新钠离子电池发布！已有十余家企业布局钠离子

       聚阴离子化合物结构稳定性安全性高，倍率性能限制实际应用。相比其它正极材 料，聚阴离子化合物(含有四面体或者八面体阴离子结构单元(XOm)n-(X=P、Si、 B 等)的一系列化合物总称）由于阴离子框架网络高度的稳定性而具有良好的结 构稳定性和安全性能。但聚阴离子型化合物的缺点就是电子导电率和离子扩 散系数都很低，致使电化学反应极化大，降低了倍率性能，限制了实际应用。

实验室阶段铝元素代替钒，新材料效能显著提升。2021 年，赵君梅团队突破性 地研发了三元磷酸盐正极材料 Na4VFe0.5Mn0.5(PO4)3，随后又通过使用铝元素代 替钒，进一步降低成本。据该团队介绍，磷酸铝锰钒钠材料成本较磷酸钒钠降低 44%，较磷酸锰钒钠降低 10%。同时，两种磷酸铝锰钒钠材料的能量密度分别达 到了 224 Wh/kg 和 232Wh/kg，远超前人研究结果，打开了磷酸盐系聚阴离子化 合物的应用之窗。

负极材料以碳基为主，有待技术突破

       钠离子电池负极材料以碳基为主，铁基材料及钛酸钠兼具潜力。Fang et al.等人 完成的综述显示，钠离子电池的负极材料以各种硬碳、软碳材料为主，另外还包 括三钛酸钠等嵌入型化合物、四氧化三铁等转化型化合物、金属单质及合金材料 等等。在所有已发现的负极材料中，除碳基、铁基负极外的其他材料可能具有更 高的可逆容量和能量密度，但单价过高，暂不适合商业化应用。其中，铁基材料 如硫化亚铁、四氧化三铁等价格较低，偶见商用，但其技术成熟度不如碳基材料。 碳基材料中，锂离子电池常用的石墨材料无法有效嵌入钠离子，改进的石墨材料 尚处实验室研究阶段，暂未得到应用；目前主流的碳基负极材料主要为各类硬碳 材料，其价格、性能与锂离子电池的石墨负极基本相当。

       硬碳性能肩比石墨，硬碳路线性能卓越，价格降低后更具应用潜力。2003 年，Dahn 等人利用葡萄糖 碳化得到了一种内部结构无序的硬碳材料。钠离子可以嵌入材料中的纳米空洞中， 形成所谓“纸牌屋结构”，可逆比容量达 300mAhg-1。随着硬碳材料的不断发展， 其比容量不断上升，已知可达 478mAhg-1。然而，由于硬碳加工要求高于石 墨，其价格偏高，一般约 10-20 万/吨，常作为高性能负极材料应用于钠离子电 池。未来，硬碳价格仍有较大下降空间，这为其提供更加广阔的应用前景。

       新型软碳材料具备用于钠离子负极可行性，软碳路线另辟蹊径，新型高比容量软负极材料面世。根据 Asenbauer 等人完成 的研究，软碳材料（Soft Carbon）中代表性的石墨材料已被广泛应用于锂 离子电池负极，理论上锂离子填充石墨片层间形成化合物 LiC6 时，克容量，为 372mAh/g。由于钠离子体积更大，难以嵌入石墨层间间隙，因而石墨无法被直接用于钠离子电池负极。1994 年，Doeff 提出了一种热处理工艺，可以将石油 焦炭或乙炔炭黑代替石墨用于钠离子电池负极，填充钠离子后分别形成 NaC30 和 NaC15，钠离子在化合物中的密度均优于对照组的石墨材料（NaC70），虽逊于 锂电池石墨材料，但也初步具备了应用于钠离子电池负极的可行性。

钠离子电池市场空间广，涵盖储能乘用两轮

       电化学储能市场空间巨大，电化学储能发展迅猛，2025 年钠离子电池需求将催生 200 多亿元大市场。据 CNESA 统计，2020 年全球电化学储能项目新增装机规模达 4.7GWh，2021 年 7 月，国家发改委、国家能源局联合发布《关于加快推动新型储能发展的指导意 见》，提出到 2025 年实现累计装机量 30GWh 的目标。假设 2021-2025 年均复 合增长 60%，我们预计 2025 年国内电化学储能总规模将超过 34GWh。假设（1） 摇椅式二次电池（锂/钠离子电池）在电化学储能领域占比与 2020 年占比持平， 约为 92%；（2）钠离子电池渗透率 100%；（3）钠离子电池成本与毛利率与现有 磷酸铁锂电池接近，其中成本 0.6 元/Wh，毛利率 20%；则可以由此推算，2025 年钠离子储能电池市场规模将超过 230 亿元。