前言
在新能源领域，中国已经成为了太阳能、风能发电强国，关键零部件出口占据了全球贸易的主要份额。如今，新型储能作为新能源未来发展的关键支撑技术，备受行业头部企业、以及外界资本的追捧。
新型储能是指除传统抽水储能技术之外，以输出电力为主要形式的的储能技术项目，通常具有建设周期短、选址相对灵活、调节能力强，与新能源开发更加匹配等优势。
国家能源局科技司副司长刘亚芳分析指出，新型储能有物理储能与化学储能两大类别。物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气、飞轮储能、重力储能、相变储能等；化学储能主要包括锂离子电池、钒液流电池、铁铬液流电池、钠离子电池以及氢（氨）储能等多种技术路线。
2020年，伴随“十三五”规划的完成，中国新型储能技术实现由研发示范向商业化初期的过渡，而在随后的短短三年间，中国储能行业进入爆发期。
2023年上半年，中国新增新型储能项目数量（含规划、建设中和运行项目）已达850个，是2022年同期的2倍多。
当下，“疯狂”的行业现状不由让人思考：储能技术到底价值何在，新型储能技术的发展为何能够吸引如此多的关注？“钠电”“锂电”等行业热门技术路线，未来又将走向怎样的发展？
储能严究院将为您逐篇解析，揭开新型储能技术的面纱，共同探讨新型储能技术的未来趋势。
文/马沙沙
编辑/杨倩
来源/储能严究院
今年以来，钠离子电池成为明星赛道，资本鱼贯而入。
「储能严究院」统计发现，2013年已有28家钠离子电池初创企业完成融资，覆盖正极、负极、电解液、隔膜等全产业链。
业内人士称，资本当下对钠离子电池的追捧，正与20年前押注锂离子电池的狂热景象如出一辙。那么，钠离子电池领域会诞生下一个宁德时代吗？
01|资本竞逐
「储能严究院」通过第三方企业信息平台检索，截至2023年10月27日，共有112家企业的经营范围中含有钠离子电池的生产或销售；816家企业拥有钠离子电池相关专利。
其中，有28家布局钠离子电池业务的企业在2023年前后都进行了资本融资，而获得融资的企业中有21家成立于2021年之后。
截至2023年10月27日，中国钠离子电池赛道现有2家A股主板上市企业、1家创业板上市企业、1家新三板上市企业；11家初创企业在2023年获得了天使轮融资；7家企业处于pre-A轮至C+轮的中间融资阶段。
△中国钠离子电池赛道企业融资和上市情况一览，截至2023年10月27日。请点击查看大图。制图：马沙沙
据「储能严究院」了解，有着“储能新材料黄埔军团”之称的中南大学已孵化近十个钠离子电池创业团队，不过，这些项目大都处于中试阶段，即大规模量产的前夜。
钠离子不仅激发了学术界、资本的热情，也吸引了诸多产业端玩家入局。
其中既有大型能源央国企，如国电投、华阳集团（旗下华钠芯能）等，又有锂电池产业链企业踊跃的身影，宁德时代、比亚迪、鹏辉能源、蜂巢能源、德赛电池、中兴派能、海四达、海基新能源到立方新能源等行业龙头均有延伸布局。
宁德时代早在2021年就发布了钠离子电池，不过其产业化历程仍稍显漫长。今年3月8日，宁德时代在投资者互动平台透露，该公司正致力于推进钠离子电池在2023年实现产业化，该电池将首发登陆奇瑞车型。
据悉，宁德时代首代钠离子电池的核心参数包括：电芯单体能量密度高达160Wh/kg；常温下充电15分钟，电量可达80%以上；在-20°C低温环境中，拥有90%以上的放电保持率；系统集成效率可达80%以上；热稳定性远超国家强标的安全要求。
锂电负极龙头贝特瑞不仅在今年5月发布了钠离子电池正负极材料，还于近期与兴储世纪战略合作，加快突破钠电材料技术。
今年10月9日，全球最大的清洁能源发电企业国电投总投资50亿元的新型钠离子电池及储能项目签约落地无锡。
除了中国，也有欧美企业积极布局钠离子电池的研发生产，部分企业对钠离子电池的研发工作已经开展超过了10年，比如欧洲Faradion、Tiamat、AltrisAB等企业，美国NatronEnergy、ClariosInternational、AquionEnergy等企业。
据媒体报道，中外钠离子电池头部制造商大都将产业化量产的时间表定在了在2023年或者2024年。
但也有公开报道显示，部分行业人士预计钠离子电池量产最快可能还需要5年左右的时间，5年内实现量产，已经是非常乐观的估计。
事实上，如今高光之下的钠离子电池，并不是新兴技术。
在中国，钠离子电池和锂离子电池的自主研发同样启动于20世纪80年代。但是，由于钠离子电池正极材料的产品研发技术一直无法成熟，让钠离子电池在过去30年中成为了一个备受冷落的小众研究分支，直到2010年，钠离子电池才重新得到国内外学术界的关注，而直到2015年，钠离子电池才有了产业化的苗头。
