水系钠离子电池行业利润 2020水系钠离子电池行业投资前景及市场发展趋势分析

随着太阳能、风能等可再生能源发电并网普及应用和智能电网建设，储能技术成为能源优化利用的核心技术之一。水系钠离子电池具有资源丰富、价格低廉等优势，作为未来电网储能的重要选择而成为近年来电化学储能技术前沿的研究热点。由于受到水的热力学电化学窗口限制及嵌钠反应的特殊性(例如溶液的pH值、氧的溶解等)，以及容量、电化学电位、适应性及催化效应等，电极材料选择面临挑战，进而影响水系钠离子电池的应用。因此，电极材料成为水系钠离子电池的研究重点。本文简要概括了水系钠离子电池的特点，并对氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物和有机物等电极材料体系的最新研究进展进行了总结，并概括了将来的发展方向，为推动水系钠离子电池的发展和能源优化研究奠定了基础。

钠离子电池并非一种新型的化学电源体系，早在20世纪70-80年代，钠离子电池的发展几乎与锂离子电池同时起步，随着索尼公司实现锂离子电池的商业化，钠离子电池的研究被逐渐忽视。这主要是由于钠离子质量较重且半径(0.102 nm)比锂离子(0.069 nm)大9，在充放电过程中，钠离子在电极材料中脱嵌困难、缓慢，主体材料膨胀/收缩引起的形变更容易使电极材料发生较大的应力变化，晶体结构发生瓦解，导致材料的循环稳定性较差。因此，不能将锂离子电池中成功应用的材料简单地移植到钠离子电池体系，开发能够高效、稳定储钠的电极材料成为当下研究热点。而对于大多数固定式储能场合，基于成本和安全性，人们将钠离子电池的研究拓展到水溶液电解质体系。

图表：水系钠离子电池反应原理示意图

资料来源：公开资料整理

水溶液电解质体系具有以下特点：

(1)水溶液电解液代替有机电解液，解决了易燃等安全性问题;

(2)生产条件相对宽松，电解液溶剂和盐价格相对便宜;

(3)钠离子水合离子半径(0.358 nm)比锂离子较小(0.382 nm)，移动速率更快;

(4)水溶液离子电导率比有机电解液高2个数量级，即使大尺寸的电极也能实现较高效率和能量密度。因此水系钠离子电池被认为是最有潜力的大规模储能系统电池之一。

水系钠离子电池市场潜力如何?

水系钠离子电池采用水系电解液，在本征上解决了有机电解液电池存在的安全隐患问题。并且水系电解液价格低廉，水系电池组装过程对湿度要求低生产工艺更加简便，钠元素含量丰富分布广泛。以上优点使得水系钠离子电池在大规模电网储能应用中具有价格低和易于回收再利用的优势。

但是水系电解液电化学稳定窗口窄(热力学稳定窗口1.23 V，动力学稳定窗口一般也低于1.8 V)，使得水系钠离子电池可使用电极材料非常有限，电池输出电压低，库伦效率低，循环寿命短。对此，研究者们做了诸多努力也取得了许多进展，王春生教授采用超高浓度盐溶液能够有效拓宽水系电池电化学窗口至3.0 V。但是超高浓度电解液的使用可能会带来成本提高以及电池倍率性能降低的问题。因此，如果能够很好解决上述问题，或者更好的平衡产品成本与价格，那么水系钠离子电池行业的发展空间将有望进一步打开。

2020水系钠离子电池行业现状及市场前景趋势分析

近年来，水系离子(锂、钠等)电池的研发越来越受到关注。但是，地球上的锂资源实际上是难以支撑大型储能系统的应用需求的。于是，与锂的化学性能类似的钠被认为能够替代锂适用于水系离子电池体系。钠是地球上储量最丰富的资源之一，可以说是用之不竭。价格也显着降低，通常为锂盐的1/10。因此，水系电解质的钠离子电池被认为是最有潜力的适合大规模储能系统的电池之一，成为最近业界研究工作的焦点。实际上，钠离子电池的研究与锂离子电池几乎同时起步，早在20世纪80年代，人们就开展了有机系钠离子电池正负极材料的研究。但是与有机系锂离子电池相比，钠离子电池的发展缓慢。这主要是由于成功应用于有机系锂离子电池中的正负极材料体系不能简单地移植到钠离子电池中。虽然二者都是以正、负极间离子嵌入/脱出反应的“摇椅式”机理作为充放电反应机理，可是因为钠的离子半径(0.102nm)比锂离子和质子大许多，使得其嵌入反应困难。而且，负极材料在接受大体积的钠离子的嵌入反应过程中，其晶格容易发生形变甚至坍塌，影响到电池的循环性能。直到近年，在容量利用率和循环寿命方面基本满足要求的有机系钠离子电池用负极材料才被开发出来。

虽然水系钠离子电池技术面临着诸多挑战，但它仍然为大规模储能提供了一种安全、廉价、清洁和耐久的新体系。现在，越来越多的新材料，新构思和新技术被应用到水系钠离子电池体系的开发中，其综合性能也在不断提升。相信随着研究与开发的不断深入，在不久的将来一定能够实现其在储能上的大规模应用，从而推动以智能电网和可再生能源并网为代表的清洁能源的应用。

据中研普华研究报告《2020-2025年中国水系钠离子电池行业发展前景分析与投资预测报告》分析

2020中国水系钠离子电池行业市场发展现状分析

第三节 水系钠离子电池行业经营效益分析

一、水系钠离子电池行业成本结构分析

水系钠离子电池具有与锂离子电池相似的结构组成及工作原理，主要由正负极材料、电解液和集流体构成的。正负极都是采用嵌钠化合物，基本反应原理如图所示，充电时，在电池内部，钠离子从正极富钠晶格中脱出来后通过电解液扩散嵌入负极晶格中，放电过程与之相反，钠离子又回到正极，电子在电池外部从外电路以相同的方向流过以确保整个系统的电荷平衡。

二、水系钠离子电池产品市场价格走势

据调查，水系钠离子电池平均售价略低于锂离子电池，高于铅酸电池，但在使用寿命上却大大高于铅酸电池，因此，水系钠离子电池具有较好的市场前景，随着技术水平的不断提高，水系钠离子电池的生产成本有望进一步降低，未来水系钠离子电池的售价将更加低廉。若能实现批量生产，未来批量生产售价可低至150美元/(kW·h)，即1.05元/Wh。

图表：现有储能用电池指标及价格的比较

数据来源：公开资料整理

三、水系钠离子电池行业经营利润分析

由于水系钠离子电池行业仍处于幼稚期，参考目前锂离子电池和钠离子电池行业的毛利率水平，根据中研普华产业研究院的相关数据统计显示，未来水系钠离子电池行业的毛利率水平将稳定在34%-50%区间范围内。

图表：2019-2025年中国水系钠离子电池行业毛利率水平

数据来源：中研普华产业研究院整理

中研普华研究院行业水系钠离子电池行业报告重点分析了我国水系钠离子电池行业将面临的机遇与挑战，对行业未来的发展趋势及前景作出审慎分析与预测。是组织工程企业、学术科研单位、投资企业准确了解行业最新发展动态，把握市场机会，正确制定企业发展战略的必备参考工具。未来水系钠离子电池行业将如何发展?请关注中研普华研究院报告《2020-2025年中国水系钠离子电池行业发展前景分析与投资预测报告》。