1. 为什么需要钠电池
电能已经成为世界最重要的能源。随着电力的普及，以及AI技术的迅猛发展，电能的重要性在不断提升。传统的火力发电会加剧环境污染，使用可再生能源进行发电是更为环保的发电策略。但这种发电策略需要对产生的电能进行调控，因此大部分的新能源发电系统都配有电池储能站。然而，锂电池的关键材料锂资源受储存量，价格的限制，导致储能电站成本极高。钠电池有着锂电池相同的充放电原理，具有更高的成本优势，更高的安全性，非常适合一些锂电池难以控制成本的使用场景。
2. 钠电池：原理、特性与应用场景定位
钠离子电池，常被称为”摇椅式”二次电池，其核心工作原理与锂离子电池高度相似：依靠钠离子（Na+）在正极与负极之间的可逆嵌入和脱嵌，实现电能的存储与释放。这种结构的相似性使得钠电池能够复用大量成熟的锂电池生产工艺与设备，为其产业化降低了门槛。当然，钠与锂的物理化学差异，塑造了钠电池截然不同的性能图谱，也决定了其差异化的应用定位。
图1 钠离子电池工作原理示意图
钠离子电池的充电过程可以概括为：外部电源施加电场，驱动钠离子从正极材料中脱出，通过电解液和隔膜迁移到负极，同时电子通过外电路流向负极以保持电荷平衡；放电过程则相反，钠离子从负极脱出，返回正极，释放出的电子通过外电路产生电流。这一机制与锂电池高度相似，使得钠电池能够复用大量成熟的锂电池生产工艺与设备，为其产业化降低了门槛。
2.1 核心优势：成本、安全与宽温域
钠电池最引人注目的优势在于其资源成本与安全性。钠在地壳中的丰度远超锂（地壳丰度排名第6），且分布广泛，这意味着其原材料成本低廉且供应稳定，能有效降低整个电池产业链对锂资源的过度依赖。在安全性方面，钠电池通常具有更高的热稳定性，在过充、过放或高温条件下热失控风险相对较低。此外，钠离子电池还表现出优异的低温性能，部分产品能在零下40摄氏度的极寒环境中保持大部分容量，解决了锂电池在严寒地区性能衰减的痛点。
2.2 当前局限：能量密度与循环寿命
钠离子的半径比锂离子大，这导致其在电极材料中的扩散速度较慢，直接结果是当前钠电池的质量能量密度普遍低于主流磷酸铁锂电池。同时，受电极材料结构稳定性的影响，钠电池在超长循环寿命方面仍需进一步技术攻关，以匹配部分对循环次数要求极高的储能场景。
钠电池初期应用场景明确聚焦于三大方向：大规模电化学储能、轻型电动交通工具（如两轮车、微型电动车），以及通信基站备用电源等对成本、安全性敏感，而对能量密度要求相对宽松的领域。
3. 钠电池产品进展
理论的优势正在快速转化为实实在在的工程项目和市场产品。2024至2025年间，钠电池在多个预设赛道上实现了从”0到1”乃至”从1到N”的关键突破。
3.1 大规模储能领域
位于广西南宁的伏林钠离子电池储能电站，作为中国首个大容量钠离子电池储能电站，其二期扩容工程于2025年10月投运，规模达到50兆瓦时。该电站如同一个”城市充电宝”，可在用电低谷时储存风电、光伏产生的绿色电力，在高峰时释放，每年可新增消纳清洁电量约3000万千瓦时。
图2 广西南宁伏林钠离子电池储能电站实景——中国首个大容量钠离子电池储能电站
中车株洲所提供解决方案的湖北潜江50MW/100MWh钠离子储能电站，作为中国首个百兆瓦时级项目，也已成功并网运行，并因其技术先进性和示范效应荣获多项国家级荣誉。这些项目验证了钠电池在电网侧调峰、可再生能源消纳方面的巨大实用价值。
图3 湖北潜江钠离子储能电站——中国首个百兆瓦时级钠离子储能电站
3.2 交通电动化领域
在交通电动化领域，钠电池正从边缘市场向核心渗透。在电动两轮车市场，已开始推出钠电车型，凭借其安全性好、低温性能优的特点提升用户体验。
图4 钠电池电动两轮车，配备Na+标识的充电系统