2017年2月，中国第一家钠离子电池制造企业中科海钠在北京宣布成立。2018年6月，中科海钠推出了全球首辆由钠离子电池（存电量=72V*80Ah）驱动的低速电动车。
一切变化从2020年开始加速显现，钠离子电池的关注度迅速聚焦。到了2023年7月，据公开报道，某钠离子电池上市公司只是发布公告宣称其钠离子电池产品获得某全球知名汽车制造商的订单，就引来众多资本方的关注和追逐。短短3年，钠离子电池已变得风光无二。
也因此有业内人士总结道：钠电落寞30年，却要用3年赶上锂电30年。
02|钠电机遇
从技术应用角度来看，锂离子电池，无疑是当下发展最成熟的电化学储能技术。但是，随着电动汽车的普及和大规模储能应用，锂离子电池产业也逐渐暴露了瓶颈，首当其冲的“卡脖子”问题就是锂矿资源的获取。
根据网络公开信息显示，中国获取锂矿资源的渠道80%来自于国外进口。虽然有宁德时代、赣锋锂业等行业龙头企业已经在国际上布局开发锂矿资源，但中国锂离子电池行业的供应链依旧存在风险，一旦锂矿资源的进口权被掐断，中国锂离子电池企业将面临严峻的考验。
研发锂离子电池，不仅需要锂，还需要镍（镍、钴、锰是锂离子三元动力电池需要的正极材料），而现在中国市场镍矿资源的供应情况，也面临着和锂矿资源相似的挑战。
△电池金属进口中国依赖度图源/CCTV2
如何解决锂离子电池的“卡脖子”问题？和锂电子电池工作原理非常相似、上游原料没有供应风险的钠离子电池技术，便被推到了舞台中央，并且被业内人士寄予了极高的期望：
根据高工锂电测算，2025年钠离子电池出货量将超过50GWh，到2030年将超过1000GWh，预计能够达到82.6%的年复合增长率。
《中国钠离子电池行业发展白皮书（2023年）》中也预测到：2030年钠离子电池的实际出货量将达到347.0GWh，届时最大的应用领域将是储能。
钠离子电池的构成组件与锂离子电池基本相似基本类似，主要由正极、负极、隔膜、电解液和集流体构成。
钠离子电池的工作原理与锂离子电池相同，同属于“摇椅式”电池，即利用钠离子（Na+）在电池正负极之间的往返迁移进行充电、放电。在实验的理想场景下，钠离子电池和锂离子电池的充电、放电的电化学过程都是可逆的，钠离子的嵌入、脱出不会破坏电池材料的晶体结构，因此，钠离子电池和锂离子电池，都能够成为“二次电池”，即能够用于蓄电、储能。
除了工作原理相似，钠离子电池和锂离子电池在应用的场景上也有很多相似的地方：它们既可以用作动力电池，应用于低速电动车或者户用能源领域，也可以用于储能领域，是解决短时储能（即4小时以内储能）的优选技术路线。
△钠离子电池工作原理：充电时，钠离子从正极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态，放电过程则与之相反。图源/《钠离子电池储能技术及经济性分析》，2022年6月《化工与储能专刊》
此外，因为钠基矿普遍供应稳定，钠产品的市场价格也一直平稳，制作钠离子电池所需的碳酸钠原料常年报价处于3000元/吨以内水平，在过往的历史上，也从来没有出现过像电池级碳酸锂“过山车式”的报价——短短三年，电池级碳酸锂的价格从4万/吨涨到60万/吨，而近用了短短3个月，电池级碳酸锂又能从60万/吨跌落到27.4万/吨，直接价格“腰斩”。
中国科学院物理研究所研究员、中国电池工业协会副理事长黄学杰曾谈到：“如果把锂电池里所有锂都换成钠，（电池）成本能降30%。”
低温性能让钠离子电池能够拥有更广泛的应用场景。据媒体报道，从实验环境的数据看，即使在-20℃下的严寒环境里，钠离子电池的电池容量保持率仍然能够大于88%，这意味着相较于锂离子电池，在储能场景的应用上，钠离子电池能有效解决高寒地区储能电站效率低下的问题。事实上，在我国，华北、西北、华中地区新型储能装机量合计超过全国总量的80%。
热失控方面，钠离子电池也具有优势。虽然钠离子电池的能量密度比锂离子电池低，在大型安装中会增加用地成本和安装设备成本，但钠离子电池不易发生热失控，放电深度可达到100%，这意味着钠离子电池的实际可用容量可以做到非常接近标称容量，也更适用于需要电池大倍率充放的场景。
此外，钠离子电池在过充、过放、短路、针刺、挤压等测试中不会发生起火、爆炸，相较于锂离子电池，在安全性方面更有相对优势。
△钠离子电池与锂离子电池的性能比较
毋庸置疑，钠离子电池拥有复制锂离子电池高速发展路径的最大潜能，未来10年内有望成为成长性最快的电池产品。
