鈉離子電池行業(yè)：多方發(fā)力趨勢已成

目錄CONTENTS中泰證券研究

所專

業(yè)

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領(lǐng)

先

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深

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｜

誠

信鈉電池

，是鋰離子電池的完美替補？鈉離子電池，如何設(shè)計？鈉離子電池，產(chǎn)業(yè)化提速投資建議｜

領(lǐng)

先

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深

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｜ 目COCONTENTS中

泰錄E所1NT 鈉電池

，是鋰離子電池的完美替補？1.鈉電池

，是鋰離子電池的完美替補？工作原理與鋰離子電池相同：屬搖椅式二次電池，充電時鈉離子從正極脫嵌，通過電解質(zhì)和隔膜后在負極嵌入，放電時則相反運動。制造工藝正極前驅(qū)體、正極材料，再到電芯的制造工序與設(shè)備相似，重置成本低。鈉離子電池具備替代鋰離子電池的條件上游礦源鈉源：氫氧化鈉、碳酸鈉、甲酸鈉、醋酸鈉、氯化鈉等；儲量豐富，易于開采，供應鏈安全風險??；鋰源：氫氧化鋰（三元）、碳酸鋰（鐵鋰）；原礦品位低，開采難度大，周期長，價格波動較大，對外依存度高；性能指標能量密度與磷酸鐵鋰電池存在重疊區(qū)間。在兩輪車、A00級車、儲能等領(lǐng)域具備替代鋰離子電池的條件。項目 鉛酸電池

磷酸鐵鋰 三元鋰 鈉電池能量密度30-50 120-200 200-350 70-200

（Wh/kg） 循環(huán)壽命

（次）

300-500 >3000 >800 >20003-4.5V3-4.5V 2.8-3.5V平均電壓

2V工作溫度-20-60°C -40-80°C5資料來源：寧德時代官網(wǎng)，《2022年中國鈉離子電池技術(shù)及應用發(fā)展研究報告》；ACS

Energy

Lett.

Vol5,No.11,

20201023,

pages

3544–354761.鈉電池

，是鋰離子電池的完美替補？材料開發(fā)電解液：主要溶劑由六氟磷酸鋰切換成六氟磷酸鈉，壁壘較低。隔膜、集流體：隔膜孔隙大小為納米級別，離子半徑的差異可忽略與鋰電池通用；鈉與鋁無合金化反應，不會侵蝕鋁箔，負極集流體可用鋁箔替代銅箔。多技術(shù)路線同步探索階段，代表體系有：層狀氧化物類（NaxMO2，對標三元鋰）、聚陰離子型化合物材料（NaMPO4

,對標磷酸鐵鋰）和普魯士藍類（NaxPR(CN)6）無定型碳：硬碳、軟碳非碳負極：TiO2、MoS2等鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的突破口：材料端，重點是鈉電專用正負極主材的開發(fā)正極材料：離子半徑上的差異意味著鈉化合物在晶格結(jié)構(gòu)與鋰存在區(qū)別，需要發(fā)掘或通過界面和結(jié)構(gòu)調(diào)控實現(xiàn)兼具良好電性能和循環(huán)壽命的鈉基正極主材。RLi+：0.76? RNa+：1.02?負極材料：商業(yè)化的石墨負極或硅碳負極（層狀有序結(jié)構(gòu)）不適合儲存鈉離子。鈉離子半徑大無法穩(wěn)定嵌入石墨層穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu):LiC6,比容量

372mAh/gNaC70,比容量31mAh/g硬碳:

可逆比容量300-400mAh/g軟碳:

可逆比容量~200mAh/g其他添加劑：包括正負極添加劑，電解液溶劑，大體與鋰電池相同，通過開發(fā)新型輔材、或配方用量的調(diào)配達到性能與成本的均衡兼顧。資料來源：GGII，吳羽電池材料株式會社，中泰證券研究所1.鈉電池

，是鋰離子電池的完美替補？?

鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的突破口：電池端，重點關(guān)注鈉電專用電池管理系統(tǒng)的開發(fā)，測試數(shù)據(jù)庫的完善和行業(yè)標準的制訂電池開發(fā)電芯制造電池管理系統(tǒng)開發(fā)：充放電特性、電壓模式、熱量分布等均有差異，需要針對性地開發(fā)BMS系統(tǒng)。鈉離子全電池充放電曲線標準化：包括性能指標，規(guī)格和測試方法等，有利于產(chǎn)品推廣和成本降低。電芯設(shè)計：包括電池形態(tài)（圓柱、方形、軟包），正負極主材的選型，和輔材的搭配，以期優(yōu)化電池的綜合性能。電芯工藝：電芯產(chǎn)線工藝參數(shù)的優(yōu)化（關(guān)鍵是極片段和化成段）和know-how經(jīng)驗的積累。測試/模擬數(shù)據(jù)庫：處在產(chǎn)業(yè)化初期，循環(huán)性能、日歷壽命等長周期驗證數(shù)據(jù)相對匱乏（以1C倍率循環(huán)為例，算上靜置時間，一天8次循環(huán)，獲取3000次循環(huán)數(shù)據(jù)需1年時間）。模組/系統(tǒng)集成：鈉電池在能量密度的表現(xiàn)遜色于鋰電池，需要對模組集成上做出優(yōu)化。電池集成鋰電池充放電后熱量分布圖鐵鋰/三元充放電特性7資料來源：Electrochimica

Acta

283

(2018)

1475-1481，COMSOL

中國；鋰電聯(lián)盟會，中泰證券研究所81.鈉電池

，是鋰離子電池的完美替補？?

