钠电在保证 续航的同时,提升了电池低温性能表现。同时 A0/A00 车型售价普遍较低,对成 本要求较高,钠电未来降本有潜力。 二轮车电池:安全性能好,逐步替代锂电池和铅酸电池。两轮车市场成本和安全 是主要的考虑点,钠电池相较锂电池具备安全不易燃与原材料价格波动小的特点, 相较铅酸电池具备性能更优的特点、是国内强化火灾监管与严控整车重量的条件 下、满足消费者续航与性能要求的更优解,也是国外电摩品牌出海的破局点。2024 年铅酸电池市占率 8 成以上,铁锂和锰酸锂占约 2 成。新国标将搭载铅酸电池的 电动自行车重量限制在 63 公斤以内,而搭载非铅酸电池的电动自行车,重量限 制在 55 公斤以内。钠电依托良好的低温和安全性能将逐渐抢占锂电池市场,同样续航下钠电比铅酸更轻,价格相似,钠电有望进一步抢占部分铅酸电池市场。 储能电池:多维度优势。西北等地不同季节温差较大,对储能电芯低温性能要求 较高,同时锂电池起火事故的发生,也让安全性成为重要的考量之一。随着复合 磷酸铁钠正极钠电池循环寿命的提升到 8000 次以上,钠电在储能领域从早期的 户储产品逐渐进入到大储应用。

3、如成本有效优化,钠电产业有望显著增长

预计 2025 年-2026 年行业需求将迎来快速增长。预计未来动力电池和储能依托于 较为成熟的层状氧化物结构优先放量,同时带动原材料价格下降,后续二轮车、储 能场景也有望逐渐放量。 业内预计,如果成本能继续下降,未来几年,年钠电需求可能达数十 GWh,带动 万吨级别的钠电正极材料和负极材料需求,下游整体需求有望迎来快速增长。

二、快速迭代后,钠电技术路线阶段性趋稳

1、正极:层状应用于移动端,聚阴离子应用于储能端

正极材料应用有所分化。钠电正极核心在于寻找合适 Na+脱嵌的电极材料。层状金 属氧化物(类比锂电三元材料空间结构)、聚阴离子化合物(类比锂电磷酸铁锂空 间结构)和普鲁士蓝类化合物是钠离子电池正极材料的三种主流技术路线。 a) 层状氧化物凭借高能量密度和与锂电三元产线兼容的优势,成为动力场景首选, 但其循环寿命仅 1000-3000 次,且有残碱、空气稳定性较差问题。 b) 聚阴离子化合物以 4000 次以上的超长循环寿命和 300℃以上的热稳定性适配 储能需求,但能量密度偏低。 c) 普鲁士蓝类材料凭借原料成本优势和快充能力主攻低速车市场,但循环寿命仅 500-1000 次,且需解决结晶水含量控制(需低于 5%)和氰化物毒性问题。 在过去一段时间,钠电正极技术路线逐渐清晰,早期普鲁士、层状氧化物、聚阴离 子多条路线向层状氧化物和聚阴离子两条路线演进。由于两者分别与三元正极材料 和磷酸铁锂制备工艺路线相似,目前供应链也主要是相应的传统正极材料厂,但也 有部分新兴玩家参与竞争。在正极材料技术路线的选择上,大多数企业并不是单一 押宝某一技术路线,而是双线或多线并行。 根据起点研究院(SPIR)数据,2024 中国钠电池正极材料出货量约 8985 吨,同 比增长 135%。其中,含层状氧化物 6380 吨,同比增加 105%,聚阴离子 2540 吨, 同比增长 255%,普鲁士蓝白类出货量小,约为 65 吨,同比增长 491%。

2、负极:硬碳可能是当前阶段主要路线

钠电池的主流负极材料包括碳负极材料、金属氧化物材料、合金材料和有机负极 材料等。 a) 其中碳负极材料是目前最有希望走向商业化的选择,其可逆容量和循环性能 均已接近商业化应用的要求。按照石墨化难易程度,可以将无定形碳材料划 分为硬碳和软碳。 b) 软碳材料虽然有较高容量值,但其快的衰减速度造成实际应用的障碍;硬碳 材料较易制备,循环寿命较高,已获得部分实际应用。 c) 目前硬碳是钠电应用的主流选择,未来随着成本的降低有望进一步扩大应用 范围。价格方面,高端硬碳平均价格在 5 万元/吨左右,较早期已下降较多, 但较锂电人造石墨价格 2-3 万元/吨左右的价格仍然较高。 此外,电池厂也在进行无负极钠电体系的探索。宁德时代发布无负极钠电专利 (CN 119069619 A):材料上,通过高介电常数水性粘结剂(εr≥2.5)增强 Na⁺ 溶剂化作用,降低沉积过电位;结构上,通过导电涂层超薄厚度(1-5μm)和导 电剂改性,构建快速离子/电子传输通道,解决传统极片的不可逆容量损失问题, 实现长循环寿命(200 圈容量保持率超 95%)和高能量密度。