湖南省政府参事、湖南省电池行业协会会长、中南大学化学电源与材料研究所所长唐有根对「储能严究院」分析，未来储能市场非常庞大，单一锂离子电池无法满足市场需求。随着锂资源日益紧缺，钠离子电池的低温性能、倍率性能、以及性价比优势将会逐渐突显，预计未来五年可形成规模化量产。
03|戈尔迪之结
不过，2023年已经接近尾声，尚没有企业完全公布钠离子电池量产的进展。虽然钠离子电池前景可期，但当前钠离子电池产业化仍然面临着诸多痛点。
难题一：下游需求的动力缺乏，市场前景不明确
一个有意思的现实是，钠离子电池的推动力主要来源于上游的制造商和资本市场，并非来自下游的终端市场需求。
这也同时是整个储能行业的现状。
现在的储能行业并没有独立的市场地位，其市场需求、价格都受到上游发电方如光伏、风电的牵制。低端产品、重复生产，将使市场地位不明确的储能行业，市场前景蒙上迷雾。
在锂离子电池已相当成熟的终端市场里，如果没有更先进的技术，就不会给下游的市场带来需求的动力，最终导致难以实现产业化。
难题二：应用前景不明确，还没有经过大规模的场景验证
钠离子电池的性能还没有经过市场的大规模验证，其用在什么领域、电池路线是否正确、采用什么样的市场策略来铺开电池应用，都将影响钠离子电池产品的市场表现和占有率。
预计在未来5年内，钠离子电池会像锂离子电池的发展路径一样，先发展动力电池，比如安装到电动自行车、电动车、路灯基站等有大规模蓄电容量的场景中进行测试，确保安全之后，再确定储能领域的应用场景。
此外，根据媒体报道，也有业界人士表示，目前声称已研发出钠离子电池的头部企业，所研发的钠离子电池只有3500~4000次的循环寿命。未来如果钠离子电池真的要用在储能领域，循环寿命必须要达到1万次左右才可以。
难题三：正极材料选择难
虽然钠离子电池的生产技术、封装工艺、甚至电解液材料都可以完全照搬锂离子电池的生产，似乎看起来可以降低产业化投产的难度，比如直接改造锂离子电池生产线节约生产成本。但从技术角度看，钠离子电池目前面临的最大困难却是正极材料的选择。
正极材料是影响电池能量密度、循环寿命等性能指标的决定性因素。
正极材料也直接影响着电池生产的成本。
锂离子电池的产业化发展，目前已经确定了普遍采用镍、钴、锰或者镍、钴、铝的三元结构和磷酸铁锂结构。但钠离子电池的正极材料目前还处于研发阶段，进展缓慢。并且，钠离子电池的正极材料种类超过100种，目前选用较广泛的三种材料分别是：过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝（白）类化合物。
目前，明星初创企业中科海钠、钠创新能源均宣布采用研发难度相对较小、成本相对较低的“层状过渡金属氧化物”技术路径，但两家公司的具体材料配方有所不同。
宁德时代研发的钠离子电池，正极技术路径则是选择的“普鲁士白类化合物”。而使用普鲁士白类化合物，如何保证极板中没有水，是研发的关键也是难点，否则会严重威胁电池的使用安全。
值得注意的是，虽然钠离子电池研发的热门企业纷纷立下口号，致力于提升钠离子电池的电池循环寿命，但是大部分企业并没有明确透露现有的电池循环寿命或研发进展，这可能就是源自于钠离子电池正极材料研发的不确定性：或研发成本过高，或技术门槛依旧难以攻克。
△钠离子电池三类正极材料技术比较
据统计，无论是动力电池领域，还是储能电池领域，锂离子电池在当下的中国市场上依旧占据绝对主导地位，从以下的数据可见一斑：
根据上海证券报的报道和公开数据统计，2023年前三季度（即2023年1月~9月），中国动力电池和储能电池的合计产量达到533.7GWh，同比增长44.9%，其中动力电池的产量占比达到约92.1%。而从电池类型产量看，三元动力电池和磷酸铁锂动力电池的产量已合计占据了超过99%的动力电池产量份额，其他类型动力电池仅有不到0.5%的产量份额。
另据一项截至2023年6月的统计，新增储能电池销量领域，磷酸铁锂储能电池的销量占比超过99%。
可见，钠离子电池要全面取代锂离子电池的市场主导地位，难度似乎不小。
对此，唐有根分析称，钠离子不会完全取代锂离子电池，在北方低温储能体系、短程动力等方面将展现出较大优势，与锂离子电池形成互补关系。
另有业内人士认为，在百花齐放的电化学储能领域，每一种技术各有优劣，很难说哪一种技术是最先进的，哪一种技术就是落后的。
伴随未来储能市场需求的多样化发展，以及发展长时储能的潜在需求，储能技术一定也会是多样化发展。
无论是锂离子电池还是钠离子电池，在储能终端市场的应用中，两者必然都能找到其差异化需求的存在。而现有的各类储能技术，从行业的发展目标来看，更应该是互补并进式的发展战略，而不是替代更换式的技术发展战略。