鈉離子電池的核心優(yōu)勢：降本空間大、安全性能佳鈉電池降本空間大，安全性能優(yōu)異，且能夠拓展低溫應用，但是需要在能量密度上做出取舍，同時長循環(huán)產(chǎn)品的開發(fā)還需尋求突破。鈉離子電池的局限RLi：1.45?MLi：6.94g/molRNa：1.8?MNa：22.99g/mol更大的原子質(zhì)量和半徑：Na++e-

═NaE?/V=-2.71Li++e-

═LiE?/V=-3.04更低的氧化還原電勢：電壓工作窗口更窄更小的比容量（Li:3829mAh/gvs

Na:1165mAh/g）經(jīng)濟性鈉離子電池的降本空間前驅(qū)體：鈉源主要為純堿等常見工業(yè)品，原料便宜，制造費用有下降空間。主材NaMxO2

：

過渡金屬M可避免使用Co、Ni等高成本金屬；性能安全性電性能過放電：無過放電特征，可放電至0V濫用測試：針刺擠壓測試無起火、爆炸倍率性能：溶劑化結(jié)合能高，脫溶劑效率高，實現(xiàn)離子更快地遷移；鈉枝晶可自溶，適應高倍率快充低溫性能：-20°C容量保持率遠高鋰三元材料，應用場景拓寬。負極硬碳：熱解溫度1000°C，低于石墨化溫度，能源損耗減少；通過前驅(qū)體優(yōu)選（如瀝青基）實現(xiàn)降本；輔材：鋁箔集流體代替銅箔。9｜

領(lǐng)

先

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深

度

｜ 目COCONTENTS中

泰錄E所2NT 鈉離子電池，如何設(shè)計？102.1鈉離子電池，如何設(shè)計？--正極材料材料比容量電壓平臺循環(huán)壽命、倍率性能26789m??h×n×m??Specific

Capacity=n=反應得失電子數(shù)m=完全反應的質(zhì)量M=摩爾質(zhì)量?

鈉離子電池正極材料的設(shè)計思路Nernst

方程微觀結(jié)構(gòu)晶體構(gòu)型的有利于鈉離子的嵌入/

脫出，且晶格結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強顆粒結(jié)構(gòu)調(diào)控摻雜、復合結(jié)構(gòu)設(shè)計表面包覆、表面結(jié)構(gòu)調(diào)控資料來源：Recent

advances

inhigh

energy-density

cathode

materials

for

sodium-ion

batteries112.1鈉離子電池，如何設(shè)計？--正極材料?

鈉離子電池正極材料：層狀金屬氧化物層狀金屬氧化物

NaxMO2

：

對標鋰離子電池三元材料Li(NixCoyMnc)O2晶體結(jié)構(gòu)為鈉離子夾在層狀金屬氧化物之間，與鈷酸鋰結(jié)構(gòu)相似?；瘜W式中的M代表過渡金屬，如Mg，Ti，Ni，Mn，F(xiàn)e，Cu等，選擇范圍相較于鋰離子電池更廣（主要為Ni，Co，Mn，Al）。P2-型層狀金屬氧化物鈷酸鋰晶體結(jié)構(gòu)層狀金屬氧化物NaxMO2

由于鈉離子的含量的不同存在多種結(jié)構(gòu)，主要分為O3（x=0.8~1）和P2（x=0.67~0.8）結(jié)構(gòu)。O代指，Na+被周邊氧離子包圍，占據(jù)八面體點位，P代指占據(jù)棱柱點位，

下標3

指ABCABC

形式的層狀堆積，

2

指ABBAAB的堆積形式。O3結(jié)構(gòu)Na+的含量更多，因此容量相對更高，但是Na+的傳輸動力學相對P2結(jié)構(gòu)更差，且在脫嵌過程中易使晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆的相變，循環(huán)性能下降。3. 若x<0.5，晶格結(jié)構(gòu)呈三維隧道狀，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)性能佳，但鈉離子點位少，能量密度低。資料來源：Chemical

Society

Reviews,

49(8),

2342–2377122.1鈉離子電池，如何設(shè)計？--正極材料?

