電動車：鈉離子短期無法取代鋰電池

韋順

寧德時代突然宣布將于7月左右推出鈉離子電池，市場一時聞之色變，擔憂鋰將步鈷和鎳后塵。然鈉離子電池自身的屬性決定了不可能大面積替代鋰電池。目前看，它不是電動車的新一輪技術變革，更像是燃料電池一樣，是對電動車的一個補充。

鈉離子電池是什么？

鈉離子電池是一種二次電池。元素周期表上，鈉和鋰同屬于堿金屬主族，擁有與鋰相似的物理性質與化學性質。與鋰離子電池類似，其依靠鈉離子在正極與負極之間可逆地遷移實現充放電。鈉離子電池在上個世紀70年代被首次提出，但其隨后30余年的研究進展非常緩慢，一直到2010年前后學術界才重新回歸鈉離子電池的研究，2015年第一代鈉離子電池開始步入商業化進程。

鈉離子電池有自己的優勢，一方面是安全性足夠，相比鋰元素，鈉元素的標準電壓區間更大，在安全性和應用性范圍更廣;另一方面，鈉元素在地球上的儲量比較豐富且分布非常均勻，地殼含量占比約為2.5%-3%，相比之下，鋰元素在地殼中的含量只有0.65‰，且分布高度不均勻，國內80%的鋰資源需要進口。

多項指標不如鋰電池

寧德時代鈉離子電池投產意味著該細分領域可能會加速，有券商豪言，目前鈉離子電池相當于2013年-2014年的鋰離子電池。但中短期來看，鈉離子電池問題不少。

其一，能量密度較低。在正極方面，主流的鈉離子電池正極材料NaMnO4、Na3V2（PO4）3、Na2Fe2（SO4）3等，理論能量密度不及三元鋰，實際能量密度較磷酸鐵鋰還低。目前磷酸鐵鋰電池能量密度可以達到200Wh/Kg，而鈉離子電池在100-150Wh/Kg，據國泰君安的測算，其天花板也只能到200Wh/Kg，剛好是磷酸鐵鋰的水平。

負極方面，鈉離子的離子半徑大于鋰離子，導致鈉離子電池需要采用硬碳或者其他的負極材料，能量密度低于石墨材料。

其二，充放電速率慢。更大的尺寸使鈉離子很難嵌入發生化學反應的電極晶體結構中，導致鈉離子的移動速率比較忙，影響鈉離子的充放電速率。

其三，成本較高。目前實際成本超過1元/Wh，而鋰電池的成本，鐵鋰是0.5元-0.6元/Wh，盡管未來規模化量產后成本會有下降（可能會下降至0.2-0.3元/Wh），但是可能還有相當長的路程要走，就拿負極來說，硬碳量還比較小，現在還沒有規模化。

另外，鋰電池本身的技術也在進步，成本存在進一步下降的可能，比如已經將電池成本壓縮到極致的特斯拉，計劃未來3年電池包的續航能力再提高54%，成本繼續下降56%。

這些問題決定了，鈉離子電池至少在未來3年很難有全面替換電動車鋰電池的可能。

鉛酸電池或首當其沖

目前來看，鈉離子電池沖擊最大的應該是鉛酸電池，這種電池的能量密度比不到100，循環壽命不到300次，但是成本卻在0.3元-0.5元之間。而鈉離子電池的能量密度雖然低于鋰電池，但卻明顯高于鉛酸電池，同時，循環壽命可以達到2000次以上，未來規模化后成本會進一步下降，從性價比來看，完全可以替代鉛酸電池。

我國是全球最大的鉛酸電池生產國和消費國。鉛酸電池下游的主要應用領域在低速電動車和電動兩輪車。公開數據顯示，2019年國內電動兩輪車出貨量高達3800萬輛，2020年增速同比增長23%達到4674萬輛，其中有超過7成使用鉛酸電池。低速電動車每年200萬輛左右的增速，保有量超過一千萬臺，其中超過9成使用鉛酸電池。有測算顯示，這兩個市場規模合計逾300億元，鈉離子電池的使用將首先瓜分該市場。

其次，由于電動車講究的是輕量化以及續航里程，鈉離子電池可能暫時無法運用于電動車上，但是，對重量和單位能量密度要求不高，對價格又比較敏感的儲能領域，可能會有替代效應，而2020年鋰電池在儲能領域的應用占比有6成，因此對鋰電池產業鏈的影響可能會先出現在儲能環節。

儲能是一個規模很大的市場。根據GGII的數據，2019年全球儲能電池出貨量為18.8GW，假設2019-2025儲能電池CAGR為30%，即2025年出貨量將達到90.74GW，若1W成本做到0.2-0.3元，則儲能市場空間估計約200到300億元。

對鋰電池產業鏈的影響

鋰資源方面，根據中泰證券測算，即便鈉離子電池在儲能的滲透率達到30%-80%，碳酸鋰需求量約減少1.70-4.54萬噸。而在2025年全球新能源汽車銷量達到1500萬輛的假設下，碳酸鋰需求量則將達到100萬噸量級，大約減少1.7%-4.6%的需求量，影響有限。

四大材料方面，鈉離子電池與當前鋰離子電池結構成分相比，除了隔膜和電解液添加劑外均存在明顯差異：

（1）正極環節，鋰離子和鈉離子電池正極結構一致，但是材料選擇不同，鋰鹽換成鈉鹽，其中鈉鹽的正極材料類型包括層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍類似物（PBA）、基于轉化反應的材料以及有機材料等幾種。但不管用什么材料，都不再含有鋰元素，而原來鋰電池包括磷酸鐵鋰正極和鈷酸鋰正極則都有。

（2）電解液環節，鈉離子電池的電解液主要是有機溶劑電解液和凝膠聚合物電解液，相關溶質從鋰電池的六氟磷酸鋰變為六氟磷酸鈉，溶劑則用碳酸丙烯酯（PC），添加劑沒有變化。

（3）負極方面，有軟碳、硬碳和復合無定型碳三種，其中硬碳是主要應用方向，目前鋰電池用的石墨將全部被取代。

其他環節，鈉離子不會與鋁形成合金，所以用于導電的銅箔將全部被鋁箔替代，鋁箔的單價低于銅價，將顯著降低電池成本。制造工藝上，鈉離子電池和鋰電池制造工藝接近，設備可以沿用鋰電池生產線，中游電池廠無重置成本。

總結而言，鈉離子電池對鋰電池產業鏈各環節的影響中，鋰資源、隔膜和電池設備商最小，電解液次之，正極、負極和銅箔影響最大，甚至有完全替代的可能。

從標的來看，多氟多有六氟磷酸鈉相關產品小批量生產外售，石大勝華則可生產PC;負極的硬碳方面，國內美錦能源、璞泰來和中科電氣有相關產品;鋁箔的生產則較為普遍，鼎盛新材有3萬噸的鋁箔產能，南山鋁業有2.1萬噸的高端鋁箔產能即將投放，萬順新材的鋁箔產品可用于電動車級別;有鈉離子電池技術儲備的公司主要有欣旺達、山東章鼓、翔豐華等。