預見2024：鈉離子電池產業技術趨勢展望(附技術路徑、投資方向、專利布局、科技企業布局等)

行業主要上市公司：鵬輝能源(300438)、傳藝股份(002866)、孚能科技(688567)、天能鈉電(688819)、寧德時代(300750)、比亞迪(002594)等

本文核心觀點：鈉離子電池技術在安全性、成本等方面具有獨特優勢，使其有望在鋰離子電池之外，成為另一種實現大規模商業化應用的二次電池技術。其中層狀氧化物鈉電技術具備較大的投資潛力，未來鈉離子電池在低速電動汽車、兩輪電動車、家庭/工業儲能等細分領域對鉛酸電池、鋰離子電池具備一定替代空間。

引言：鈉離子電池有望成為大規模應用二次電池的重要補充

——鈉離子電池發展利于突破資源瓶頸

鈉離子電池是一種以鈉離子為電荷載體的充電電池，其工作原理及結構與鋰離子電池相似，差別只在以在元素周期表同組、化學特性相近的鈉取代鋰。

近年來，隨著新能源汽車產業和大規模電化學儲能系統的高速發展，全球對鋰資源的需求量持續增加，已開始顯現供給短缺壓力。相較于鋰資源，我國擁有的鈉資源儲量較為充裕，可實現大規模開采利用，突破鋰資源的供需瓶頸。

——鈉離子電池在部分細分領域存在替代空間

目前鈉離子電池行業主要競爭產品為錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鉛酸電池等。通過計算鈉離子正負極能量密度差異，可以得出在相同技術條件下，鈉離子的能量密度約為錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池能量密度的0.7-0.8倍。基于鈉離子電池在安全性、成本等方面具有獨特優勢，使其有望在鋰離子電池之外，成為另一種實現大規模商業化應用的二次電池技術。

然而，預計鈉離子電池規模化量產與大規模商業化應用尚需時日，與鋰離子電池的應用競爭格局短期內不會有明顯變化。未來，隨著技術攻關與產業鏈布局完善，鈉離子電池在低速電動汽車、兩輪電動車、家庭/工業儲能、5G通信基站、電動船舶等細分領域，對目前大量應用的鉛酸電池與鋰離子電池存在一定的替代空間，發展前景廣闊。

技術路線：鈉離子電池技術發展路徑與支撐體系

在鈉離子電池的關鍵材料中，正極材料是決定電池性能和成本的主要因素之一，且在原材料成本中占比最大，超過三成。從技術路線發展來看，基于正極材料差異化，目前鈉電已經發展為層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍類化合物三大技術路線。由于三大技術路線優勢、劣勢各異，且市場需求及響應速度不同，產業化進度也存在差異。

從技術支撐體系來看，中國鈉離子電池創新單元主要包括新型儲能與能量轉換納米材料研究中心、電網安全與節能國家重點實驗室等國家重點實驗室;北京國能新能源產業投資基金、長沙先進儲能產業投資基金合伙企業等產業投資基金;《鈉離子電池術語和詞匯》、《鈉離子電池符號和命名》等相關技術標準正在起草中。

從三種鈉離子電池技術性能指標對比來看，層狀過渡金屬氧化物在能量密度、循環壽命、倍率性能、物料成本等方面在三種技術路線中綜合表現較好，已率先實現產業化;聚陰離子化合物穩定性高，具備最長的理論循環壽命，落地低速車、儲能等應用前景廣闊，產業化速度較快;普魯士藍類化合物盡管能量密度、物料成本等方面具備優勢，但由于制備結晶化及熱失控后產生有毒氣體、循環壽命較短等問題亟待解決，目前產業化進度較慢。

鈉離子電池專利技術布局

——層狀氧化物為專利技術布局重點路線，申請熱度和布局廣度較高

從鈉離子電池專利技術申請的熱度來看，層狀過渡金屬氧化物具備較高的專利申請熱度，專利申請總量達3042項，申請人數量達1267個，遠超其他鈉離子電池技術路徑;從技術跨度來看，層狀過渡金屬氧化物跨技術專利申請量最多，技術跨度達147個IPC小類;從技術市場覆蓋廣度來看，層狀過渡金屬氧化物和聚陰離子化合物專利技術覆蓋40個以上國家和地區，說明這些技術受到全球范圍內的關注和研究。