鈉離子電池正極材料：層狀金屬氧化物制備多離子摻雜+晶相調(diào)控：容百科技鈉電池正極材料NaiNixFeyMnzM1-x-y-zO2Mn源++絡(luò)合劑鐵源+Ni源沉淀劑共沉淀反應40-70°C2-10h沉淀物洗滌、干燥(60-150°C)

、篩分前驅(qū)體顆粒+Na源+M源煅燒升溫速率1-10°C/min煅燒溫度600-1100°C2-30h層狀金屬氧化物D50粒徑為0.5-20μm比表面積為0.5-5m2/g壓實密度

為2.75-4g/cm3內(nèi)核包括高錳含量的NaxMnaM1-aO2，提供高能量密度，外殼包括NaxNibMncFedO2，起結(jié)構(gòu)穩(wěn)定作用，減低活性物質(zhì)與電解液發(fā)生的副反應，提高循環(huán)性能。生產(chǎn)工藝與鋰電池三元材料的生產(chǎn)流程相似，重置成本低。+絡(luò)合劑沉淀劑 絡(luò)合劑+ +第一鹽溶液沉淀劑內(nèi)核前驅(qū)體表面生成外核前驅(qū)體+第二鹽溶液氫氧化物前驅(qū)體1. 通過多離子摻雜對晶相進行調(diào)控，結(jié)構(gòu)中的TM-O鍵長發(fā)生改變，材料同時具備P2相和O3相，相界之間的復合有效抑制不可逆相變，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高，循環(huán)性能和放電容量更佳。其他改性方式：層狀-隧道復合結(jié)構(gòu)（格林美）溫度、PH值調(diào)節(jié)洗滌、干燥、篩分氧化物正極材料一次燒結(jié)二次燒結(jié)鈉源+資料來源：國家專利局，專利CN

115148978

A?

鈉離子電池正極材料：聚陰離子型化合物材料，典型代表為NaFePO4（橄欖石型）

和NaxM2(XO4)3（NASICON

型）2.1鈉離子電池，如何設(shè)計？--正極材料聚陰離子型化合物材料NaFePO4

，對標磷酸鐵鋰，二者均有橄欖石型晶體結(jié)構(gòu)NaFePO4的晶體結(jié)構(gòu)與鈷酸鋰結(jié)構(gòu)相同，且二者比容量較為接近（170mAh/g

vs

154mAh/g）。NaFePO4晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但電壓較低（2.85V），但通過離子交換法合成難度和成本較高。NaFePO4晶體結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰晶體結(jié)構(gòu)NASICON型聚陰離子型化合物NaxM2(XO4)3，相較層狀金屬氧化物，晶體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)擁有較大間隙的三維框架。x=1~4;

M可以是V,

Fe,

Ni,

Mn,

Cr等;

X

則是P,

S,

Si,

Se,

Mo等，

典型代表為Na4V2(PO4)3

，

相較磷酸鐵鈉電壓更高（V4+/V3+氧化還原對平臺電壓3.4V）。聚陰離子多面體中氧原子的強共價鍵(PO4)3?，材料晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)性能優(yōu)于層狀氧化物材料，同時，開放的三維通道也帶來更高的離子電導率。NASICON型聚陰離子型化合物晶體結(jié)構(gòu)13資料來源：Chemical

Society

Reviews,49(8),

2342–2377142.1鈉離子電池，如何設(shè)計？--正極材料?

鈉離子電池正極材料：聚陰離子型化合物材料制備工藝（共沉淀法）聚陰離子型化合物氟磷酸釩鈉，Na3(VOxPO4)2F3-2x，引入氟離子增強誘導效應，提升電壓，得到更高能量密度。反應條件為常壓，溫度小于100°C，制備工藝簡單；原料為常見化工產(chǎn)品，成本低；廢料易于回收，減少環(huán)境污染。釩源磷源深藍色溶劑攪拌溶解20-75°C10-30min回收理論比容量128mAh/g能量密

度500Wh/kg一次粒

徑0.001-1μm，二次粒

徑0.1-100μm去離子水+氟源、鈉源攪拌溶解85-95°C10-30min攪拌溶解85-95℃PH

5-710-60min淺綠色沉淀抽濾沉淀分離、洗滌真空烘干6-12h，60-200°CNaV(PO)

F3

2 42

3+母液原料溶液+堿液工藝要點在水系體系下對溫度和PH的控制，與釩源轉(zhuǎn)換率，產(chǎn)品的晶粒和表面活性結(jié)構(gòu)的修飾息息相關(guān)。釩源為氧化物釩源或偏釩酸鹽，成本較低；鈉源為氟化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉等；氟源為氟化鈉、氟化銨、氫氟酸等。3. 原液中Na:V:P:F摩爾比：(3-4):2:(2-2.5):(3-4)。優(yōu)化方向材料優(yōu)化：摻雜、包覆；在Na4MnV(PO4)3顆粒表面均勻包覆碳層，且碳層上摻氮，提高電子/離子傳輸速率。工藝優(yōu)化：固相法；的鈉源、磷源、錳源、碳源通過球磨混合，碳層包覆以及氮摻雜均在燒結(jié)過程一步成型，簡化工藝，降低成本，有利于大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)。資料來源：國家專利局，專利CN

114933293

A，專利CN

112242525

A15?

