鈉離子電池是什麼？一文認識原理、優缺點，盤點2024鈉離子概念股

能源儲存是永續發展近年重要的議題，「儲能」是指從電網或其他電力資源接收電力並儲存，後續再注回電網，維持穩定的能源供給。這種可重複充電、放電的儲能裝置，影響了我們對能源運用的認知，對能源轉型至關重要。近年發展最重要的儲能技術之一，就是儲能電池，能幫助車輛及區域供電系統減少碳排放。

儲能電池之一的鈉離子電池，將是未來決定電動車續航力的關鍵技術。本文將介紹鈉離子電池與鋰離子電池的工作原理及值得關注的電池公司。

鈉離子電池是什麼？原理跟鋰電池哪裡不同
為什麼鈉離子電池越來越重要？
鈉離子電池可以用在哪？
2024值得關注的鈉電池概念股
台灣鈉離子電池概念股有哪些？
鈉離子電池是實現能源永續的重要技術

鈉離子電池是什麼？原理跟鋰電池哪裡不同

鈉離子電池是一種電化學充電電池，由正極材料、負極材料、隔離膜與電解液4種成分組成。其工作原理與鋰離子電池相似，都是透過原子在正極與負極之間來回游動，進行充放電過程。但鈉離子電池所使用的電荷載體主要是鈉化合物而非鋰化合物。化學電池要完成充放電的任務，需要電解液來提供工作場所，充當離子在兩極間往返的媒介。

鈉離子電池正負極材料

鈉離子電池的正極材料有多種選擇，例如層狀氧化物、聚陰離子型、普魯士藍等，它們都能夠提供鈉離子游進游出的空間和通道。

鈉離子電池的負極材料則主要是無定型碳材料，又稱為碳基材料，例如硬碳、軟碳、複合碳等。這種材料的縫隙較大而無固定形狀，足以讓鈉離子通過。鈉離子電池的電解液則主要是有機溶劑或無水離子液體，它們都能夠提供鈉離子的傳遞和導電的功能。

鈉離子電池優缺點

鈉離子電池的優點1：技術可平移

鈉離子作為電池材料，性質與鋰相似，可沿用鋰電池的規格與技術。

鈉離子電池的優點2：製造成本低而環保

鈉的自然蘊藏量豐富，地殼中含有2.64%的鈉，而鋰離子則僅有0.007%。而且鈉鹽可從岩鹽與鹽水中淬取，容易取得。相對來說，鋰離子的蘊藏量集中於南美國家，當地政經環境不穩，容易影響鋰的供應與價格。而且開採鋰礦時需要使用大量的水資源，平均每噸鋰需消耗約200萬公升的水。

• 鈉電池的集電體也可使用鋁箔代替昂貴的銅箔，因此整體生產成本可再壓低。
• 鈉電池的負極材料不須使用高溫燒製的石墨，因此可降低製造過程的碳排。

鈉離子電池的優點3：高電導率

鈉離子電池的電導率高，可使用低濃度的電解液。這表示鈉電池的功率輸出很強，可以發展快充。

鈉離子電池的優點4：安全性及穩定性高

鈉離子電池可以在廣泛的溫度範圍內使用<，不若鋰電池般受低溫環境影響。中國電池品牌寧德時代，在2021年發布第一代鈉電池時宣稱，在零下20度鈉離子電池可保持90%以上的容量。

鈉離子電池的缺點1：能量密度低

鈉離子電池的能量密度低於鋰離子，假設有一台電動車裝的是鈉離子電池，它單次充電後的續航能力將比同重量的鋰電池來得更低。這是因為鈉離子半徑是鋰離子的3倍，移動速度較慢。

鈉離子電池的缺點2：循環壽命低

由於鈉離子在充放電過程中容易產生鈉枝晶，導致電池內阻增加、容量衰減、安全性降低等問題，循環壽命在1~4千次左右；相比之下，鋰電池的循環壽命可達3千至1萬次。

為什麼鈉離子電池越來越重要？

如今鋰電池的材料難以取得，不只有價格受到部分國家的出口影響的鋰礦，製造時還需要用上多種稀土金屬。加上製造過程需高溫煉製與大量水分，產生碳排與水資源浪費問題。因此電池製造業者紛紛開始尋找鋰電池的替代方案。技術可平移、產量多又方便取得的鈉離子成為了最佳選項。