注：1)搜索關鍵詞：鈉離子電池技術路線相關關鍵詞;2)搜索范圍：標題、摘要和權利說明;3)統計截至日期：2024年1月9日。下同。

——中國申請人在層狀氧化物和普魯士藍類化合物中占據絕對優勢

從申請人國別來看，中國申請人在層狀氧化物和普魯士藍類化合物兩種技術路線中占據優勢地位。尤其是普魯士藍類鈉離子電池，前十申請人中80%為中國申請人。

鈉離子電池科技企業技術與項目投資布局

——2023年被視為鈉離子電池產業化元年

目前，鈉離子電池仍處于產業化初期，布局的企業相對較少，企業投身鈉離子電池領域，資源儲量豐富且成本低廉是重要驅動力。從企業技術路線布局來看，中科海納、傳藝科技、孚能科技等眾多企業均布局層狀氧化物鈉離子電池;鈉創新能源、鵬輝能源、眾鈉能源為布局聚陰離子類鈉離子電池的代表企業;寧德時代則布局普魯士類鈉離子電池。整體而言，各企業鈉離子電池制備技術逐步趨向成熟，均在2023年實現量產或產能提升，推動鈉離子電池量產進程提升。

注：以上排名不分先后，僅匯總行業內部分代表性企業。

——百億級項目點燃鈉離子電池投資熱度

從項目來看，鈉離子電池技術在儲能、低速電動車等領域具有廣闊的應用前景，成為企業關注和投資的重要領域之一，項目投資主要用于鈉離子電池生產基地建設、鈉離子電池關鍵材料的技術攻關與產業化發展等。

鈉離子電池技術投資重點賽道：上游電池關鍵材料備受投資機構青睞

從鈉離子電池產業鏈投資重點分析，59%的被投項目專注于上游鈉離子電池正負極材料、電解液等關鍵材料;24%的被投項目專注于中游鈉離子電池研發與生產，14%的被投項目專注于鈉離子電池解決方案。

鈉離子電池技術投資潛力評估：層狀氧化物鈉電池綜合投資潛力較大

整體來看，層狀過渡金屬氧化物鈉電是當前發展最快的鈉離子電池技術，產業化道路較為清晰，入局企業較多;相較于其他鈉離子電池技術路線，層狀氧化物鈉電在能量密度、循環壽命、安全穩定性等方面更具優勢。

注：1)評估星級自一星至三星，星級越高，代表從該指標來看，技術投資潛力越大，☆代表半星;2)技術先進性結合能量密度、循環壽命、充放電效率、技術成熟度綜合評價;3)專利技術布局結合專利總申請量、申請人數量、技術跨度、市場覆蓋廣度等綜合評價。

鈉離子電池技術發展趨勢與目標

——政策推動鈉離子電池技術攻關、應用示范與規模化生產

中國高度重視鈉離子電池技術的研發應用，國家發展改革委、國家能源局、工業和信息化部等相關部門已出臺多項扶持政策。2022年，中國將鈉離子電池列入《“十四五”能源領域科技創新規劃》，支持鈉離子電池前沿技術和核心技術裝備攻關。科技部在“十四五”期間實施的“儲能與智能電網技術”重點專項中，也將鈉離子電池技術列為子任務，積極推動鈉離子電池的規模化生產以及在儲能、兩輪電動車領域的應用示范。2023年1月，工信部等六部門印發了《關于推動能源電子產業發展的意見》，明確提出要加快鈉離子電池技術突破和規模化應用。政策層層加碼，推動未來鈉離子電池技術向前沿技術攻關、細分領域應用、規模化生產與應用等目標發展。

——鈉離子電池向低成本、高密度、長壽命方向發展

當前，鈉離子電池技術的發展正處于快速演進和創新的階段。從整體趨勢看，目前鈉離子電池向著低成本、高密度、長壽命方向不斷發展，進而帶動細分領域的技術隨之變化。

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