鈉離子電池正極材料：普魯士藍類(PBAs)正極材料價格便宜，理論比容量高，但是產(chǎn)業(yè)化難度相對較大2.1鈉離子電池，如何設(shè)計？--正極材料普魯士藍類Na2M[M'(CN)6]

(M,

M'

=

Fe,

Co,

Mn,

Ni,

Cu,

Znetc.),長期用于生產(chǎn)深藍色顏料，因為成本上具備優(yōu)勢，其在鈉電池正極領(lǐng)域的應用被開發(fā)。1. 晶格是具有開放的離子通道和寬敞間隙的三維剛性框架，利于鈉離子快速傳輸。2. 含兩種不同的氧化還原活性中心：(如Na2Fe[Fe(CN)6]的M2+/3+和Fe2+/3+），理論比容量高（170mAh/g）。3. 該

晶

格

結(jié)

構(gòu)

存

在

結(jié)

晶

水

和

[Fe(CN)

]

空位

,

導致

6Fe?C≡N?Mn骨架破壞，可逆容量，倍率能力和循環(huán)穩(wěn)定性低于理論值。普魯士藍類Na2M[M‘(CN)6]

*zH2O制備工藝（共沉淀法）。金屬M′的六氰基鈉鹽沉淀物無機鈉鹽+氟源、鈉源混合溶解25-100°C無機鈉鹽金屬M的鹽 +溶劑++溶劑陳化共沉淀洗滌干燥100-200°C分篩金屬M′

的六氰基鈉鹽可選自

Na4Fe(CN)6

、

Na3Fe(CN)6

、Na4Mn(CN)6、Na4Ni(CN)6等；金屬M鹽可選自MnCl2、FeSO4、FeCl3等。溶劑可選自去離水、乙醇、異丙醇等；無機鈉鹽可選自NaCl、NaNO3、Na2SO4等。資料來源：Advanced

Energy

Materials,

8(17),

1702619，專利CN

109728292

A16?

鈉離子電池正極材料對比：重點關(guān)注層狀金屬氧化物和聚陰離子聚合物類正極材料2.1鈉離子電池，如何設(shè)計？--正極材料項目隧道型氧化物層狀氧化物普魯士藍聚陰離子型理論容量（mAh/g）<200280-300250-300<200實際容量（mAh/g）90120-160100-150100平均電壓（V）3-3.33-3.33.453.2-3.4電壓范圍（V）1.5-4.11.5-4.12-4.22.5-3.7倍率性能好O3型：差；P2型：好好好循環(huán)壽命好O3型：中；P3型：中差好經(jīng)濟性中中好差生產(chǎn)控制簡單簡單困難簡單層狀金屬氧化物生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝與三元鋰相似，能量密度相對較高，但其層狀的晶格結(jié)構(gòu)意味著循環(huán)性能遜色于具有三維穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的聚陰離子聚合物類材料。聚陰離子型的問題是能量密度較低，單位成本高，可拓寬在長循環(huán)儲能領(lǐng)域的應用。普魯士藍類正極兼具高能量密度和成本優(yōu)勢，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在缺陷，結(jié)晶水的形成易造成結(jié)構(gòu)坍塌，影響循環(huán)性能。這對該材料的生產(chǎn)工藝控制造成極大挑戰(zhàn)，限制了其在動力、儲能領(lǐng)域的應用。資料來源：Journal

of

PowerSources

482

(2021)

228872，Sustainable

Materialsand

Technologies

21

(2019)

e0009817?

鈉離子電池負極材料：硬碳體系入圍最佳方案2.2鈉離子電池，如何設(shè)計？--負極材料硬碳Vs軟碳非碳材料，處在實驗室探索階段，暫不具備迅速量產(chǎn)的條件無序度更高，儲鈉位點更豐富，鈉離子可吸附在表面，或存儲在結(jié)構(gòu)的缺陷位點，或?qū)硬?、填充進石墨片層間和封閉微孔極片膨脹小在低于100mV出現(xiàn)電壓平臺，最低工作電壓可達0.01V，比容量接近350mAh/g層間距相對石墨大，無序度增加，

儲鈉位點有限，

層插在層間或吸附于表面極片膨脹相對較高MoS2，理論容量高體積膨脹大，電子電容量衰減快屬于半導體導率低，倍率性能不佳，通常需要進行碳復合/修飾TiO2，理論容量高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定屬于半導體，電子電導率低鈉離子傳輸速度慢Na2C6H2O4

，有機負極種類豐富，成本低，結(jié)構(gòu)上可實現(xiàn)較快的鈉離子遷移率電子電導率較低活性物質(zhì)易在有機質(zhì)電解液中溶解，穩(wěn)定性差資料來源：Journal

of

PowerSources

Volume

482,

15

January

2021,

228872，TiO2/C復合材料用于鈉離子電池負極的性能研究，中泰證券研究所182.2鈉離子電池，如何設(shè)計？--負極材料淀粉交聯(lián)劑150-170°C保溫0.5-3h加熱0.5-5°C/min加熱0.5-5°C/min200-350°C保溫1-4h加熱1-10°C/min1000-1500°C保溫1-4h靜置降溫室溫硬碳負極?

