專家深度解讀鈉離子電池：走出實(shí)驗(yàn)室后，它能改變能源的未來(lái)嗎？

這是《麻省理工科技評(píng)論》2026 年“十大突破性技術(shù)”深度解讀系列的第四篇內(nèi)容，關(guān)注 DeepTech，關(guān)注新興科技趨勢(shì)。

在元素周期表上，鈉就排在鋰的正下方。作為同門師兄弟，它們有著極其相似的化學(xué)性質(zhì)。然而，在過去的三十年里，鋰離子的光芒幾乎蓋過了一切，而鈉離子卻長(zhǎng)期被鎖在實(shí)驗(yàn)室的冷宮里。

直到近年，當(dāng)鋰的價(jià)格像脫韁野馬般狂飆，當(dāng)全球能源轉(zhuǎn)型深入，人們才驚覺：原來(lái)那個(gè)被我們忽視的廉價(jià)兄弟，或許是解決能源焦慮的終極平衡力量。

故事要從 20 世紀(jì) 70 年代說起。當(dāng)時(shí)，科學(xué)家對(duì)于鈉電池和鋰電池的研究幾乎是同步開啟的。

1979 年，法國(guó)科學(xué)家米歇爾·阿爾芒（Michel Armand）提出了搖椅電池的概念，這奠定了現(xiàn)代二次電池的理論基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)，由于鈉的離子半徑比鋰大，這意味著前者在材料中穿梭時(shí)就像一個(gè)胖子，容易擠壞電極結(jié)構(gòu)，加上鈉的能領(lǐng)密度天生略遜一籌，財(cái)大氣粗的電子巨頭們比如索尼最終選擇了性能更加極致的鋰。

從此，鋰電池走上了通往智能手機(jī)和特斯拉的康莊大道，而鈉電池則陷入了長(zhǎng)達(dá)三十年的寂靜期，只在一些小眾的實(shí)驗(yàn)室里緩慢跳動(dòng)。

為什么鈉電池在 2020 年后突然翻紅？答案不在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，而在一個(gè)個(gè)賬本上。

鋰在地殼中的含量?jī)H為 0.006%，而且分布非常不均勻，70% 的鋰礦集中在南美的“鋰三角”地帶里。相比之下，鈉在地殼中的含量高達(dá) 2.75%，是鋰的 400 多倍，而且隨處可見，比如食鹽的主要成分就是氯化鈉。

當(dāng)鋰的價(jià)格漲到每噸 50 萬(wàn)人民幣的時(shí)候，整個(gè)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)鏈等于都在為礦主打工。而鈉離子的化合物價(jià)格既穩(wěn)定又低廉。更重要的是，鈉電池的正負(fù)極集流體都可以使用廉價(jià)的鋁箔，而鋰電池負(fù)極必須使用昂貴的銅箔，這讓鈉電池的整包成本比鋰電池低了大約 30%-40%。

鈉離子雖然能量密度稍低，但它有兩個(gè)安全的必殺技：第一個(gè)是高安全性，鈉電池的內(nèi)阻更高，短路時(shí)釋放的熱量較少，而且可以實(shí)現(xiàn)零電壓運(yùn)輸，徹底規(guī)避了鋰電池運(yùn)輸中的起火風(fēng)險(xiǎn)；第二個(gè)是耐寒性，在-20℃ 的嚴(yán)寒之中，鋰電池往往會(huì)趴窩，而鈉電池依然能夠保持 90% 以上的容量。

鈉離子之所以能夠走出實(shí)驗(yàn)室，關(guān)鍵在于科學(xué)家為其找到了合適的住宿環(huán)境也就是電極材料。目前，全球形成了三個(gè)技術(shù)流派的割據(jù)：

第一個(gè)流派是層狀氧化物，其結(jié)構(gòu)就像千層餅一樣，鈉離子在層間穿梭。這是目前商業(yè)化最快的路徑，代表企業(yè)是中科海納；

第二個(gè)流派是聚陰離子，其結(jié)構(gòu)就像堅(jiān)固的框架，循環(huán)壽命極長(zhǎng)，適合大規(guī)模儲(chǔ)能；

第三個(gè)流派是普魯士藍(lán)/白，這種材料的理論容量非常之高，但是除水工藝極難，寧德時(shí)代的第一代鈉電池就嘗試過這一路徑。

站在 2026 年的今天，我們看到的不再是鈉鋰之爭(zhēng)，而是漸漸地各放異彩。

對(duì)于儲(chǔ)能電站來(lái)說，在沙漠和戈壁灘上，鈉離子儲(chǔ)能集裝箱正在默默工作。它們不懼高溫、不懼嚴(yán)寒，更重要的是它們足夠便宜。