昇陽電池資深顧問牟金祿評估，只要讓鈉離子電池的效能發揮到跟鋰電池相同程度，電動車的價格可望降低50%。

鈉離子電池可以用在哪？

現在鈉電池可發揮的賽道有哪些？根據綠學院綠色帶路人李旭弘的分析，以下3種潛在場景值得關注：

1.無須即刻加速、快充的運具

比如汽機車的啟動電瓶、電動自行車等。由於鈉的原子質量大，跑得慢，這種天性不利於快速充放電，但電動自行車不需要快充，也無須零百加速功能，使用鈉電池恰好適合。

2.低溫環境下運作的運具

比如寒冷地區的電動巴士。如前文所述，鋰電池在低溫環境下無法發揮應有效能，電量會掉很快。這時若使用鈉電池，就會是個穩定安全的選項。李旭弘認為，未來鈉電池與磷酸鐵鋰電池在電動巴士的戰場上，可能率先展開一番肉搏戰。

3.著重安全性的工業用備用電源

比如工廠緊急照明、不斷電系統（UPS）等。在不需要快速充放電的應用場景下，鈉電池具備的安全性與低廉成本，在儲能界中具有優勢。不過能量密度低的問題，導致使用鈉電池時，需要更多空間存放、整組系統也會更笨重，這也是廠家選用時需要注意的事項。

2024值得關注的鈉電池概念股

2020年迄今，據估計中國約有37間鈉電池相關企業取得投資，他們的電池技術投資環境相對來說較為熱絡。因此在分析鈉電池的投資環境時，可以從中國的產業動態來洞悉一二。

中國-寧德時代

首先是率先喊出鈉電池量產的寧德時代，號稱能量密度可達160Wh/kg，並持續開發無負極金屬電池，以提高能量密度。依照工研院研究，現今21700圓柱型鋰電池的能量密度約為255Wh/kg，可供一輛電動車行駛300英里（約483公里）。

去年4月時，寧德時代與奇瑞汽車聯合成立新電池品牌ENER-Q。他們共同宣布，寧德時代的鈉離子電池，將應用於奇瑞的部分車型。當時他們預估將在該年度的第4季開始量產。

中企推出全球首款鈉離子電動車

然而，在寧德時代或ENER-Q有進一步消息之前，孚能科技與江鈴新能源搶在2023年底率先發表了第一款搭載鈉離子電芯的「江鈴易至EV3（青春版）」。這台車的續航力達251公里，搭載孚能科技製造的鈉電池，能量密度在140-160Wh/kg之間。

不只孚能科技，本月初江淮集團旗下子品牌江淮釔為，宣布電動車「鈉電版花仙子」開始量產，並交付給第一批客戶。這台車的電芯由中科海鈉供應32140鈉離子圓柱電芯，能量密度達到140Wh/kg，號稱續航達到230公里。

中國-比亞迪

比亞迪2024年1月砸下百億人民幣，在徐州建造第一座鈉離子電池廠，預計年產能可達30GWh，將成為全球最大的微型車鈉電系統商。

投資人關注的6間中國鈉電池供應商

根據綠學院綠色帶路人李旭弘的整理，中國還有這6間值得關注的鈉電池供應鏈廠商。

• 聖陽股份：他們號稱研發出性能接近寧德時代的160Wh/kg的鋰電池，背後是山東國惠在投資。
• 欣旺達：有大家資產、固信資產、瑞華控股等投資人挹注39億人民幣的人氣廠商。
• 中科海鈉：由中國科學院研究團隊創立的中科海鈉，具備堅實的RD背景，他們使用層狀氧化物作為正極材料，製備能量密度超過145Wh/kg的鈉電池。
• 鈉創新能源：他們使用層狀氧化物及聚陰離子型的正極材料，製造出能量密度在130-160Wh/kg的鈉電池，並受到安豐創投及淮海新能源的青睞。
• 星空鈉電：與寧德時代不謀而合，星空鈉電也使用普魯士藍作為正極材料，其鈉電池循環1千次後，容量保持率仍高達94.6%，主要投資者為中陸開牛。
• 眾鈉能源：眾鈉使用聚陰離子型正極材料，讓它開發出能量密度超過160Wh/kg的鈉電池（實驗室場景），受到碧桂園及鑫睿創投的青睞。

