钠离子电池成本构成及性能对比

锂钠同族，物化性质有类似之处。近期以宁德时代和中科海钠为代表的企业开始布局钠离子电池，有望推动钠离子电池的商业化进程。锂、钠、钾同属于元素周期表ⅠA 族碱金属元素，在物理和化学性质方面有相似之处，理论上都可以作为二次电池的金属离子载体。

锂的离子半径更小、标准电势更高、比容量远远高于钠和钾，因此在二次电池方面得到了更早以及更广泛的应用。但锂资源的全球储量有限，随着新能源汽车的发 展对电池的需求大幅上升，资源端的瓶颈逐渐显现，由此带来的锂盐供需的周期性波动对电池企业 和主机厂的经营造成负面影响，因此行业内部加快了对资源储备更加丰富、成本更低的电池体系的 研究和量产进程，钠作为锂的替代品的角色出现，在电池领域得到越来越广泛的关注。

碱金属元素基本性质对比

钠离子电池是什么?

在原材料方面，钠离子电池比锂电池更具有成本优势。在制造工艺方面，钠离子电池的制造工艺与锂电池接近，因此可沿用锂电产线。

钠离子电池的结构原理

钠离子电池即一种浓差电池，正负极由两种不同的钠离子嵌入化合物组成充电时，钠离子从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富钠状态，正极处于贫钠状态，这时电子的补偿电荷经外电路供给到正极，以平衡正负极电荷。

放电时，钠离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富钠状态，负极处于贫钠状态，这时电子的补偿电荷经外电路供给到负极，以保证正负极电荷平衡。

在原材料方面，钠离子电池比锂电池更具有成本优势。在制造工艺方面，钠离子电池的制造工艺与锂电池接近，因此可沿用锂电产线。

钠离子电池的主要构成

在原材料方面，对比锂电池，钠离子电池具有显著的成本优势。钠离子电池的主要组成部分包含正极材料、负极材料、电解液等：

1)正极材料：由于钠离子电池的正极材料采用的是普鲁士白和层状氧化物等，可减少对锂等材料的依赖;

2)负极材料：钠离子的负极材料主要以碳基材料为主，活性炭储存钠离子的能力超过锂电池负极材料且价格低;

3)电解液，钠离子电池的电解质选择范围更广泛。在制造工艺方面，钠离子电池的制造工艺与锂电池接近，因此可沿用锂电产线。

锂离子电池VS钠离子电池VS铅酸电池

在性能方面，钠离子电池主要优势为快充性能好、高低温性能优异、安全性能好、设备兼容性好，但能量密度以及循环寿命低是限制其发展的主要问题对比锂离子，钠离子主要有以下性能优势：

1)充电快：磷酸铁锂需20-30分钟可充电至80%，钠离子电池有望将时间缩短40%左右;

2)高低温性能优异：工作温度范围在-40C-80℃。高低温环境下电池仍有良好的容量保持率;

3)安全性能好：在过充、过放、短路、针刺、挤压等测试中不起火、不爆炸;

4)设备兼容性好：钠离子电池与锂离子电池生产工艺相近，如两者在电极生产过程、电池装配过程完全相同，因此设备兼容性高，企业产线转换成本较低;

5)钠离子溶剂化能低：钠离子比锂离子更易脱溶剂化，界面反应动力学更好。

对比锂离子，钠离子具有以下缺点：

1)能量密度低：对比锂离子，钠离子最大的缺陷是能量密度较低，在相同续航情况下，单车重量增加约10%-20%;

2)循环寿命低：对比锂离子，钠离子由于半径比锂离子大，反应过程中嵌入脱出难度大且容易造成结构变化，从而造成其循环寿命较低。

成本构成对比：钠电池VS锂电池

从可持续角度来看，钠元素资源丰富且分布较广，可避免资源卡脖子问题。从成本端来看，纳离子对比锂离子的电池成本降低了约20%。

钠离子电池成本构成

从可持续角度来看，钠元素资源丰富且分布较广，可避免资源卡脖子问题：

1)钠资源：钠资源的地壳丰度达275%，在地壳中的丰度位居第6位，且钠资源分布于全球各地。钠的价格低廉且易获取;

2)锂离子：锂离子的地壳丰度达0.0065%，且资源分布不均，75%的锂分布在南美洲地区。相对于钠离子而言，锂离子的价格更高。

从成本端来看，纳离子对比锂离子的电池成本降低了约20%：

1)正极材料：钠离子电池的正极材料如铜铁锰层状氧化物约为2.9万元/吨、普鲁士白类为2.6万元/吨、镍铁锰层状氧化物为4.2万元/吨，而锂离子电池的正极材料碳酸锂的价格约为8.6万元/吨。

2)集流体：钠离子电池负极集流体均为铝箔，锂离子电池负极集流体只能使用钢箔。电池级铝箱成本在2.4-3万元/吨，电池级铜箔成本在8-9万元/吨。

3)电解液：由于同浓度电解液下钠盐电导率高于锂电解液，因此可降低成本，或钠离子电池可用低盐浓度电解液来降低成本。

钠离子电池将促进电池铝箔需求增长

电池集流体是将电池活性物质产生的电流汇集起来，以产生更大的输出电流的电池部件，此外它还 充当电池活性材料的载体，对电池的性能有较大影响。目前锂电池的正负极的集流体分别是铝箔和 铜箔。由于钠离子不会与铝形成合金，因此钠离子电池的正负极的集流体均可以使用成本更低的铝 箔。根据中科海钠，相比锂离子电池，由于正负极集流体采用铝箔，钠离子电池中集流体成本占比 仅为 4%，远低于锂离子电池的 13%。

我们判断，钠离子电池集流体铝箔与锂电池基本相同，性能要求基本接近。相比普通的铝箔，作为 电池集流体铝箔要求较高，其中厚度要求控制在 10~50 微米，部分电池厂甚至使用 8 微米的铝箔。同时电池集流体还要求具有较低的粗糙度、更好的导电性、拉伸强度、伸长率，此外对产品的一致 性和稳定性也有较高的要求。因此，电池铝箔对设备和工艺的要求较高，具有一定的进入壁垒。

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