钠离子电池行业深度研究精品推荐.docx

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1、钠离子电池行业深度研究目录1、钠离子电池与锂离子电池挛生，具备良好产业化基础31.1、 钠离子电池与锂离子电池结构原理类似31.2、 碳酸锂价格居高不下，钠电原料易于获取成本低廉41.3、 钠离子电池近年屡见技术突破，新材料助力性价比提升.72、钠电池成本低廉，正负极与锂电存在差异82.1、 钠离子电池价格低廉且性能良好82.2、 钠电池三大正极材料路线各有所长92.3、 负极材料以碳基为主，有待技术突破153、钠离子电池市场空间广，涵盖储能乘用两轮183.1、 电化学储能市场空间巨大183.2、 钠电池在A00级及两轮车领域亦有看点204、钠离子电池产业化加速，先行者将受益225、重点关注个

2、股256、风险提示2611 .钠离子电池与锂离子电池李生，具备良好产业化基础1.1. 钠离子电池与锂离子电池结构原理类似钠离子电池是一种类似锂离子电池的摇椅式二次电池。钠离子电池与锂离子电池同属摇椅式电池(Rocking Chair Battery ) z主要包括正极、负极、电解液、隔膜、集流体五个部分，技术的重难点集中于正极、负极材料。其工作原理为钠离子在正极、负极材料中的嵌入脱嵌，以实现能量的充入与释放。电池充电时，钠离子透过隔膜从正极向负极迁移，正极中的部分钠离子脱嵌进入电解液，电解液中的部分钠离子嵌入石墨或硬碳材料的晶格间隙中。放电时相反，负极钠离子脱嵌，正极钠离子嵌入，钠离子从负极向

3、正极迁移。图1:锂离子电池与钠离子电池充放电原理对比load池需要采用其他负极材料。其二，钠离子第一电离能更低，这使得钠离子更稳定，在低温下不易析出枝晶，为钠离子电池带来更加优异的安全性、稳定性与低温性能。其三，钠离子摩尔电导率更高，使钠离子电池所需电解液浓度更低，对添加剂要求更低，钠离子电池电化学性能也略优于锂离子电池。表1：钠锂元素物理化学性质对比项目钠Na锂Li原子序数113原子半径/A1.541.34离子半径/A1.160.90电负性0.980.93第一电离能/kJ mo1496520离子摩尔电导率mQT m2 mol15.0113.869资料来源：PubChem, ThoughtCo

4、. Chemistry LibreTexts, WebLogoGraphic SlidePlayer,国海证卷研究所（原子半径等数据由于各测量方式差异导致结果不同，此处选取常见数值）钠离子电池与锂离子电池技术工艺接近，研产投入小。一方面，钠离子电池与锂离子电池在多个环节技术相似，生产线可以相互转换，所需额外成本更小。钠离子电池层状氧化物正极材料与三元锂正极材料均采用烧结工艺，设备可以通用；同时，在隔膜、电芯方面两者的制造工艺也十分类似。另一方面，锂离子电池发展多年，行业技术积累深厚，多种材料为钠离子电池材料提供创新思路，可以使其研发成本比同阶段的锂离子电池更低。1.2. 碳酸锂价格居高不下，钠

5、电原料易于获取成本低廉钠资源供需关系稳定，价格波动小。钠在地壳中含量很高，地壳丰度为锂元素的1000倍以上。随着新能源产业的蓬勃发展，电池级碳酸锂价格持续上涨。WIND数据统计显示，2022年以来碳酸锂平均单价高于40万/吨，而与之对应的钠离子电池原料轻质纯碱维持在0.2-0.4万元/吨，不到前者的1%。由于下游锂电产能激增，碳酸锂供需关系持续紧张，未来受低品位锂矿开采成本的上升，锂价格木钳寺续攀高。在碳酸锂供给紧张的情况下，锂电池正极材料及电解液产量将极易受到上游原材料价格变动带来的冲击。相反，纯碱资源极为丰富，且涉及行业众多，开采成本在可预见的未来也不会有所上升，因而钠资源的供需关系更稳定

6、，不易出现供给缺口，钠离子电池下游生产商的原材料货源有充分保障。图2:世界锂资源供需关系资*来源：Benchmark Mineral Intelligence8图3:电池级碳酸锂、轻质纯碱均价对比（元/吨）600,0006,0002,0001,000500,000400,000300,000200,000100,000,gozzoe06S0AZ0ZLc73zzoe8naoaw%AN0NLcoA7R0cxl0c7二二 NONLc70R0z0c769R0zw0o9RozOSROZoc799Leoz。c7寸 ozoeLcos0-R0e8(NA9R0o4Lc7o,Roe轻质纯碱（国内）电池级碳酸锂（国

7、内）资料来源：Wind,国海证券研究所世界钠资源分布均衡，避免卡脖子问题的不利影响。钠资源在全球范围内以氯化钠，即食盐的形式广泛存在，而锂矿则正在全球范围内成为稀缺资源，以盐湖和锂矿的形式存在。其中盐湖分布在南美各国,而锂矿主要分布在西澳大利亚。国内锂矿规模较小，锂矿一旦上升为战略资源将可能成为卡脖子问题，下游生产将可能受到国际形势的影响；钠盐则是海洋中取之不尽用之不竭的资源，可以大量开采而不受国际关系影响，国内企业亦可掌握原材料采购的主动权。图4: 2020年各国锂矿已探明储量、产量（万吨）02004006008001000阿根廷中国美国 J津巴布韦|巴西r葡萄牙0123456 2021锂当