鈉離子電池的逐漸復(fù)興，也意味著能源不會(huì)被少數(shù)礦產(chǎn)大國(guó)壟斷，每一個(gè)擁有海洋和鹽湖的國(guó)家，都有機(jī)會(huì)掌握自己的電能未來(lái)。

以下評(píng)論內(nèi)容均為個(gè)人見解，不代表《麻省理工科技評(píng)論》觀點(diǎn)

重塑儲(chǔ)能系統(tǒng)的黃金平衡點(diǎn)

隨著全球能源體系從“碳中和”目標(biāo)邁向資源可持續(xù)階段，鈉離子電池正從實(shí)驗(yàn)室探索走向產(chǎn)業(yè)化前沿。它以原料豐富、成本低、安全性好等特性，逐步成為鋰電體系的重要補(bǔ)充力量。近兩年，鈉電池已實(shí)現(xiàn)從材料突破到量產(chǎn)驗(yàn)證的跨越，其產(chǎn)業(yè)化速度甚至超出最初預(yù)期。

從技術(shù)成熟度看，中國(guó)已站上全球第一梯隊(duì)。正極體系從層狀氧化物、聚陰離子到普魯士藍(lán)類多線并進(jìn)，負(fù)極材料以硬碳為主，性能持續(xù)提升。當(dāng)前量產(chǎn)電芯能量密度可達(dá) 160-175 Wh/kg，循環(huán)壽命超過 3,000 次，低溫性能優(yōu)于鋰鐵體系。中國(guó)在鈉電領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)從技術(shù)領(lǐng)先到場(chǎng)景落地的閉環(huán)。

與此同時(shí)，歐洲、美國(guó)雖在基礎(chǔ)專利與儲(chǔ)能系統(tǒng)集成上具有一定優(yōu)勢(shì)，但整體產(chǎn)業(yè)鏈配套與成本控制仍處于完善階段。但若從長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)視角觀察，鈉離子電池仍面臨結(jié)構(gòu)性瓶頸。其能量密度受制于鈉離子較大的半徑與較低的電位平臺(tái)，體積能量密度和比能量均難以超越鋰體系上限。硬碳負(fù)極的一致性、初始庫(kù)倫效率與成本控制仍是制約規(guī)模化的關(guān)鍵難題，電解液體系的兼容性、固態(tài)電解質(zhì)界面膜穩(wěn)定性亦需進(jìn)一步優(yōu)化。

此外，產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未完全成熟，產(chǎn)線設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)體系與電池管理系統(tǒng)開發(fā)都處于調(diào)整階段。可以預(yù)見，未來(lái)兩三年，鈉電企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)核心將從材料研發(fā)轉(zhuǎn)向體系工程能力與成本控制水平。

在應(yīng)用層面，鈉離子電池的定位并非鋰的替代，而是體系的組合。其優(yōu)勢(shì)場(chǎng)景在于成本敏感、安全性要求高的應(yīng)用領(lǐng)域，如兩輪車、低速車、分布式儲(chǔ)能與大規(guī)模電網(wǎng)儲(chǔ)能。根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，到 2026 年前后，中國(guó)鈉離子電池總產(chǎn)能有望突破 100 GWh，廣泛應(yīng)用于可再生能源并網(wǎng)與分布式電力調(diào)度體系中。

未來(lái) 3-5 年，鈉離子電池的發(fā)展趨勢(shì)大體可歸納為三點(diǎn)：第一，技術(shù)性能將逐步接近磷酸鐵鋰水平；第二，產(chǎn)業(yè)鏈將進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化與成本優(yōu)化階段，形成獨(dú)立的設(shè)備體系與供應(yīng)鏈；第三，應(yīng)用將從邊緣場(chǎng)景走向主流儲(chǔ)能系統(tǒng)，成為電化學(xué)儲(chǔ)能的重要支撐。鈉離子電池有望完善全球儲(chǔ)能格局，成為能源體系的重要組成部分。

鈉電的獨(dú)立閉環(huán)與場(chǎng)景重塑

目前，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)正處在從技術(shù)示范邁向規(guī)模化商業(yè)落地的重要轉(zhuǎn)折期，是加速跑階段。

