钠离子电池能完全取代锂电池吗?掌握钠电池等于赢得下一个时代的

我不认为钠离子电池将来会完全取代锂电池，我认为它们应该是共存的。北京理工大学车辆与交通工程学院副教授孙立清说。无论哪种电池系统，材料的进步都决定了电池的进步。

储量丰富，原材料价格低，更不易燃，低温效果更好，钠离子电池商业化，更换锂电池的呼声越来越高。由于锂电池原材料价格持续高，短期内供需矛盾难以改变，企业端承受压力。与锂电池发展落后20年的钠离子电池相比，似乎有可能备胎成为正规。

宁德时代计划今年实现钠离子电池产业化；比亚迪计划有望成为世界上第一家装载钠离子电池的企业；此外，蜂巢能源、中科海钠、益威锂能、富能科技等电池开发制造企业也相继推进了钠离子电池项目。就连华为也通过其投资平台哈勃科技认购了中科海纳13.3%的股份，成为后者第三大股东，跨境涉足钠离子电池。

自2022年以来，新能源汽车蓬勃发展，锂电池原材料价格上涨。在此背景下，钠电池将取代锂电池，从上游矿山到中游动力电池制造商，都争相布局钠电池行业，钠电池概念股也继续呈现高繁荣状态。接下来，钠离子电池能完全取代锂电池吗？掌握钠电池等于赢得下一个时代的财富密码吗？

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难点：技术性能，产业链存在明显不足

与锂电池相比，钠离子电池最明显的优点是价格。此外，它具有低温性能好、适合快速充电、安全稳定等特点。从2021年下半年到2022年上半年，全球锂资源供需紧密平衡。2021年下半年至2022年上半年，电池级碳酸锂价格增速达到433%，到2022年底，价格高达56.45万元/吨。

相比之下，碳酸钠的价格只有2650元/吨，是碳酸锂价格的0.47%。据中科海纳估计，Cu-Fn-Mn与磷酸铁锂/石墨系统相比，基钠离子电池原料的最终成本将降低30%-40%。

此外，与锂资源相比，钠资源地壳的程度是锂矿的400倍，分布更加均匀。虽然钠离子电池具有明显的优势，但从目前扩能投产的角度来看，钠离子电池在技术性能和产业链方面仍存在明显的不足。首先，在技术性能方面，钠离子电池的不足主要体现在能量密度和循环寿命上。

能量密度方面，钠离子电池在100-150之间Wh/kg锂离子电池在150-250之间Wh/kg在循环寿命方面，钠离子电池为2万+次，锂离子电池为3万+第二。其次，钠离子电池正极有三种技术路线。据了解，目前钠离子电池正极分为层状氧化物、普鲁士蓝/白化合物和聚阴离子化合物。

横向来看，层氧化物具有能量密度高、循环性能好、倍率性能好等优点。缺点是空气中材料稳定性差，浆液容易果冻，容易与电解质发生副作用。

这些问题可能导致层氧化物容量严重衰减，循环性能和加工性能差。普鲁士蓝/白具有成本低、合成简单、可塑性强、理论克容量和倍率高等优点。缺点是除水困难、循环寿命低、实际倍率性能差、体积能量密度低、电压极化大、热失控风险高。

聚阴离子化合物具有循环寿命高、理论工作电压高、热稳定性好等优点。其缺点是能量密度低、原材料成本高、可逆比容量低，部分材料含有有毒元素，聚合阴离子化合物合成方法复杂。同时，为了提高其电导率，往往需要碳涂层等手段，材料改性要求较高。

据了解，钠离子电池正极材料与锂电池的主要区别在于正极材料，钠离子正极材料多样，正极材料技术路线超过100条，主流路线在上表中，但各不足，也对企业加强研发，采取各种改性策略提出挑战。

换句话说，该行业仍处于寻找最佳解决方案的探索阶段。孙立清说：“目前，钠离子电池系统还没有固定，材料系统也没有固定。例如，普鲁士蓝，普鲁士白是一种化学染料，而不是针对电池。说白了，这能用来制造电池吗？此外，材料纯度等方面是否合适？我对此有所怀疑。所以现在雷声和大雨都很小，从实验室到工业化的过程中仍然存在问题。

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游戏：如果锂电池寿命延长，钠电池还有未来

从发展史的角度来看，由于SONY（索尼）公司率先实现锂电池商业化，导致钠离子电池发展长期停滞。那么，随着当前需求的迫使和未来研发的突破，钠离子有机会“替代”取代锂电池吗？值得一提的是，钠离子电池和锂离子电池的生产过程非常相似。

据了解，钠离子电池和锂离子电池都属于“摇椅电池”模型。区别在于正极和电解液被含钠的正极和含钠的电解液所取代，石墨和铜箔被硬碳和铝箔所取代。

有人认为，钠离子电池的生产工艺与锂离子电池相似，技术可复制，设备可迁移。换句话说，对于企业来说，如果他们想转向钠离子电池生产线，他们只需要一些技术替代品，而不需要整体重建。

因此，钠离子电池有望在未来进一步取代锂电池。在这方面，孙立清持不同观点，他说：“钠离子电池不能取代锂电池，两者只能共存，就像锂电池和铅酸一样。”除了上述钠离子电池的技术问题外，孙立清还提出了一个关键点，锂电池技术在不久的将来也将迎来定性的飞跃。孙立清说：“锂资源现在紧张的很大一部分原因是锂电池的使用寿命，一般电池使用寿命为三到四年。

如果技术锂电池的使用寿命可以延长到十年，锂资源短缺造成的成本问题将在很大程度上得到解决。“这种技术可能很快就会实现，”孙说。“现在正极材料富锂锰基的主要问题是第一效果。电池完成后，应进行第一次循环，正极材料中添加的物质应转化为有效摇椅的成分。现在第一效果的效率相对较低，只有60%。

富锂锰基正极材料因其成本低、安全性好而被视为下一代锂动力电池的理想选择。然而，富锂锰基材料第一周效率低下的问题有待解决。

据了解，富锂锰基材料第一周效率低下是由于富锂锰基正极材料在充电到高电位时容易与电解液发生一系列复杂的界面反应，导致电解液分解。同时，高电位下仍存在不可逆转的激活过程，从而降低了其容量和循环性能“孙立清透露，“我们知道如何改进它。因此，富离锰基是400个正极Wh/kg以上电池没问题，现在已经有材料可以做了，我预计很快就会量产。

至于钠离子未来的发展路径，孙立清认为钠电池有良好的趋势。如果能解决未来钠离子电池正极材料的纯度问题和电极之间的相互干扰问题，可能会出现另一种情况。在正极材料和固态电解质的结合下，钠电池有望实现250~260Wh/kg能量密度等级。

“然而，这种固体电解质不是所谓的聚合物，也不是氧化物或硫化物，需要另一种物质来解决。负极材料可能不是所谓的硬碳、软碳，也不是现在我们可以用石墨加一些硅来解决的问题，而是需要新材料。”孙立清补充说。