歐洲鈉離子電池供應商

瑞典電池新創業者Northvolt開發出無需使用稀有金屬的鈉離子電池，主要用於電力貯存。去年11月他們表示，已證明自家出產的鈉離子電池跨過了每公斤貯存0.16度電的重要門檻，電力密集度與一般用於貯存電力的鋰電池相當接近，貯存用鋰電池約為0.18度電。

其實早在2020年代初期，兩家電池新創Altris AB及Faradion就取得了成就。

來自英國的Faradion專注於打造媲美鋰電池效能的鈉電池儲能設備，他們使用層狀金屬氧化物與硬碳的組合，開發出低成本高能量密度的儲能電池。目前已量產的32Ah軟包電池，可在4.2V的電壓下達到160Wh/kg的能量密度，而他們的下一步是190Wh/kg。2021年，印電信商Reliance集團旗下的新能源公司以1百萬英鎊（約合1.36億美元）收購Faradion，並在印度西部使用Faradion的技術打造巨型儲能工廠。

2022年瑞典電池材料公司也宣布在當地興建一座年產量2千公噸的工廠，專注於生產專利的鈉電池正極材料Fennac®，每年可協助1GWh的鈉離子電池進入市場。

而歐洲汽車製造集團Stellantis也在1月表示，該公司將投資法國電池新創Tiamat，在當地建立鈉離子電池工廠。Tiamat的出身源自於法國國家科學院（CNRS），該公司將生產適用於小型電動車的便宜電池。

美國鈉電池供應商

美國Natron在2012年由史丹佛博士生Colin Wessells創立，歷經10年研究，在2023年與鋰電池商Clarios合資建造鈉電池廠。Natron的產品主打高安全性，可用於數據中心與電信網絡的備轉電源，未來他們也可能跨足電動車電池及電網儲能事業。

台灣鈉離子電池概念股有哪些？

依據電子時報於去年11月底的報導，鈉離子電池同樣是台系電池廠的布局重點之一，不過目前仍在研究階段。加上當年度的鋰礦價格持續走低，也降低了鈉離子電池商轉的迫切性。

國內電池廠主要以研發鋰電池為主，磷酸鐵鋰電池包含台塑子公司台塑新智能、昇陽電池、迪吉亞、長利等；而能量密度更高、更安全的高鎳三元電池，則有台泥子公司能元科技、台達電子及輝能、格斯等大廠；還有幾間廠商鋰三元電池及磷酸鋰鐵電池皆有處理，如喬信及有量。

鈉離子電池是實現能源永續的重要技術

在全球氣候變遷、能源短缺的趨勢下，鈉離子電池以其成本低、環保、安全、快充等優勢，成為了新能源汽車和儲能等領域的潛力替代技術。

鈉離子電池不需開採鋰礦，減少對土地的傷害和水資源消耗；製造過程也不需使用石墨作為負極材料，大幅減少能耗和碳排放。因此，鈉離子電池具有更高的環境友好性，符合當前社會的發展需求。

雖然鈉離子電池的能量密度目前仍不如鋰離子電池，但隨著技術的不斷進步，其能量密度有望得到提升。未來，鈉離子電池有望在低速交通工具、儲能、家庭用電等領域得到廣泛應用，為新能源汽車的發展和綠色低碳生活帶來新的機遇。

資料來源：綠學院、能源知識庫、Electrive、FT、Mint、Reuters、各廠牌新聞稿

核稿編輯：陳瑋鴻