8、量产量 2021已探明锂当量储量资料来源：Statists,国海证券研究所1.3、钠离子电池近年屡见技术突破，新材料助力性价比提升钠离子电池历史悠久，近十年发展迅猛。上世纪70年代，钠离子电池几乎与锂离子电池同时被发现，随后几十年钠离子电池进展较为缓慢。2010年后，学界开始逐渐重视钠离子电池相关材料的研究，论文数量不断攀升，在2020年前后达到顶峰，期间多种类型的正负极材料及其工艺路线的研究起头并进。2020年后，钠离子研究热度开始下降，表现出技术成熟与初步商业化的特征。2011年,全球首家主营钠离子电池的公司Faradion在英国成立；2017年,国内第一家钠离子电池专业制造商中科海钠成立

9、，随后不断取得商业化成果，为钠离子电池产业化开辟了道路。困5:钠离子电池发展历程宁傥时代发布第一代钠离子电池，并混下一代M2021 .工信部回应大力支持钠离子电池发展钠离子电池研究起步全球首家钠离子电池制造公司 Faradion国内第一家钠离子电池制造商中科海钠成立201120172017上世纪70年代TIAMAT成立专注于18650圆柱钠离子电池国内第一家示范性储能电站向中科院物理所供电2018中科海钠电动车示南2019资料来源：中科海的官网,北极星储能网，AEIA CNPowder. Capital Whale.同花顺，国海证券研究所各环节技术不断突破，钠离子电池性价比优势凸显。近年来，钠

10、离子电池各环节在基础技术层面屡见突破。宁德时代优化普鲁士蓝正极工艺，选用最佳材料粒径并进行碳包覆，提高了放电功率；中科院物理所团队发明铜基正极材料，探索下一代高嫡正极材料，通过无烟煤裂解技术获得软碳负极材料;过程所团队使用铝代替聚阴离子正极材料中的钢元素，提高其性能的同时降低了成本。2、钠电池成本低廉，正负极与锂电存在差异2.1、 钠离子电池价格低廉且性能良好钠离子电池相较锂电子电池成本更低廉。钠电池由于嵌入效率低,能量密度受影响，但成本优势显著。钠离子电池正极材料无须价格较高的锂盐，也可以使用铜基正极材料以避免价格较高的过渡金属元素化合物，据中科海钠数据显示，钠离子电池铜基正极成本相比磷酸铁

11、锂正极可降低近60% ;同时，由于钠与铝不易发生合金化反应，集流体可以全部使用铝箔代替铜箔，成本可降低近70%o另外，钠离子电池负极材料可以使用价格较低的无烟煤加工获得，隔膜与锂离子电池类似，两者基本维持与锂离子电池相近的成本。根据中科海钠的综合测算，钠离子电池成本相比性能接近的磷酸铁锂电池可降低约30%-40% ;目前，钠离子电池制造工艺尚未完全成熟，制造规模较小，其制造成本约为1元Wh ,与三元锂电池相当；而据中科海钠预测，在规模效应的加持下，钠离子电池成本有望进一步压缩至0.2-03 元/Wh。表2:钠离子电池与主流二次电池性能对比项目钠离子也池锂离子电池铅酸电池质量能量密度100-20

12、0Wh/kg120-300Whkg30-50Whkg体积能量密度180.280WhL200.300WhL60-100WhL工作电用2.8V-3.5V3.0V-4.2V2.0V循环次数20004500 次4000-60 次低于1000次低温性能-20C放电效率90%20C放电效率70%-75%20C放也效率小于60%充电速度15分钟80%以上20.30 分件 80%约1小时80%.快充易损伤电池其他性能优势耐过放电性能好，安全性好倍率性能好资料来源：21SPV,柜大锂电，SMM资讯，ElecFans.瑞达电源官网，前晚网，中科院物理所官网，MysteeL有雪网，汽车维修技术网，国海证鑫研究所钠离

13、子电池成本VS.锂离子电池成本图6:钠离子电池与锂离子电池成本对比正极材料,负极材料电解液隔膜集流体其他注：钠圜子电池选用NaCuFeMnO软破体系.锂离子电池选用磷酸铁理/石凄体系资料来源：中科海钠官网2.2、 钠电池三大正极材料路线各有所长钠离子电池正极材料主要包括层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物三大路线。已发现的层状金属氧化物正极材料包括NaFeO2等03构型材料，Na23MnO2等P2构型材9料，以及具有更复杂构型的混合材料；普鲁士蓝类似物主要包括普鲁士蓝、铁基/镒基普鲁士白等；聚阴离子类正极材料分为Na4MnV(PO4)3 等 NASICON 型材料，以及 Na3(

14、VOPO4)2F 等氟磷酸盐型材料。已经商业化的正极材料覆盖各个类型，其性能、成本各不相同。从性能角度来看，普鲁士蓝类似物和层状氧化物的理论能量密度更高；从成本看，层状氧化物材料价格最为低廉。其余几类材料中，隧道型氧化物、非晶态化合物理论能量密度较低，实用性差；有机正极如Na2C6O6 ,其能量密度很高，但工作电压很低，阻碍了进一步的发展和应用。表3:已发现的具有代表性的钠离子电池正极材料(部分)大类细分类型分子式理论戢高能量密度(Wh/kg)已有产品能量密度(Wh/kg)单价(万元/吨)层状过渡金属氮化物03构型NaNiO2360120.140-NaFeO2281120-NaCrO2330一一P2构型Na074CoO2363-Nao 67MnO2347-Na2Ni13Mn2,3O2483-4.5Na23Fei2Mm2O2520,Na Cu Fe Mn - 03241452.9普鲁士蓝类似物