新鈉離子電池發布！已有十余家企業布局鈉離子

       聚陰離子化合物結構穩定性安全性高，倍率性能限制實際應用。相比其它正極材 料，聚陰離子化合物(含有四面體或者八面體陰離子結構單元(XOm)n-(X=P、Si、 B 等)的一系列化合物總稱）由于陰離子框架網絡高度的穩定性而具有良好的結 構穩定性和安全性能。但聚陰離子型化合物的缺點就是電子導電率和離子擴 散系數都很低，致使電化學反應極化大，降低了倍率性能，限制了實際應用。

實驗室階段鋁元素代替釩，新材料效能顯著提升。2021 年，趙君梅團隊突破性 地研發了三元磷酸鹽正極材料 Na4VFe0.5Mn0.5(PO4)3，隨后又通過使用鋁元素代 替釩，進一步降低成本。據該團隊介紹，磷酸鋁錳釩鈉材料成本較磷酸釩鈉降低 44%，較磷酸錳釩鈉降低 10%。同時，兩種磷酸鋁錳釩鈉材料的能量密度分別達 到了 224 Wh/kg 和 232Wh/kg，遠超前人研究結果，打開了磷酸鹽系聚陰離子化 合物的應用之窗。

負極材料以碳基為主，有待技術突破

       鈉離子電池負極材料以碳基為主，鐵基材料及鈦酸鈉兼具潛力。Fang et al.等人 完成的綜述顯示，鈉離子電池的負極材料以各種硬碳、軟碳材料為主，另外還包 括三鈦酸鈉等嵌入型化合物、四氧化三鐵等轉化型化合物、金屬單質及合金材料 等等。在所有已發現的負極材料中，除碳基、鐵基負極外的其他材料可能具有更 高的可逆容量和能量密度，但單價過高，暫不適合商業化應用。其中，鐵基材料 如硫化亞鐵、四氧化三鐵等價格較低，偶見商用，但其技術成熟度不如碳基材料。 碳基材料中，鋰離子電池常用的石墨材料無法有效嵌入鈉離子，改進的石墨材料 尚處實驗室研究階段，暫未得到應用；目前主流的碳基負極材料主要為各類硬碳 材料，其價格、性能與鋰離子電池的石墨負極基本相當。

       硬碳性能肩比石墨，硬碳路線性能卓越，價格降低后更具應用潛力。2003 年，Dahn 等人利用葡萄糖 碳化得到了一種內部結構無序的硬碳材料。鈉離子可以嵌入材料中的納米空洞中， 形成所謂“紙牌屋結構”，可逆比容量達 300mAhg-1。隨著硬碳材料的不斷發展， 其比容量不斷上升，已知可達 478mAhg-1。然而，由于硬碳加工要求高于石 墨，其價格偏高，一般約 10-20 萬/噸，常作為高性能負極材料應用于鈉離子電 池。未來，硬碳價格仍有較大下降空間，這為其提供更加廣闊的應用前景。

       新型軟碳材料具備用于鈉離子負極可行性，軟碳路線另辟蹊徑，新型高比容量軟負極材料面世。根據 Asenbauer 等人完成 的研究，軟碳材料（Soft Carbon）中代表性的石墨材料已被廣泛應用于鋰 離子電池負極，理論上鋰離子填充石墨片層間形成化合物 LiC6 時，克容量，為 372mAh/g。由于鈉離子體積更大，難以嵌入石墨層間間隙，因而石墨無法被直接用于鈉離子電池負極。1994 年，Doeff 提出了一種熱處理工藝，可以將石油 焦炭或乙炔炭黑代替石墨用于鈉離子電池負極，填充鈉離子后分別形成 NaC30 和 NaC15，鈉離子在化合物中的密度均優于對照組的石墨材料（NaC70），雖遜于 鋰電池石墨材料，但也初步具備了應用于鈉離子電池負極的可行性。

鈉離子電池市場空間廣，涵蓋儲能乘用兩輪

       電化學儲能市場空間巨大，電化學儲能發展迅猛，2025 年鈉離子電池需求將催生 200 多億元大市場。據 CNESA 統計，2020 年全球電化學儲能項目新增裝機規模達 4.7GWh，2021 年 7 月，國家發改委、國家能源局聯合發布《關于加快推動新型儲能發展的指導意 見》，提出到 2025 年實現累計裝機量 30GWh 的目標。假設 2021-2025 年均復 合增長 60%，我們預計 2025 年國內電化學儲能總規模將超過 34GWh。假設（1） 搖椅式二次電池（鋰/鈉離子電池）在電化學儲能領域占比與 2020 年占比持平， 約為 92%；（2）鈉離子電池滲透率 100%；（3）鈉離子電池成本與毛利率與現有 磷酸鐵鋰電池接近，其中成本 0.6 元/Wh，毛利率 20%；則可以由此推算，2025 年鈉離子儲能電池市場規模將超過 230 億元。