鈉離子電池負極材料：硬碳體系生產(chǎn)工藝硬碳生產(chǎn)工藝實例（貝特瑞）：淀粉前驅(qū)體前驅(qū)體球磨機混合，裝入石墨、剛玉、莫來石坩堝，于加熱爐內(nèi)，在惰性氣氛下梯度燒結(jié)低溫脫水縮合中溫縮聚交聯(lián)高溫碳化打散、分篩微孔孔隙率5-27粒度3～50um壓實密度

0.96-1.2g/cm3硬碳的碳化溫度小于1500°C，低于石墨化溫度，生產(chǎn)成本低；主要設(shè)備為球磨機，加熱爐，工藝簡單，設(shè)備重置成本低；采用不同的前驅(qū)體，生產(chǎn)工藝需針對性的進行細節(jié)調(diào)整，在材料性能、成本和生產(chǎn)難度等方面尋求均衡。工藝要點：微孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)：0.3～0.7nm，更多的鋰簇儲鋰空間，提高材料容量，更快脫嵌鈉，提升倍率性能；材料結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)：硬炭負極材料為球形，硬炭顆粒球形化減少顆粒間堆積密度，提高負極壓實，獲得高能量密度。交聯(lián)劑的選擇：采用有機交聯(lián)劑避免了無機交聯(lián)劑（氯化銨和硫酸銨)在高溫碳化過程分解并腐蝕碳化設(shè)備帶來的風險；此外，適宜的交聯(lián)劑亦可增大碳鏈之間的交聯(lián)反應，調(diào)節(jié)碳層間孔隙數(shù)量，提供更多儲鈉空間燒結(jié)方式：需要在效率和化學反應質(zhì)量上做出權(quán)衡，提高加熱速度、降低保溫時間的同時，需要保證內(nèi)部脫氫充分，淀粉原料的球形形貌不被破壞等，避免對首效、能量密度和壓實密度造成影響。資料來源：專利CN

115084513

A192.3鈉離子電池，如何設(shè)計？--電池環(huán)節(jié)?

鈉離子電池優(yōu)化：正極補鈉鈉離子電池硬碳負極存在首效較低的問題，造成正極活性物質(zhì)在首次充放電的大量損失，全電池能量密度下降。通過在電池激活前前添加額外鈉離子來補償活性鈉離子損失，以此提高首效，稱為補鈉技術(shù)。正極補鈉劑：作為添加劑與正極活性物質(zhì)混合制成漿料，涂敷在鋁箔制成極片，組成電芯。在電池化成時被氧化，釋放鈉離子補充首次充放電過程不可逆的活性鈉離子損失。3. 中南大學采用NaCxNyHz型補鈉材料，摻雜比例9%-17%wt，提高全電池能量密度約20-30%；電池生產(chǎn)工藝方面，可增加degassing設(shè)置、步驟，解決材料反應分解的產(chǎn)氣問題。添加NaCxNyHz型補鈉劑的

Na3V2(PO4)3 ?

添加NaCxNyHz型補鈉劑后的性能表現(xiàn)正極補鈉劑典型代表有Na2S、NaN3、Na2NiO2、NaCrO2、Na3C6H5O7、Na2C6O6等。需把控合適的添加比例，關(guān)注正極添加劑分解釋放氣體或添加劑殘留等問題。資料來源：專利CN

114566650

A202.3鈉離子電池，如何設(shè)計？--電池環(huán)節(jié)把熔融金屬鈉在礦物油中超聲分散的得到鈉金屬粉末，以己烷為溶劑，將鈉粉滴加到電極上，經(jīng)過干燥、滾壓，實現(xiàn)預鈉化。解決粉末問題，但大部分操作需要在真空氛圍完成，難以大規(guī)模商業(yè)化。將電池負極裝配成半電池，在較低的電流密度下進行電循環(huán)，形成SEI膜，實現(xiàn)預鈉化程度的精準控制，SEI膜較為均勻和穩(wěn)定。涉及到半電池裝配、拆卸等額外工序，效率和成品率較低，難以大規(guī)模商業(yè)化。電化學預鈉：金屬鈉與萘或聯(lián)苯反應生成活性多環(huán)芳香基鈉，而后與醚類溶劑形成絡(luò)合物，負極極片在該溶液浸潤，完成預鋰化。浸泡過程簡單，時間短，可以在線上完成，具備商業(yè)化應用條件，但溶劑損耗相對較大。?

鈉離子電池優(yōu)化：負極補鋰與鋰金屬不同，鈉難以形成穩(wěn)定的粉末，且活性高，無法在空氣中穩(wěn)定存放，使用鈉粉對負極進行預鈉化，存在較大風險和高昂的成本。物理預鈉法：

液相浸泡法：與液相浸泡原理相同，溶劑用量減少，效率更高，但是SEI成膜均勻性下降。浸泡過程簡單，時間短，可以在線上完成，但溶劑損耗相對較大具備商業(yè)化應用條件。液相噴涂法：資料來源：Recent

advances

on

pre-sodiationin

sodium-ion

capacitors:

A

mini

review212.3鈉離子電池，如何設(shè)計？--電池環(huán)節(jié)鈉鹽與環(huán)醚的最大配位數(shù)為Na+(THF)3.3，溶劑化結(jié)合能（-79.21Kj/mol）高于DME、EC/DEC等,呈現(xiàn)較弱的溶劑化結(jié)構(gòu)，鈉離子在電解液/SEI界面脫溶更快，離子遷移速率提升，倍率性能更佳。此外，環(huán)醚基電解液中，SEI膜中豐富的有機化合物（R-O-Na）具有更高的彈性和對機械變形的緩沖能力，實現(xiàn)更好的循環(huán)穩(wěn)定性。?