2023 年被視為“鈉電元年”，標(biāo)志著產(chǎn)品開始真正走向市場(chǎng)——同年，不僅由中科海鈉等建設(shè)的兆瓦時(shí)級(jí)儲(chǔ)能電站投入運(yùn)行，首個(gè)鈉離子電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也公開征求意見，為產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。目前普遍認(rèn)為 2024~2025 年是技術(shù)突破轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵階段，今年更是商業(yè)化落地進(jìn)程中的核心節(jié)點(diǎn)。

從應(yīng)用前景看，鈉離子電池適合規(guī)模化儲(chǔ)能裝置。全國(guó)首個(gè)大容量鈉離子電池儲(chǔ)能電站（廣西伏林電站）二期于 2025 年 10 月投運(yùn)，這標(biāo)志著其在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用邁出了實(shí)質(zhì)性一步。

目前，多條技術(shù)路線呈現(xiàn)良性競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)展趨勢(shì)，最終將以具體材料體系與工藝與鈉電池兼容性佳、綜合成本最低，且綜合性能較好，以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用。

與此同時(shí)，環(huán)境影響評(píng)估已被廣泛重視，在正極材料方面，主流技術(shù)路線通常避免使用高成本、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的重金屬元素，轉(zhuǎn)而采用鐵、錳、銅等更豐富、低毒性的元素。此外，針對(duì)傳統(tǒng)含氟電解質(zhì)在成本、毒性及回收方面的弊端，而無(wú)氟電解液研發(fā)已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。

主流正極材料無(wú)需使用鋰電材料中的鈷、鎳等具有高環(huán)境成本的金屬元素，鈉電的正負(fù)極均可使用鋁箔，簡(jiǎn)化了電池拆解與分選流程，降低了回收復(fù)雜度與成本，鈉電正從“替補(bǔ)選手”轉(zhuǎn)向“重要角色”。

鈉電與鋰電所用的正負(fù)極、電解液和集流體均有所差異，鋰電主要是提取鈷、鎳、鋰等金屬，鈉電是提取鐵、錳、銅等金屬，其正極材料中的鈉本身回收價(jià)值也很低。因此，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，未來(lái)必將催生出獨(dú)立于鋰電、專為鈉離子電池理性設(shè)計(jì)的回收技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。

鈉電目前與鋰電相輔相成。鋰、鈉互補(bǔ)從資源安全、供應(yīng)鏈韌性、應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性上構(gòu)成了更可靠的安全網(wǎng)，降低能源體系對(duì)單一戰(zhàn)略資源的絕對(duì)依賴，也增強(qiáng)了整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)鏈的成本調(diào)節(jié)的緩沖空間。

另外，行業(yè)需跨越的終極技術(shù)挑戰(zhàn)是鈉電應(yīng)盡早建立獨(dú)立的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、專用供應(yīng)鏈和回收體系。尤其在硬碳負(fù)極、無(wú)氟電解液、直接再生回收技術(shù)等核心環(huán)節(jié)，亟需發(fā)展出專用、高效的產(chǎn)業(yè)鏈。

同時(shí)，長(zhǎng)期價(jià)值應(yīng)更加關(guān)注安全、成本和可預(yù)測(cè)性，而非單純的高能量密度。鈉電的應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)圍繞需求展開，打造“為規(guī)模化儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景”的低成本、高安全電池。

尋找鈉離子的獨(dú)立應(yīng)用坐標(biāo)

鈉離子電池的技術(shù)成熟度正處于持續(xù)上升階段，核心性能指標(biāo)已逐步接近實(shí)際應(yīng)用需求。頭部企業(yè)量產(chǎn)電芯的能量密度普遍達(dá)到 160-175Wh/kg，接近磷酸鐵鋰電池水平，循環(huán)壽命超過 8000 次。

但從原理上判斷，鈉離子電池能量密度的上限要低于鋰離子電池，這種物理局限源于鈉離子相對(duì)于鋰離子的原子質(zhì)量和離子半徑更大，造成同體積下攜帶電荷量偏低——這是根本性而非暫時(shí)性的差異。因此，鈉電的技術(shù)成熟不是追上鋰電，而是找到各自的應(yīng)用生態(tài)。

在應(yīng)用場(chǎng)景拓展方面，鈉離子電池已在儲(chǔ)能、商用車等領(lǐng)域取得實(shí)質(zhì)性突破。大唐湖北 100 兆瓦/200 兆瓦時(shí)鈉離子新型儲(chǔ)能電站一期工程已于 2024 年 6 月投運(yùn)，全國(guó)首個(gè)構(gòu)網(wǎng)型鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也在云南文山并網(wǎng)投運(yùn)。在動(dòng)力領(lǐng)域，中科海鈉和寧德時(shí)代都發(fā)布了適配商用重卡的產(chǎn)品。

