2023年钠电池深度报告word：产业化黎明初现钠电池大有可为.docx

目录1纳电池优势明显，商业化在即41.1 妫离子电池优势在于成本低、资源丰害41.2 政策大力支持，推动产业链逐步完善62熟电池产业链建立完成，各项环节基本定型72.1 正极：层状氧化物综合性能好，开始成为主流，72.2 负极：粳碳最合适，但成本较商102.3 电解液多使用NaPFg+酯类溶剂，铝箔成本有优势113预计2030年钠电池需求量292GW,CAGR为82%133.1 储能迎来黄金发展期，钠电池具有一席之地133.2 完美解决下游痛点，预计2025年需求量达到61GW164国内企业纷纷布局钠电池，产业链逐步形成184.1 宁德时代：主打普鲁士正极，2023年实现产业化184.2 华阳股份：绑定中科海钠，打造全产业链模式204.3 振华新材：正极技术优势明显，射电池正极已出货224.4 传艺科技：快速切入妫电池，规划IoGWH产能235风险提示24图表目录图表1:地球上熟元素丰度位列第6图表2:钠和锂物理化学性能对比图表3:钠禹子电池的原理和结构图表4:钠离子电池相比锂电池可以降低成本3040%图表5:钠离子电池的发展历程图表6:近年来国内支持钠离子电池发展的政策图表7:钠离子电池正极材料研究进展（容量工作电压分布图）图表8:隧道型过渡金属氧化物结构示意图图表9：层状过渡金属氧化物的结构示意图图表10:普舍士蓝类似物结构示意图图表11:NaFePo4的结构示意图图表12:NASICoN型磷酸盐钠电正极材料的绥构图表13:软碳、硬碳、石丛的结构图表14:石墨和硬碟的形成与温度的关系11图表15:常用热离子电池电解液溶剂的优缺点12图表16:常用钠离子电池电解液钠盐的物化性能12图表17:2023年中国储能新增装机容量占比13图表18:2023年中国主要储能技术发表Sc1论文数14图表19:碳酸锂价格（吨）14图表20:氢氧化锂锂价格（元/吨）14图表21：4种电化学储能彩式的全生命周期度电成本15S<22:钠离子电池适储能规模在IOkW-IMW15图表23:钠离子电池在储能方面的需求量（GWh）16图表24:AOO级电车快速发展17图表25:电动两轮车稳步增长17图表26:钠离子电池在电动二轮车、AOO级领域的需求量（GWh）17图表27:钠离子电池对铅酸蓄电池替代的需求量（GWh）18图表28:中国钠离子电池总需求量（GWh）18图表29:宁德时代第一代热离子电池性能19图表30:宁德时代第一代钠离子电池的鞋构19图表31:宁德时代钠离子电池和锂电池的混用模组19图表32:华阳股份在热离子电池的布局20图表33:华阳股份在钠离子电池的扩产情况21图表34:振华新材正极单晶技术领先国内厂商22图表35:公司在层状氧化物领域技术优势明显23图表36:传艺科技设立传艺船电进军钠电池行业23图表37:传艺科技生产钠离子电池的参数241钠电池优势明显，商业化在即11钠离子电池优势在于成本低、资源丰富锂资源短缺，钠含量丰富优势体现。早在20世纪80年代，钠离子电池就已经被短暂研究过，但是由于当时锂离子电池在能量密度方面更具有明显的优势，广泛应用于商业化生产中，因此钠离子电池的研究工作被搁置了。近年来，由于锂资源短缺造成锂离子电池的成本增加，限制了其在大规模储能设备领域的应用。因此，原料丰富且成本低廉的钠再次引起了科学家们的兴趣。在元素周期表中，钠与锂是处于同一主族且具有相似物理化学性质的金属元素，地球上的钠资源储量非常丰富，元素含量约为23000ppm(锂含量仅约为I7ppm),丰度位于第6位，且分布于全球各地，可完全不受资源和地域的限制。所以在资源方面，钠离子电池比锂离子电池具有更大的优势。地球上元素含量(PPm)性能钠锂原子序数113原子质量(gmo1)22.996.94地壳丰度2.30%0.0017%密度(g/cm3)0.9680.534电负性0.930.98第一电离能(kJmo1)495.8520.2理论质量比容量(mAhg)11653861理论体积比容量(mAhcm3)11312062钠离子电池结构和原理类似锂电池。钠离子电池主要由两种不同的钠嵌入型材料(正极材料、负极材料)、电解液、隔膜等关键部件组成。充电时，钠离子从正极材料中脱出，经过电解液，隔膜，最后嵌入到负极材料；与此同时，电子经外电路从负极流向正极。放电过程则与充电过程相反。可以看出钠离子电池的工作原理和锂离子电池基本类似，也是一类“摇椅式电池“。钠离子电池正、负极材料体系在电池产品中起决定性因素，电解液/隔膜主要与正、负极材料体系进行选择匹配使用，因此，正、负极材料体系也直接决定了电池最终的性能指标。图表3:钠离子电池的原理和结构数据来源：必应，中邮证券研究所整理图表4:钠离子电池相比锂电池可以降低成本30-40%正极材料负极材料电解液隔膜集流体其他钠离子电池成本VS.锂离子电池成本注：钠离子电池选用NaCUFeMn软碳体系，锂离子电池选用磷酸铁理/石墨体系数据来源：中科海钠官网，中邮证券研究所整理及碳负极的研发，妫电池逐渐走向成熟。1970年到1980年间，整个钠电行业处于研发阶段，开始出现高温硫钠电池以及NaMeO2正极；1980到1990年，开始将钠也应用到动力和储能方面，发明了高温钠离子电池，但此时缺乏稳定的负极；1990到2000年，储能应用研发逐渐减少，钠电研发进程放缓，转而钠-氟化锲电池开始发展；从2000年发现硬碳负极材料开始，整个钠电行业实现了研发突破。国内钠电池进展迅速，已经进入商业化前夕。