在微型电动汽车领域，已出现售价亲民的钠电版车型，在个别城市试行。
在2025年，宁德时代宣布其”钠新（Naxtra）”动力电池已通过中国国家最新安全标准认证，计划于2026年实现大规模应用，首发于巧克力换电车型，其电芯能量密度已达175Wh/kg，可支持超500公里的纯电续航，标志着钠电池正式涉及经济型乘用车市场。
图5 CATL双动力架构（Dual Power Architecture）钠离子电池系统
图6 CATL EVOGO巧克力换电站
3.3 备用电源领域
在备用电源领域，钠电池正在加速替代传统的铅酸电池。例如，在5G基站备电应用中，采用钠电池可将电源寿命从铅酸电池的约2年大幅延长至10年，同时降低约70%的运维成本。
图7 CTECHi 5G基站备用电源系统，采用机架式安装设计
宁德时代量产的24V重卡启驻一体钠电池，不仅支持零下40℃的一键启动，其全生命周期总成本较传统铅酸电池降低61%，已成功配套一汽解放重卡。
图8 CATL宁德时代Naxtra 24V钠离子电池——重卡启驻一体专用
4. 未来发展方向及测试设备
展望未来，钠电池的应用场景将进一步深化和拓展。业界普遍认为，2026-2027年将是钠电池实现规模化商业应用的关键窗口期。其应用将呈现两大趋势：一是在储能领域纵深发展，特别是在需要高频次充放电的电网调频服务、分布式光储一体化项目中扮演更重要的角色；二是在电动汽车领域形成”钠锂混搭”格局，例如在混动（PHEV）车型中，利用钠电池的高功率和低成本优势，与高能量密度锂电池组成混合系统，优化整车成本和性能。
4.1 测试设备的发展方向
产业的健康发展，离不开精准、高效的”体检”工具——电池测试设备的同步演进。未来，钠电池测试设备的发展将聚焦于三个方向：
高标准与全场景化测试: 随着中国已发布2项钠电池国标并牵头制定4项国际标准，测试设备必须满足日益严格且统一的性能、安全（如热失控测评）和循环寿命（如1000次以上）测评要求。同时，测试需覆盖从-40℃到70℃的全温域，以验证其宽温域适应性。
图9 NEWARE 多通道，高精度，宽温域一体机测试系统
智能化与高通量测试: 面对即将到来的规模化生产，测试设备需要向高通量、自动化方向发展。例如，先进的测试平台需具备同时进行数千只电池的长期循环寿命测试和实时数据分析能力，快速筛选和评级，以满足大规模生产质量控制的需求。
材料级深度诊断与研发支持: 为突破钠电池的能量密度和循环寿命瓶颈，测试技术需深入材料微观层面。例如，类似欧洲HyMetBat项目所关注的，利用先进的原位X射线荧光分析等技术，在不破坏电池的情况下，实时、高分辨率地观测电极材料在充放电过程中的结构演变和离子传输行为，为材料创新提供关键洞察。此外，CV，EIS，GITT等高性能电池测试对钠电池材料研究有重要意义。
5. 钠电池未来“市场导向”的研究方向
综上所述，钠电池的崛起路径清晰而务实。其应用场景的核心特点在于”精准替代”与”优势互补”：在储能和轻型交通领域，它凭借成本、安全和低温性能优势，正在实现对铅酸电池的替代，并与磷酸铁锂电池形成有力竞争；在动力电池领域，它并非全面取代锂电池，而是作为重要的”第二选择”，聚焦特定车型和市场，与锂电共同构成多元化的能源解决方案。
未来钠电池的发展方向，短期看降本和性能优化，通过规模效应和材料体系创新（如聚阴离子正极、硬碳负极的持续改进）来提升竞争力；长期看技术迭代，探索更高能量密度的材料体系。与之相伴的，电池测试设备也将向更高标准、更智能、更深入的研发支持型工具演进，为钠电池从”能用”到”好用、耐用”的产业升级保驾护航。钠电池的研发，正在并将继续为全球能源的绿色、安全与可持续发展，注入强力的辅助力量。
