钠离子电池历史悠久,近十年发展迅猛。上世纪 70 年代,钠离子电池几乎与锂 离子电池同时被发现,随后几十年钠离子电池进展较为缓慢。2010 年后,学界 开始逐渐重视钠离子电池相关材料的研究,论文数量不断攀升,在 2020 年前后 达到顶峰,期间多种类型的正负极材料及其工艺路线的研究起头并进。2020 年 后,钠离子研究热度开始下降,表现出技术成熟与初步商业化的特征。2011 年, 全球首家主营钠离子电池的公司 Faradion 在英国成立;2017 年,国内开始的一家钠 离子电池专业制造商中科海钠成立,随后不断取得商业化成果,为钠离子电池产 业化开辟了道路。
各环节技术不断突破,钠离子电池性价比优势凸显。近年来,钠离子电池各环节 在基础技术层面屡见突破。宁德时代优化普鲁士蓝正极工艺,选用上好的佳材料粒径 并进行碳包覆,提高了放电功率;中科院物理所团队发明铜基正极材料,探索下 一代高熵正极材料,通过无烟煤裂解技术获得软碳负极材料;过程所团队使用铝 代替聚阴离子正极材料中的钒元素,提高其性能的同时降低了成本。
钠离子电池相较锂电子电池成本更低廉。钠电池由于嵌入效率低,能量密度受影 响,但成本优势显著。钠离子电池正极材料无须价格较高的锂盐,也可以使用铜 基正极材料以避免价格较高的过渡金属元素化合物,据中科海钠数据显示,钠离 子电池铜基正极成本相比磷酸铁锂正极可降低近 60%;同时,由于钠与铝不易 发生合金化反应,集流体可以全部使用铝箔代替铜箔,成本可降低近 70%。另 外,钠离子电池负极材料可以使用价格较低的无烟煤加工获得,隔膜与锂离子电 池类似,两者基本维持与锂离子电池相近的成本。根据中科海钠的综合测算,钠离子电池成本相比性能接近的磷酸铁锂电池可降低约 30%-40%;目前,钠离子 电池制造工艺尚未完全成熟,制造规模较小,其制造成本约为 1 元/Wh,与三元 锂电池相当;而据中科海钠预测,在规模效应的加持下,钠离子电池成本有望进 一步压缩至 0.2~0.3 元/Wh。