成本困局是鈉離子電池此刻最大的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。由于碳酸鋰價(jià)格暴跌，鈉電相對(duì)于 LFP 的成本優(yōu)勢(shì)已經(jīng)消失，鈉電的理論成本目標(biāo)（0.3 元/Wh）在技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)鏈成熟兩項(xiàng)要求前難以實(shí)現(xiàn)，而當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)仍在 0.45-0.6 元/Wh——高于磷酸鐵鋰電池。

首先是核心產(chǎn)品力還需要提升，整個(gè)行業(yè)的產(chǎn)品能量密度和循環(huán)壽命要達(dá)到或者接近磷酸鐵鋰水平，這樣才能在初次采購(gòu)成本和全壽命周期使用成本上具備真正的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

其次產(chǎn)業(yè)鏈不完善是另一大制約因素，目前鈉離子電池的正極材料已逐漸收斂為兩條技術(shù)路線——層狀氧化物、聚陰離子化合物，之前的普魯士藍(lán)體系由于難以解決的技術(shù)問題，逐漸邊緣化。負(fù)極材料以硬碳為主，但其技術(shù)路線在前驅(qū)體的選擇和具體工藝步驟上還處于百花齊放的探索階段。

正負(fù)極在運(yùn)行產(chǎn)線均在千噸左右，產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)鋰離子電池遠(yuǎn)不成熟，成本下降空間依然很大。未來(lái)兩年技術(shù)路線的收斂有望加速。正負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)可能形成 1-2 條主流工藝路線，從而提高產(chǎn)業(yè)鏈集中度、加速規(guī)模效應(yīng)釋放。

鈉離子電池的前景是光明的，尤其是在全球地緣政治的不穩(wěn)定情況下，大力發(fā)展不依賴于稀缺金屬元素的鈉離子電池成為了全球共識(shí)。但這個(gè)過程并不是坦途，大家通常會(huì)短期高估一個(gè)新技術(shù)的影響而長(zhǎng)期來(lái)看低估這個(gè)進(jìn)步。

未來(lái) 3-5 年，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)“技術(shù)驅(qū)動(dòng)降本、場(chǎng)景差異化突破、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同升級(jí)”的發(fā)展趨勢(shì)。通過規(guī)模化生產(chǎn)和技術(shù)迭代，鈉電池成本在未來(lái) 2-3 年內(nèi)有望持續(xù)降低。應(yīng)用場(chǎng)景將更加聚焦，在電網(wǎng)調(diào)頻、商用車、通信基站備用電源等對(duì)成本、安全性和低溫性能要求高的領(lǐng)域形成差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

后記：誰(shuí)取代誰(shuí)的爭(zhēng)論漸行漸遠(yuǎn)

總之，走過半個(gè)世紀(jì)，鈉離子電池終于從那個(gè)被冷落的化學(xué)課本配角，變成了今天能源舞臺(tái)上無(wú)可爭(zhēng)議的新星。我們?cè)V迷于鋰電池帶來(lái)的極致輕薄與超長(zhǎng)續(xù)航，卻在資源焦慮和價(jià)格波動(dòng)的打擊下，重新發(fā)現(xiàn)了鈉這個(gè)樸實(shí)兄弟的可貴之處。它不挑剔出生地，也不懼怕嚴(yán)寒，這種踏實(shí)的性格讓它在戈壁灘的儲(chǔ)能電站和穿街過巷的小車?yán)镎业阶钍娣奈恢谩?/p>

現(xiàn)在的鈉電行業(yè)就像是一個(gè)剛跑過起跑線的運(yùn)動(dòng)員，雖然還在和成本較勁，雖然技術(shù)細(xì)節(jié)上還有不少坑要填，但是那種蓬勃向上的勁頭是藏不住的。科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里忙著優(yōu)化材料，工程師們?cè)诋a(chǎn)線上盯著每一道工藝。

大家心里都清楚這不僅是為了造出一塊更便宜的電池，更是為了給未來(lái)的生活買一份保險(xiǎn)。回看這幾年的波折，關(guān)于誰(shuí)取代誰(shuí)的爭(zhēng)論漸漸淡了，取而代之的是一種并肩作戰(zhàn)的默契......

運(yùn)營(yíng)/排版：何晨龍