鈉離子電池市場現(xiàn)狀及前景分析

• 2022年11月4日 GuoMeng來源：互聯(lián)網(wǎng) 1489 99
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11月4日電，維科技術漲停，容百科技、傳藝科技、山東章鼓漲超5%，七彩化學、天賜材料、同興環(huán)保、湘潭電化等跟漲。國泰君安發(fā)布研究報告稱，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化有望在2022年底形成初步產(chǎn)業(yè)鏈，2023年開啟規(guī)?；瘧茫A計2025年負極材料需求達7.5萬噸。

鈉離子電池市場現(xiàn)狀及前景分析

歷經(jīng)數(shù)年發(fā)展，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化日趨臨近，2023年或將成為產(chǎn)業(yè)化元年。11月4日電，維科技術漲停，容百科技、傳藝科技、山東章鼓漲超5%，七彩化學、天賜材料、同興環(huán)保、湘潭電化等跟漲。國泰君安發(fā)布研究報告稱，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化有望在2022年底形成初步產(chǎn)業(yè)鏈，2023年開啟規(guī)?；瘧茫A計2025年負極材料需求達7.5萬噸。

當各個車企、電池廠商因為上游原材料漲價和“搶”不到鋰礦而焦慮的時候，已經(jīng)有越來越多的企業(yè)開始布局鈉離子電池了。

從應用市場來看，除了儲能、基站等場景，電動車領域仍然是鈉離子電池不能完全忽視的市場，在低速電動車和兩輪電動車已經(jīng)開始使用鈉離子電池的情況下，其應用車型的逐步拓寬是符合市場發(fā)展規(guī)律的。

在國內市場，從目前的狀態(tài)來看，寧德時代和中科海鈉很可能會成為鈉離子電池領域的龍頭企業(yè)。

雖然水系鈉離子電池技術面臨著諸多挑戰(zhàn)，但它仍然為大規(guī)模儲能提供了一種安全、廉價、清潔和耐久的新體系?，F(xiàn)在，越來越多的新材料，新構思和新技術被應用到水系鈉離子電池體系的開發(fā)中，其綜合性能也在不斷提升。相信隨著研究與開發(fā)的不斷深入，在不久的將來一定能夠實現(xiàn)其在儲能上的大規(guī)模應用，從而推動以智能電網(wǎng)和可再生能源并網(wǎng)為代表的清潔能源的應用。

據(jù)中研普華研究報告《2022-2027年中國水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預測報告》分析

第一節(jié) 水系鈉離子電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

一、水系鈉離子電池行業(yè)發(fā)展概況分析

鈉離子電池的研究與鋰離子電池幾乎同時起步，早在20世紀80年代，人們就開展了有機系鈉離子電池正負極材料的研究。但是與有機系鋰離子電池相比，鈉離子電池的發(fā)展緩慢。這主要是由于成功應用于有機系鋰離子電池中的正負極材料體系不能簡單地移植到鈉離子電池中。雖然二者都是以正、負極間離子嵌入一脫出反應的“搖椅式”機理作為充放電反應機理，可是因為鈉的離子半徑(0.102nm)比鋰離子和質子大許多，使得其嵌入反應困難。而且，負極材料在接受大體積的鈉離子的嵌入反應過程中，其晶格容易發(fā)生形變甚至坍塌，影響到電池的循環(huán)性能。直到近年，在容量利用率和循環(huán)壽命方面基本滿足要求的有機系鈉離子電池用負極材料才被開發(fā)出來。

早在150多年前，剛發(fā)明的鉛酸電池就是使用水系電解液對的。后來，Dahn小組1994年首次報道了以LiMn2O4作正極、VO2作負極、Li2SO4水溶液為電解質的水系鋰離子電池，提出利用兩電極間離子嵌入反應構建“搖椅式”水溶液二次電池的構想，此后在此反應原理基礎上開始水系鈉離子電池的設計及材料研制。

