（报告出品方/作者：方正证券，申建国）
一、钠电池介绍
钠离子电池原理与锂离子电池一致
钠离子电池是摇椅式二次电池，与锂离子电池原理一致。钠和锂属同一主族元素，在电池工作中均表现出相似的“摇椅式”电化学充放电行为。钠离子电池在充电过程中，钠离子从阴极脱出并嵌入阳极，同时电子通过外部电路，嵌入阳极的钠离子越多，充电容量越高；放电时，发生相反的过程，回到正极的钠离子越多，放电容量越高。
与锂离子电池内部结构一致，钠离子置换锂离子。与锂电池一样，钠电池主要由正极、负极、集流体、电解液和隔膜组成。由于钠离子的半径比较大，因此阴阳极材料优先选择规律的层状结构，通过层间距的设计是钠电池性能表现的关键参数。
钠电池发展历时五十多年，国内外没有明显差距
钠离子和锂离子电池研究均起始于20世纪70年代，由于储能需求日益增长，低成本储能电池技术的需求愈发紧迫，钠离子电池研究在近十年内突飞猛进。
早期：钠离子基础研究始于20世纪70年代，主要用于储能场景
20世纪70年代末期，人们对钠离子电池和锂离子电池几乎同时开展研究工作，但由于受到当时研究条件的限制以及锂离子电池的浓厚兴趣使得钠离子电池在早期研究处于缓慢和停滞状态，早期钠离子电池研究主要集中在钠硫电池。钠硫电池最早由在美国福特公司工作的Kummer和Weber于年提出，早期的研究主要集中在电动汽车的应用上。早期钠硫电池以其低成本和能量密度的明显优势，在大规模储能系统方面得到了广泛的研究和应用。
中期：锂资源紧张局势凸显，钠离子电池研究开始受重视
钠离子电池研究受到重视，主要由于：1）铅酸电池环境污染不可避免：其固态、气态污染可能可以消除，但无法避免水溶性铅重金属离子的污染；2）锂资源储量有限：目前全球70%锂资源分布在南美洲，我国锂资源80%依赖进口，锂离子电池难以兼顾电动汽车和电网储能两大产业的需求；3）钠离子电池成本优势：目前电池级碳酸锂的价格已上涨至约9万元/吨，而钠容易获取，钠离子电池成本优势明显。
当前：从实验室走向实用化阶段，已有多家企业布局
国内钠离子电池技术研究现处于世界前列。浙江钠创新能源制备了NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2三元层状氧化物正极-硬碳负极体系的钠离子软包电芯，能量密度达到~Wh/kg，循环0次后容量保持率超过92%。依托中科院物理研究所技术的中科海钠公司已经研制出能量密度高于Wh/kg的钠离子电池，平均工作电压为3.2V，在%深度放电，循环0次后容量保持率为91%，现已实现正、负极材料的百吨级制备及小批量供货，钠离子电芯也具备了MWh级的制造能力，并率先完成了在低速电动车和30kW、kWh储能电站的示范作用。
海外也有多家企业布局钠离子电池：1）英国Faradion公司较早开展钠离子电池技术的研发，其正极材料为镍、锰、钛层状氧化物，负极材料采用硬碳，且公司已研制出10Ah软包电池样品，能量密度达到Wh/kg，电池平均工作电压为3.2V，在80%放电深度下的循环寿命预测可超过0次；2）美国NatronEnergy采用普鲁士蓝材料开发了高倍率水系钠离子电池，2C倍率下的循环寿命达到00次；3）日本丰田公司电池研究部在年宣布开发出了新的钠离子电池正极材料体系。
钠离子电池下游应用与磷酸铁锂有一定重叠
由于能量密度限制，钠离子的应用场景更多是在储能、两轮车等领域。钠离子电池与NCM呈互补关系，与LFP存在一定的替换关系。宁德时代宣布的AB钠锂电池方案，可能会拓宽在乘用车领域的应用场景。
二、钠电池与锂电池的比较
钠离子电池能力密度70-Wh/Kg，循环可达00次
能量密度来看，钠离子电池能力密度70-Wh/Kg，与NCM锂电池-Wh/Kg的能量密度范围没有冲突，理论上高能量钠电池和LFP电池在同一水平，现阶段钠电池主要集中在-Wh/Kg区间。循环来看，钠电池的理论循环可以达到00次，现阶段在-左右，与LFP锂电池还有一点差距。
钠离子电池快充性能较锂离子电池更优
钠离子对比锂离子：1）斯托克斯直径更小，相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率，或者更低浓度电解液可以达到同样离子电导率，快充性能好；2）尽管钠离子较锂离子半径更大，很难嵌入电极晶体结构中导致其移动速率较慢，但该缺点可以通过改变负极材料特性而改善。早在年合肥工业大学材料科学与工程学院团队就利用氯化钠模板法结合优化的碳源组成制备出的三位无定形碳材料，实现了对其微观孔隙与微观结构的有效调控。
钠离子电池安全性较锂离子更高
全球锂电池起火事故频出，电动车、储能起火事故频发，据不完全统计，-年全球共发生32起储能电站起火爆炸事故，其中26起事故采用三元锂离子电池。钠离子电池电化学性能相对稳定，热失控过程中容易钝化失活，安全实验表现较锂离子电池更好。目前，钠离子电池已通过中汽中心的检测，针刺时不冒烟、不起火、不爆炸，经受短路、过充、过放、挤压等实验也不起火燃烧。对比锂离子电池起始自加热温度达到℃，钠离子电池则达到℃；且在ARC测试中钠离子电池最大自加热速度显著低于锂离子电池，这些均表明钠离子电池具有更好的热稳定性。
三、钠电池工艺及材料
钠电池结构与工艺
钠电池中不再有锂离子，除隔离膜外原材料均有变化，锂电池设备基本复用。与锂电池结构一样，同样由正极材料、负极材料、集流体、隔离膜、电解液和壳体、顶盖组成。正极材料进展较快的是，铜状氧化物的镍铁锰/铜铁锰体系和普鲁士化合物路线；负极材料进展比较快的是碳基材料；电解液主盐从六氟磷酸锂变成六氟磷酸钠；负极集流体可以从铜箔变为铝箔；隔离膜保持原先产品；电池厂产线可以完全复用，设备的小升级可以实现，基本没有额外固定资产投资。
正极路线：主要过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士化合物和非晶态材料四种路线
正极主要有四种路线，重点