2010年，中科院开始发现钠离子电池，成为国内最早涉及该领域的组织机构；2017年，国内首家专注于钠离子电池开发与制造的企业中科海纳成立：2018年，中科海纳首辆钠离子电池低速电动车亮相，同年，浙江钠创新能源有限公司注册成立；2019年，钠创新能源全球首条吨级铁酸钠基正极材料生产线完工，同年，中科海纳首座钠离子电池储能电站问世；2023年，中科海纳全球套IMWh钠离子电池光储充智能微网系统成功投入运行，同时期，钠创新能源发布全球首套钠离子电池-甲醇重整制氢综合能源系统，而且宁德时代发布第一代钠离子也池，其能量密度可达160Whkg.图表5:纳离子电池的发展历程数据来源：公司公告，中邮证券研究所整理1.2政策大力支持，推动产业链逐步完善钠离子电池近年来受到了政策大力支持。钠电池是锂电池的有效补充，近年来技术也逐步成熟，产业链企业逐步有小批量出货。从政策层面，国家各部委以及地方政府出台了多项政策鼓励多种储能技术并行发展。国家开始推动钠离子商业化，各项细节逐步完再。2023年10月12日工信部答复关于在我国大力发展钠离子包池的提案中表示，锂离子电池、钠离子电池等新型也池作为推动新能源产业发展的压舱石，是支撑新能源在电力、交通、工业、通信、建筑、军事等领域广泛应用的重要基岛，也是实现碳达峰、碳中和目标的关键支撑之一。工信部表示，下一步将在“十四五”相关规划等政策文件中加强布局，从促进前沿技术攻关、完善配套政策、开拓市场应用等多方面着手，做好顶层设计，健全产业政策，统筹引导钠离子电池产业高质量发展。科技部将在“十四五”期间实施“储能与智能电网技术”重点专项，并将钠离子电池技术列为子任务，以进一步推动钠离子也池的规模化、低成本化，提升综合性能。图表6:近年来国内支持钠离子电池发展的政策部门时间政策名称具体内容工信部2023/7/14工业和信息化部办公厅关于印发2023年第二批行业标准制修订和外文版项目计划的通知我国首批钠离子电池行业标准纳离子电池术语和词汇（2023-1103T-SJ）和物离子电池符号和命名（2023-1102T-SJ）计划正式下达。发改委、能源局、财政部等九部委2023/6/1“十四五”可再生能源发展规划加强前瞻性研究，加快可再生能源前沿性、颠覆性开发利用技术攻关。研发储备钠高子电池、液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等高能量密度储能技术。发改委、能源局2023/1/29“十四五”新型储能发展实施方案推动多元化技术开发。开展物离于电池、新型锂离子电池、铅炭电池、液流电池、压缩空气、氢（氨）储能、热（冷）储能等关键核心技术、装备和集成优化设计研究。能源局、科技部2023/11/29，十四五，能源领域科技创新规划开展大容量长时储能器件与系统集成研究：研发妫离子电池、液态金属电池、钠硫电池、固态锂离子电池、储能型锂硫电池、水系电池等新一代高性能储能技术，开发储热蓄冷、储氢、机械储能等储能技术。工信部2023/8/12关于政协第十三届全国委员会第四次会议第4815号提案答复的函“十四五”期间实施“储能与智能电网技术”重点专项，并将热离于电池技术列为子任务，以进一步推动钠离于电池的规模化、低成本化，提升综合性能。组织有关标准研究机构适时开展¼离于电池标准制定，并在标准立项、标准报批等环节予以支持O同时，根据国家政策和产业动态，结合相关标准研究有关钠离子电池行业规范政策，引导产业健康有序发展。河北省发改委2023/8/5关于加快推动新型储能发展的指导意见的通知加快飞轮储能、衲离子电池等技术开展规模化试脸示范，探索储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。发改委、能源局2023/7/15关于加快推动新型储能发展的指导意见坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用，实现压缩空气、液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期，如快飞轮储能、物离子电池等技术开展规模化试脸示范，以需求为导向，探索开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。数据来源：发改委，工信部，中邮证券研究所整理2钠电池产业链建立完成，各项环节基本定型2.1 正极：层状氧化物综合性能好，开始成为主流，妫离子电池主要的正极材料有过渡金属氧化物、普舍士蓝，聚阴离子等。正极材料是影响电池能量密度、循环寿命等关键组部件，优秀的钠离子正极材料应该具备：（1）原材料成本低，制备工艺简单，更好的发挥钠离子电池成本低的优点：（2）具有氧化还原电对并且氧化还原电位够高，有利于提高钠离子电池的能量密度；（3）电子和离子传导速率高，能实现快速的充放电；（4）材料结构稳定性高，在钠离子脱嵌过程中结构不发生相变或相变可逆性高。目前研究的最多的正极材料主要是以下三种：过渡金属氧化物、普鲁士篮/白化合物，聚阴离子。图表7:钠离子电池正极材料研究进展(容量工作电压分布图)GNNs>>/(5BUSod6w0mCathode1ayered03Po1yan1on1ccompoundsOrganicCompound1ayeredP2PrussicanB1ueAna1oguesNa4Coj(PO4)2(P2O7),«Na4Ni0jCo024Mn03(PO4)2(P2O7)>»*Na0.«71Ni1/3MnJ7J)02ZVJ需熟：WjZMMNaU005(Ni025Fe025Mn05)0,95O2Na4V4(P2O7)4(PO4)s.Na15VPOciF07%.Na2MnP2O7%/'e*一''.*Na2FePO4