鈉離子電池：新型輔材開發(fā)除了優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)，電解液的溶質(zhì)配比，關(guān)系著鈉離子的脫溶劑化和鈉離子傳輸，也會對電池性能產(chǎn)生影響。電極/電解液的界面化學調(diào)控（NaPF6為電解質(zhì)+環(huán)醚

電解液添加劑（全氟醚類(硫醚類、胺類或膦類)添加劑）（THF）溶劑新型電解液體系）此外，C-F鍵電負性強，LUMO能級比酯類溶劑低，在低電位下會先還原，形成的SEI的無機成分較多，降低鈉離子在界面處的電荷轉(zhuǎn)移阻抗；同時增大SEI的機械強度，循環(huán)性能提升。R為鹵素取代基(F、Cl)X為氧族雜原子(O、S)；；Y為氮族雜原子(N、P)功能添加劑配比為1～10％wt，酯類電解液在負極形成較厚的SEI膜，導致內(nèi)阻增大。特殊全氟醚類添加劑的加入，可優(yōu)先在表面形成SEI膜，O族或N族雜原子的引入增大電解液潤濕性，成膜均勻且相對更薄。資料來源：Electrode-Electrolyte

Interfacial

Chemistry

Modulation

for

Ultra-High

Rate

Sodium-Ion

Batteries，專利CN115347235

A22｜

領(lǐng)

先

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深

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｜ 目COCONTENTS中

泰錄E所3NT 鈉離子電池，產(chǎn)業(yè)化提速233.鈉離子電池，產(chǎn)業(yè)化提速?

鈉離子電池成本測算層狀氧化物單耗（噸/GWh）單位單價 單位成本（萬元）

（元/Wh）占比聚陰離子型單耗（噸/GWh）單位單價 單位成本（萬元）

（元/Wh）占比層狀金屬氧化物2530噸70.1838%聚陰離子型正極2734噸6.50.1836%硬碳1225噸70.0918%硬碳1313噸70.0919%導電劑101噸40.001%導電劑109噸40.001%正極粘結(jié)劑63噸470.036%正極粘結(jié)劑68噸470.037%負極粘結(jié)劑38噸250.012%負極粘結(jié)劑41噸250.012%電解液1406噸40.0612%電解液1507噸40.0612%隔膜2200萬m220.049%隔膜2377萬m220.0510%鋁箔700噸20.013%鋁箔756噸20.023%其他輔材0.0511%其他輔材0.0510%材料成本合計0.47100%材料成本合計0.49100%目前，鈉離子電池電芯的材料成本在0.45-0.5元/Wh左右，正負極主材占比較高，仍存在較大的降本空間。資料來源：Wind，隆眾資訊，鑫欏鋰電，《有色金屬加工》，吳羽化工官網(wǎng)，佰思格，振華新材公告，中泰證券研究所層狀金屬氧化物電池成本測算聚陰離子型電池成本測算243.鈉離子電池，產(chǎn)業(yè)化提速資料來源：工業(yè)和信息化部官網(wǎng)，國家能源局，各公司公告，中泰證券研究所兩輪車 雅迪應用場景 單位 規(guī)劃愛瑪 愛瑪MAX系列將搭載鈉離子電池動力系統(tǒng)全球電動車銷量達1500萬輛，預計23年幾十萬輛鈉電池電動兩輪車將被推向市場小牛電動低速車中科海鈉寧德時代儲能中科海鈉2023年將推出首款鈉離子兩輪電動車推出全球首輛鈉離子電池電動汽車首創(chuàng)的AB電池系統(tǒng)集成技術(shù)，實現(xiàn)鈉鋰混搭，預計實現(xiàn)200Wh/kg的能量密度，使鈉離子電池應用有望擴展到500公里續(xù)航車型，覆蓋65的市場中科院物理所/中

全球首套1MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng)在山西太原正式投科海鈉 入運營中國能建安徽院中標三峽能源安徽阜陽南部風光儲基地項目儲能系統(tǒng)EPC總承包工程，該項目含30MW/60MWh的鈉離子電池，共設(shè)置9套鈉離子儲能單元全球首款鈉離子電池家用儲能系統(tǒng)正式亮相拉斯維加斯CES展，單個電池包容量在4.8-12.6kWh?