3、电池铝箔有可能受益

钠离子电池正负集流体均采用铝箔,有望提升电池铝箔需求。传统锂离子电池中, 负极集流体无法使用铝箔,锂与铝易发生合金化反应。而在钠离子电池中,没有这种问题,因此钠离子的负极集流体可以使用铝箔替代铜箔。 锂离子电池中铝箔单 GWh 用量约为 400-500 吨,而在钠离子电池中,由于正负 极集流体都可采用铝箔,在用量上相较于锂离子电池可能提升 50%以上。根据鑫 椤锂电数据,目前国内电池铝箔厂商主要有鼎胜新材、华北铝业、常铝股份、万 顺新材等,其中鼎胜新材 2024H1 年国内市占率约 40%。 可能适当降低锂电成本。目前市场上电池级别铜箔售价约为(95 元/kg)约为电 池级铝箔(37 元/kg)的 2.5 倍,因此在集流体部分,钠离子电池成本相比锂电 池将降低。

三、技术仍在迭代进步,但降低成本是当前核心诉求

1、钠电技术仍在迭代进步

正极材料:聚阴离子路线较多,降本是难点

在三种主流钠电正极材料中,普鲁士蓝白仍需解决结晶水问题,层状氧化物已有大 量应用,但是钠电若要在储能和二轮车等成本敏感领域进一步拓展,需要更低成本 的聚阴离子型正极材料的进步。 聚阴离子结构独特、性能优异(稳定性、循环及安全性好),当前采用该材料的钠 电池能量密度 100-180 Wh/kg,其中复合磷酸铁钠正极体系钠电池循环寿命可达 8000 周以上,电芯价格约 0.45 元/Wh,规模化量产后或降至 0.3 元/Wh 以下,成 本价格相对稳定。聚阴离子主要有复合磷酸铁钠(NFPP)、硫酸铁钠(NFS)、磷 酸钒钠(NVP)路线: 复合磷酸铁钠:具有高可逆容量、优异的倍率性能和超长循环稳定性。其原材料来 源丰富,成本低廉,且与磷酸铁锂的合成方法类似,设备基本通用,因此制造成本 低。制成的电池寿命长、循环特性好,可与现行的磷酸铁锂电池相媲美,适用于大 型储能领域。目前价格在 4 万元/吨左右,未来万吨级别产线投产有助于成本进一 步下降。

硫酸铁钠:具有现今报道最高的充放电电压平台(3.8V vs. Na+ /Na)、开放的三维 框架、高热稳定性、较好的倍率性能和循环性能、成本低廉等优势,使得该类材料 在储能与电动车技术领域具有较大的应用潜力,业界也比较看好 NFS 在两轮车领 域的应用。不过,硫酸铁钠正极材料较低的电子电导率和能量密度也在一定程度上 制约着其大规模商业化应用。目前价格在 3 万元左右,但是其原材料硫酸铁和硫酸 钠成本仅为数百元/吨,成本下降空间较大。 磷酸钒钠:具有比容量高、倍率性能优异及循环寿命长等优势。其对应于 3.4V(相 对于金属 Na 电极)的电压平台和 117.6mAh/g 的理论容量,三维钠超离子导体结 构,具有快速的钠离子迁移能力,主要应用于大规模储钠离子储能技术。不过由于 钒有毒,生产报备程序复杂且钒金属价格较高,目前布局企业较少。目前价格在 7 万元左右,钒金属较贵可能限制成本下降空间。

负极前驱体:前驱体对负极性能和成本起关键作用

前驱体是决定软硬碳成本和性能的关键,不同前驱体的硬碳材料电化学性能区别较大,但大部分硬碳的可逆比容量都在 250-600mAh/g 之间。目前主要有树脂基、沥 青基、生物质基和煤基,其中生物质基硬炭负极材料因其成本较低,可再生性强且 绿色环保的特点,成为目前最主要的技术路线: 树脂基:比容量最高,最宜控制合成,成本极高,规模化生产难。 沥青基:综合性能居中,理化性质直接影响品质,便于工业筛选,低温交联呈 粘稠态,难以交联完全。 生物质基:比容量高,成本压缩空间大,碳产率低,结构、成分一致性较低, 需要增设调控环节。 煤基:成本最低,碳产率最高,成熟度直接影响品质,首次库伦效率较低,容 量较低。 生物质基由早期的椰壳向其他原材料过渡,成本有望进一步降低。当前硬碳负极企 业为了降低成本,减少供应链依赖进口的风险,纷纷寻找其他原材料替代路线。圣 泉集团以秸秆为硬碳负极原材料,元力股份以毛竹为硬碳负极原材料。

2、原材料价格下降,降本还有空间

原材料价格下降助力钠电池成本下降:目前钠电电芯价格降至约 0.45 元/Wh,正 极和负极成本占比近 3 成。2024 年以来,钠电池正极成本较 23 年 Q1 下降约 40%, 负极硬碳国产化之后,单吨价格也降至 4 万元左右,目前电解液价格约 4 万元/吨, 隔膜价格也较锂电隔膜更贵,整体材料成本还有较大的降低空间。 未来随着技术进步和规模效应,成本有望降低到 0.3 元/Wh 以内,同时电芯能量密 度的进一步提升也将带动整体的技术降本。


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