近年来欧美日等发达国家持续加大新能源领域投入，谋求新一轮科技革命和产业变革竞争制高点，全球技术创新进入活跃期，尤其是以风电、光伏、电动汽车和氢能为代表的新能源技术逐步成熟。

　　在此背景下，谁掌握了技术先进、效率高、成本低的新能源应用技术，谁就能在重塑全球能源供需格局中占据先机和主动。为了进一步巩固在新能源产业的竞争力，同时进一步降低新能源电池的成本，扩大市场应用场景；我们必须及时吸收新的技术以充实储备，这时钠离子电池便进入产业界的视野。《麻省理工科技评论》持续寻找全球范围内电池领域的“聪明公司”，官方申请入口：。

　　钠离子电池虽然研发起步较早，但产业化应用速度远不及锂离子电池，近年来钠离子电池学术研究和产业应用的热度持续上升。钠离子电池与锂离子电池均属于二次电池，其工作原理都是“摇椅式”。钠离子电池使用钠离子（Na+）作为电荷载体，在电极之间发生可逆的嵌入和脱出，从而实现化学能与电能之间的转换。相比锂电池，产业化的钠离子电池原材料具有成本优势，且在安全性能、高低温性能和倍率性能上表现更为优异，因此在碳酸锂价格高位下钠离子电池将迎来快速发展期，有望成为储能的重要补充。

　　钠离子电池和锂离子电池的工作原理非常接近，但在电池材料方面存在一定差异。

　　钠离子电池正极材料有三种路线：层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝类似物、聚阴离子化合物，其中层状过渡金属氧化物发展最成熟，半岛综合体育官网登录入口有望最先规模化生产。而普鲁士蓝类成本低，比容量和能量密度高，倍率性能优异，未来潜力较大。

　　层状氧化物比容量较高、压实密度高，但空气稳定性一般。钠电层状氧化物与锂电三元正极的生产设备兼容，有望率先量产。普鲁士蓝比容量高，倍率性能优异，价格低廉，但其结晶水的存在会影响电化学性能，综合来看未来潜力较大。普鲁士蓝类正极材料生产工艺主要有共沉淀法、水热合成法和球磨法。其沉淀法由于生产工艺简单且易于调节，是目前最主流的方式。

　　目前采用普鲁士蓝类化合物正极体系的电池厂商有宁德时代、星空钠电、美国 Natron Energy 等，除此之外，美联新材、容百科技、半岛综合体育官网登录入口格林美等公司也都在积极布局普鲁士蓝类化合物体系。聚阴离子化合物稳定性好、循环性能好，工作电压高，但比容量较低、导电性差；因此成为最适合长时储能的路线。聚阴离子体系循环寿命基本在 4000 次以上，理论循环次数可达 10000 次。

　　图 钠离子电池三种主流正极路线对比（来源：胡胜勇《钠离子电池科学与技术》）

　　负极材料方面，锂离子电池中主流的石墨负极无法满足钠离子电池负极的要求，而软碳材料储钠容量不足，因此钠电池主流使用的是硬碳负极。

　　硬碳主要通过高分子聚合物、石油化工产品（如沥青类）或生物质材料（如植物残渣）碳化而成。常见的硬碳有树脂碳、半岛综合体育官网登录入口有机聚合物热解碳、碳黑及生物质碳等，这些碳质材料即便加热到 2800℃ 也难以石墨化，以这些材料作为前驱体进行热处理，即可获得硬碳负极材料。

　　硬碳前驱体路线多样，产业化中主要考量因素是供应量和成本。生物质碳工艺难度小，在钠电初始阶段，椰子壳等生物质硬碳由于其性能优异，产业化速度较快。但当行业进入成长放量阶段，难以保障原材料供应链的稳定性和一致性将成为掣肘。树脂基硬碳生产工艺难度较大，性能也较差，但其原材料供应广泛、成本低廉。沥青基硬碳来源较广泛，但生产过程中会产生废水烟气，此外还需要在造孔技术方面做进一步研发，且容量较低。

　　随着前驱体研发技术突破以及其他材料修饰技术的应用，生物质、树脂基、沥青基以及无烟煤等硬碳材料有望后来居上。布局生物质碳的企业最多，包括：多氟多、贝特瑞、翔丰华、佰思格、欣旺达、江苏智纬、中科海纳、珈钠能源。

　　钠离子电池电解液与锂离子电池电解液配方相似，均由电解质、溶剂和添加剂组成。溶质方面，钠电池主要是六氟磷酸钠（NaPF6），合成的原理和技术路线与锂电池的六氟磷酸锂（LiPF6）相似，六氟磷酸钠容易量产。溶剂方面常用的两种为碳酸酯类溶剂 EC/PC 及醚类溶剂，前者具有电化学窗口宽、介电常数大、化学稳定性好的优点，是钠电池领域优异的有机溶剂；后者因其在钠电体系中具有更好的抗氧化还原能力，可以在负极表面生成薄且稳定的 SEI 膜和高的首次库仑效率，也时常用在钠电池上。产业化方面，除多氟多已具备的 1000 吨 NaPF6 产能外，天赐材料、新宙邦、永太科技、延安必康等公司也均有布局，最高产能或达1万吨/年。

　　集流体方面，钠电池正负极集流体均使用廉价的铝箔，与锂电池负极集流体不同的是，锂电必须为铜箔。主要是由于铝和锂在低电位下易发生合金化反应，而铝和钠在低电位则不会发生合金化反应。产业化方面，除了鼎胜新材、南山铝业等已具备大量铝箔产能企业外，万顺新材、东阳光、常铝股份、永杰新材等公司也在持续投入，预计 2025 年前有望新增一大批铝箔产能。

　　除了上游原材料厂商之外，还有许多专注于钠离子电池研发的中游企业，如宁德时代、中科海钠、鹏辉能源、亿纬锂能、传艺科技、钠创新能源、湖南立方新能源。正是全产业链的聪明公司共同努力，将钠离子电池这一新型技术得以落地发展，为新能源市场增添源头活水。

　　自《麻省理工科技评论》成立之初，就一直关注那些正在颠覆现有格局并创造新的市场机会影响人类社会的技术，以及那些正在从实验室走向市场即将商业化的技术。在此基础上，也高度关注将这些技术落地，并用这些技术影响我们生活的聪明企业。

　　这些推动技术商业化、支撑创新人才实现梦想的企业正是《麻省理工科技评论》寻找的“聪明公司”。自 2010 年起，《麻省理工科技评论》每年都会从全球科技公司中评选出“50 家聪明公司”（50 Smartest Companies，简称 TR50），以此洞见未来科技版图的构成。

　　2018 年，“50 家聪明公司”正式落地中国，从中国视野和中国立场面向全球寻找和甄别那些可能会影响世界的聪明公司。在过去的三年里，《麻省理工科技评论》中国分别以“中国支点”（2019 年）、“中国聚力”（2020 年）和“中国引领”（2021 年）为概念完成评选。2023 年，我们将继续在可持续发展的基调下，在世界范围内寻找关注“In China、By China、For China”的新兴技术创新型商业力量。