鈉離子電池政策支持及終端應用需求單位 文件 內(nèi)容工信部電池的提案》的

2021年10月12日

將在“十四五”相關(guān)規(guī)劃等政策文件中加強布局，從對《關(guān)于在我國

促進前沿技術(shù)攻關(guān)、完善配套政策、開拓市場應用等大力發(fā)展鈉離子

多方面著手，做好頂層設(shè)計，健全產(chǎn)業(yè)政策，統(tǒng)籌引導鈉離子電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展國家發(fā)展改革委國家能源局

答復 加大關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)力度，推動多元化技術(shù)開發(fā)。2022年10月12日

開展鈉離子電池、新型鋰離子電池、鉛炭電池、液流《 電池、壓縮空氣、氫（氨）儲能、熱（冷）儲能等關(guān)“十四五”新型

鍵核心技術(shù)、裝備和集成優(yōu)化設(shè)計研究，集中攻關(guān)超儲能發(fā)展實施方

導、超級電容等儲能技術(shù)，研發(fā)儲備液態(tài)金屬電池、案》 固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池等新一代高能量密度工信部2022年8月25日見稿）

儲能技術(shù)。 關(guān)于推動能源電

鈉離子電池。聚焦電池低成本和高安全性，加強硬碳子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指

負極材料等正負極材料、電解液等主材和相關(guān)輔材的導意見（征求意

研究，開發(fā)高效模塊化系統(tǒng)集成技術(shù)，加快鈉離子電池技術(shù)突破和規(guī)?；瘧谩９ば挪?/p>

劃的通知》 工信部及國家發(fā)改委出臺多份文件，為鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展，行業(yè)標準化制訂等領(lǐng)域提供了支持與指導意見。2022年7月14日《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印

我國首批鈉離子電池行業(yè)標準《鈉離子電池術(shù)語和詞發(fā)2022年第二批

匯》（2022-1103T-SJ）和《鈉離子電池符號和命名》行業(yè)標準制修訂 （2022-1102T-SJ）計劃正式下達和外文版項目計預計2023年，鈉離子電池先對二輪車市場進行滲透，并具備替代低速車的條件；儲能領(lǐng)域，則先行對MWh基本的中小型工商業(yè)儲能系統(tǒng)和戶儲進行滲透。253.鈉離子電池，產(chǎn)業(yè)化提速公司產(chǎn)能規(guī)劃/GWh描述寧德時代規(guī)劃第二代鈉離子電池，預計在2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈鵬輝能源開發(fā)9kWh鈉離子電池包系統(tǒng)集成技術(shù)，應用于工業(yè)電動車中科海鈉10安徽阜陽一期1GWh產(chǎn)線投產(chǎn)，預計2023年擴產(chǎn)至3-5GWh，2024年擴產(chǎn)產(chǎn)能10GWh以上華陽/中科海鈉11GWh

華陽聯(lián)合中科海鈉打造的鈉離子電芯產(chǎn)線投運多氟多62023年底，河南生產(chǎn)基地預計將建成1

GWh的鈉離子電池產(chǎn)能，廣西生產(chǎn)基地則規(guī)劃于2025年建成5GWh的鈉離子電池產(chǎn)能傳藝科技10鈉離子電池中試線設(shè)備安裝調(diào)試完成并投產(chǎn)，產(chǎn)品單體能量密度150Wh/kg-160Wh/kg，循環(huán)次數(shù)不低于4000次維科技術(shù)/鈉創(chuàng)新能源2在江西維科產(chǎn)業(yè)園建設(shè)鈉電產(chǎn)業(yè)化基地，項目初期擬建2GWh鈉電池生產(chǎn)線，主要面向低速車和儲能市場，于2022年開工建設(shè)，2023年6月實現(xiàn)全面量產(chǎn)眾鈉能源2在鎮(zhèn)江新區(qū)謀劃落地首條硫酸鐵鈉萬噸級正極材料量產(chǎn)基地，計劃于2023年建成與之配套的2GWh電芯產(chǎn)線湖南立方小批量生產(chǎn)鈉離子軟包電池，2023年開始大批量生產(chǎn)目前新規(guī)劃的鈉離子電池產(chǎn)能超過30GWh，此外，如鋰離子三元電池的產(chǎn)線和鈉離子的產(chǎn)線設(shè)備可以兼容，重置成本較低。資料來源：各公司公告，各公司官網(wǎng)，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈與標準發(fā)展論壇，中泰證券研究所?

鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進程國內(nèi)鈉離子電池產(chǎn)能規(guī)劃情況263.鈉離子電池，產(chǎn)業(yè)化提速資料來源：各公司公告，國家專利局，中泰證券研究所容百科技 36000物、聚陰離子電材料年出貨達成10萬噸鈉創(chuàng)新能源層狀金屬氧化物3000 今年擬完成3000噸正極材料和5000噸電解液的投產(chǎn)。預計在未來的3-5年內(nèi)，公司分期建設(shè)8萬噸正極材料和配套電解液生產(chǎn)線邦普循環(huán)普魯士藍類600 邦普二廠現(xiàn)有磷酸鐵車間內(nèi)1條生產(chǎn)線改造成鈉離子電池正極材料中試線，年產(chǎn)中試產(chǎn)品電池級鈉離子正極材料600噸珈鈉能源聚陰離子百噸級的中試線，預計2023年4月實現(xiàn)中試線產(chǎn)品穩(wěn)定輸出美聯(lián)新材普魯士白2022年，與七彩化學簽署《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，擬共同投資25億元建設(shè)年產(chǎn)18

萬噸電池級普魯士藍（白）項目，擬分三期建設(shè)，一\二、三期分別擬建1\5\12萬噸生產(chǎn)裝置，一期于2023年底建成投產(chǎn)振華新材層狀金屬氧化物規(guī)劃建設(shè)年產(chǎn)10萬噸正極材料產(chǎn)能，兼容鈉離子電池正極材料生產(chǎn)?

鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進程國內(nèi)鈉離子正極材料產(chǎn)能情況（噸）公司名稱 負極種類 2023E 布局情況錳鐵普魯士白、層狀氧化 規(guī)劃23年鈉電層狀氧化物材料產(chǎn)能達成3.6萬噸/年；規(guī)劃25年鈉當升科技普魯士化合物、層狀金屬氧化物眾鈉能源聚陰離子型鐵基材料與碳基復合材料（硫酸鐵鈉）目前眾鈉已經(jīng)建成硫酸鐵鈉系正極材料量產(chǎn)線，并計劃于2023年年內(nèi)建成與之配套的2GWh電芯產(chǎn)線格林美層狀金屬氧化物、普魯士白專利布局中偉股份 鈉電前驅(qū)體 鈉電池前驅(qū)體材料中試車間已建造完成預計2023年形成萬噸級規(guī)模的鈉離子電池正極產(chǎn)能，其中僅容百，鈉創(chuàng)，美聯(lián)新材遠期規(guī)劃近30萬噸正極產(chǎn)能，滿足近115GWh的電池裝機需求。273.鈉離子電池，產(chǎn)業(yè)化提速?

鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進程國內(nèi)鈉離子負極材料產(chǎn)能情況（噸）國內(nèi)主要負極制造商均已開始布局，目前形成千噸級規(guī)模的鈉離子電池負極產(chǎn)能。資料來源：各公司公告，中泰證券研究所2000到1萬噸，2025年擴到5萬噸貝特瑞硬碳具備產(chǎn)業(yè)化能力，實現(xiàn)噸級以上訂單，正在建設(shè)硬碳量產(chǎn)線杉杉股份硬碳擁有硬碳方面的技術(shù)積累和量產(chǎn)能力珈鈉能源硬碳第一代低成本生物質(zhì)硬碳負極材料，比容量為

280mAh/g

左右；經(jīng)過除雜的第二代硬碳負極材料，比容量在330mAh/g

左右；第三代高端定制硬碳負極材料，比容量可達

400mAh/g

左右翔豐華硬碳高性能硬碳負極材料，客戶驗證階段中科電氣硬碳現(xiàn)有石墨類負極材料生產(chǎn)的部分產(chǎn)能可以共用公司名稱 負極種類 2023E 布局情況中科海鈉硬碳/軟碳2000兩個千噸級的正負極材料產(chǎn)線，產(chǎn)線調(diào)試佰思格硬碳完成2000噸鈉離子電池硬碳負極材料的設(shè)備安裝和生產(chǎn)，計劃2023年擴28｜

領(lǐng)

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深

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｜ 目COCONTENTS中

泰錄E所4NT 投資建議4.投資建議?

關(guān)注傳統(tǒng)鋰電正極材料主要玩家：容百科技、振華新材、當升科技突破材料局限：振華新材單晶化正極材料；當升科技層狀氧化物新產(chǎn)品單晶材料無晶界，避免了循環(huán)過程晶界開裂、顆粒破碎，內(nèi)部排列具各向同性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定更高；同時也更適配高壓體系，使更多離子脫嵌，進一步提高能量密度振華新材單晶正極Na1+aNi1-x-y-z-cMnxFeyMzNcO2粉末壓實密度2

.8-4

.2g/cm3D50粒徑2

.5-12

.0μm。通過特殊微晶結(jié)構(gòu)前驅(qū)體，結(jié)合多原子摻雜進行修飾，形成有特殊外殼包裹的核狀結(jié)構(gòu)層狀金屬氧化物，在生產(chǎn)過程中通過煅燒工藝調(diào)節(jié)晶相，提高材料循環(huán)穩(wěn)定性。當升科技SNFM-K3鈉離子正極材料比容量177.2mAh/g@0.1C首次充電效率91.3%29資料來源：專利

CN115275186

A，當升科技產(chǎn)品發(fā)布會，中泰證券研究所4.投資建議?

關(guān)注傳統(tǒng)鋰電正極材料主要玩家：容百科技、振華新材、當升科技突破工藝限制：容百科技普魯士藍類化合物的正極漿料傳統(tǒng)方法制備普魯士藍類正極材料粉末，由于顆粒粒徑小、比表面積大、以及表面吉布斯自由能大，容易出現(xiàn)團聚問題，通過機械、離心手段難以形成材料均勻分散的漿料。容百普魯士藍類正極漿料制備工藝正極漿料涂布極片后的CCD圖，無明顯團聚團聚現(xiàn)象工藝直接采取普魯士藍類化合物的溶液（對固含量進行調(diào)控），加入粘接劑、導電劑等輔料形成漿料（固含20％-60％），活性材料分散均勻，團聚現(xiàn)象得以解決。省去了沉淀、過濾以及干燥等工序，生產(chǎn)效率大大提升。30資料來源：專利CN

115275186

A4.投資建議?

關(guān)注電池研發(fā)巨頭：寧德時代解決行業(yè)痛點：普魯士藍除結(jié)晶水；電池集成解決方案