2005年，夏永姚課題組報道了以LiMn2O4作正極、活性炭為負極的非對稱電容電池，隨后他們又再次研發(fā)了以LiMn2O4作正極在鈉、鋰混合離子電解質中的水系離子電池，進一步推動了對水系電池的研究。電池的制造成本及運行安全可靠性通常是大規(guī)模儲能技術應用的首要考慮因素。盡管鈉離子電池在有機電解液體系下具有較高的能量密度和輸出電壓，但是有機電解液的高成本、易揮發(fā)、易燃及生產(chǎn)復雜等缺點是其在大規(guī)模儲能應用時面臨的瓶頸。所以當我們使用比有機電解質更快的離子遷移速率的水溶液電解質時，既能降低電池的制備成本也能夠在安全性、功率密度和環(huán)境兼容性等方面有所改善?？上ё畲蟮娜秉c是水溶液電解質的工作電壓窗口比較窄。

目前，國內外的一些研究者越來越多的開展對水系鈉離子電池的探索了。例如2007年Sauvage等發(fā)現(xiàn)了Na0.44MnO2在水溶液電解質中的嵌脫鈉機制。然后，2010年Whitacre等報道了以Na0.44MnO2為正極、活性炭為負極及Na2SO4水溶液作電解質的水系鈉離子電池。另外，水系鈉離子電池的研究是新電池體系的一個優(yōu)化和前進過程，在實際應用中還面臨著諸多挑戰(zhàn)，需要我們繼續(xù)在制備工藝、電極材料的選擇改進以及全電池的匹配上作出更多的努力，早日實現(xiàn)水系鈉離子電池的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

在水系電解質體系中，存在水電解引起的負極析氫和正極析氧的副反應。由于水的熱力學電化學窗口為1.23V，為了避免水電解反應的發(fā)生，即使考慮到動力學因素，水系鈉離子電池的電壓通常在1.5V左右，最高也不能高于1.8V。而且，在電極材料的選擇上也必須考慮要抑制水分解副反應的影響。正極材料嵌鈉反應的電位要低于水的析氧過電位，而負極材料的嵌鈉反應的電位應高于水的析氫過電位，這就限制了許多在有機系電解質中表現(xiàn)良好的儲鈉正負極材料的應用。另外，許多鈉鹽化合物在水中的溶解度很大，或遇水容易分解，進一步限制了儲鈉材料的選擇。自從1994年，DAHN等制作了以V205為負極、LiMn204為正極、Li2S04/H20為電解質的鋰離子電池，首次提出利用兩極間離子嵌入反應構建“搖椅式”水溶液二次電池的構想之后，水系鈉離子電池的設計和材料研制就在此反應原理基礎上展開。

二、水系鈉離子電池行業(yè)市場規(guī)模分析

2019年我國水系鈉離子電池行業(yè)市場規(guī)模僅為0.8億元，隨著水系鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，該行業(yè)市場規(guī)模發(fā)展迅速，2021年中國水系鈉離子電池行業(yè)市場規(guī)模將達到6.5億元。

圖表：2019-2021年中國水系鈉離子電池行業(yè)市場規(guī)模(單位：億元)

數(shù)據(jù)來源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理

三、水系鈉離子電池行業(yè)發(fā)展特點分析

水系鈉離子電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化時間都很短，技術層面還存在很多難題有待攻克。其主要問題有以下幾點。

(1)水是最常見的液體，同時也是常見液體中極性最強的。在水溶液中循環(huán)使用的電池，必須克服電極材料在水溶液中的溶解以及鹽溶液對電極的長期(10-20年)持續(xù)不斷的緩慢腐蝕。解決這一問題的途徑不一，可以是開發(fā)新型的耐腐材料;亦可以是從電池設計的角度考慮，加強電極的成型后的強度以抗抵水溶液的侵蝕;

(2)由于水的理論電解電壓只有1.23V，因此極大地限制了水系鈉離子電池的質量比能量。目前已見報道的這類產(chǎn)品質量比能量均不超過25W·h/kg，比鉛酸蓄電池還低。在電解液的分解電壓不變的前提下，只能通過尋找或創(chuàng)造出更高比容量的正負極材料，才能提升整個電池的質量比能量;

(3)水系鈉離子電池是一種全新的電池體系，其電極的成型、集流體的選擇、電解液功能添加劑的開發(fā)等等一系列的工藝技術難題還需要不斷地被攻克，電池性能仍有很大的提升空間。

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  2022-2027年中國水系鈉離子電池行業(yè)深度分析與投資預測報告

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