鈉電池深度：吐故“鈉”新分庭抗“鋰”20230305 -天風(fēng)證券

告|行業(yè)深度研究設(shè)備2023年03月05日分庭抗“鋰”SACS10520080009后的信息披露和免責(zé)申明行業(yè)評級：強(qiáng)于大市(維持評級)上次評級：強(qiáng)于大市1摘要 (1)中短期來看：碳酸鋰供不應(yīng)求，價格位居高位，帶動電池成本大幅上升；中長期看：鋰資源儲備量相對較少，我國鋰電池產(chǎn)量占全球60-70%，長期碳酸鋰供給緊平衡，且鹽湖提鋰等開采成本相對較高，中長期鋰價難以回到10萬元以下的低點(diǎn)；(2)碳酸鋰是電池成本的負(fù)擔(dān)，因此亟需其他電池作為鋰電的有效補(bǔ)充。鈉電的綜合性能與鋰電最為接近，且材料理論成本較低，中長期較鋰電池均有一定的成本優(yōu)勢。 望在100GWh上下。重點(diǎn)關(guān)注標(biāo)的 閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明2文之后的信息披露和免責(zé)申明31鋰電一家獨(dú)大，亟需鈉電PlanB制衡中長期成本顯著資料來源：中國地質(zhì)調(diào)查局(2021)，中國知網(wǎng)《中國鋰資源的主要類型、分布和開發(fā)利用現(xiàn)狀:評述和展望》王核等，天風(fēng)證券研究所4儲量有限鋰資源稀缺且分布不均，價格寡頭壟斷，易受地緣政治性影響。二十七位，從資源總量來看其實(shí)并不稀缺，但受開采條件和提鋰技術(shù)的影響,許多估算的資源量無法轉(zhuǎn)化為儲量,如全球已知最大的烏尤尼鹽湖(Uyuni)鋰礦床由于沒有經(jīng)濟(jì)可行的鋰鹽提取方法,其中大量的鋰資源量無法計入儲量。洋洲(8%)、亞洲(7%)、歐洲(7%)和非洲(5%)則分布較少。圖：全球鋰礦(碳酸鋰)資源量分布(2020)圖：全球鋰礦(碳酸鋰)儲量分布(2020).18%.66%71%剛果(金)剛果(金)注：資源量不包含儲量%2.88%41.06%.44%剛果(金)津巴布韋阿根廷加拿大資料來源：Wind，天風(fēng)證券研究所517年1月17年3月17年5月17年7月17年9月17年11月18年1月18年3月18年5月18年7月18年9月18年11月19年1月19年3月19年5月1917年1月17年3月17年5月17年7月17年9月17年11月18年1月18年3月18年5月18年7月18年9月18年11月19年1月19年3月19年5月19年7月19年9月19年11月20年1月20年3月20年5月20年7月20年9月20年11月21年1月21年3月21年5月21年7月21年9月21年11月22年1月22年3月22年5月22年7月22年9月22年11月23年1月00圖：電池級碳酸鋰:99.5%價格一年內(nèi)增長10倍(單位：萬元/噸)價格易受地緣政治性影響：基于當(dāng)前鋰資源集中壟斷的情況，我們預(yù)計未來鋰價不僅會由實(shí)際市場供需決定，更易受到國際政治66究所業(yè)安全的威脅不容忽視。我國的鋰資源但現(xiàn)實(shí)是我國80%的鋰資源供應(yīng)依賴進(jìn)口(澳洲鋰礦和南美鹽湖等地)，是全球鋰資源第一進(jìn)口國。主要鋰礦床分布圖7，中科海納公眾號，天風(fēng)證券研究所7類/℃密度/g·cm-1態(tài)變化A成本(碳酸鹽)/元·噸-1標(biāo)準(zhǔn)電極電勢/V理論容量(金屬)/mAh·g-1理論容量(ACoO2)/mAh·g-1“鈉”新吐故，制衡鋰電最優(yōu)PlanB——鋰鈉同族，化學(xué)性質(zhì)接近的工廠改動就能直接進(jìn)行鈉電池生產(chǎn)。發(fā)電原理示意圖電池工作原理示意圖表：鈉、鋰元素主要性能對比資料來源：中國知網(wǎng)《抽水蓄能與電化學(xué)儲能聯(lián)合參與電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制技術(shù)研究》和婧，國家能源局，第一電動汽車網(wǎng)公眾號，天風(fēng)證券研究所8“鈉”新吐故，制衡鋰電最優(yōu)PlanB——其他類型電池難堪大任明顯的液流電池和鈉硫電池等類別。自2022年6月29日國家能源局在《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2022年版)(征求意用三元鋰電池、鈉硫電池”之后，液流電池的關(guān)注度上升，但該類電池初始投anB表：四種電化學(xué)儲能電池的比較鋰離子電池鈉硫電池鉛酸電池液流電池kgkg循環(huán)次數(shù)(次)循環(huán)壽命(年)KWh資料來源：中國知網(wǎng)《鈉離子電池爭雄》武魏楠，天風(fēng)證券研究所9“鈉”新吐故，制衡鋰電最優(yōu)PlanB——鈉電池在低溫、安全性方面具備優(yōu)勢kWhkg低溫表現(xiàn)方面，相比于鋰離子電池-20℃到60℃的工作溫度區(qū)間，鈉離子電池可以在-40℃到50℃的溫度區(qū)間正常工作，-20℃。表：三種短時儲能電池的性能比較鉛酸電池磷酸鐵鋰電池電池鈉離子電池高高差優(yōu)差差優(yōu)差差優(yōu)車電動車車能資料來源：Wind，中國知網(wǎng)《鈉離子電池:儲能電池的一種新選擇》李慧等，天風(fēng)證券研究所1017年1月17年3月17年5月17年7月17年9月017年11月18年1月18年17年1月17年3月17年5月17年7月17年9月017年11月18年1月18年3月18年5月18年7月18年9月018年11月19年1月19年3月19年5月19年7月19年9月019年11月20年1月20年3月20年5月20年7月20年9月020年11月21年1月21年3月21年5月21年7月21年9月021年11月22年1月22年3月22年5月22年7月“鈉”新吐故，制衡鋰電最優(yōu)PlanB——鈉電中長期成本優(yōu)勢顯著圖：純堿(碳酸鈉)價格大幅低于碳酸鋰價格(萬元/噸)00露和免責(zé)申明112正負(fù)極較為關(guān)鍵，材料工藝仍需進(jìn)步等，告，天風(fēng)證券研究所正極材料：多路線推進(jìn)，層狀氧化物有望率先落地電。藍(lán)類化合物及聚陰離子型化合物。每種類型在危險;聚陰離子型化合物容量較低，導(dǎo)電性也較差。性能優(yōu)劣對比注：電池能量密度=比容量*壓實(shí)密度*電壓水平Mn制備及摻雜改性研究》李航、《富鈉普魯士藍(lán)類正極材料的合成及其電化學(xué)性能研究》賀順利、《鈉離子電池正極材料普魯士藍(lán)的合成及性能研究》張鵬，天風(fēng)證券研究所正極材料-層狀金屬氧化物：綜合性能佳，有望率先產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用MnFeCr共邊的八面體過渡金屬氧層和鈉離子層堆垛而成。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為四種，分別為P2相、P3相、O2相和O3相(字母“P”代表了鈉離子在其中的氧配位環(huán)境為三棱柱配位，“O”代表其中的氧配位環(huán)境為八面體配位)，其中，P2相與O3相是最為常見的兩種鈉離子層狀狀材料結(jié)構(gòu)圖及鈉離子脫嵌的相變過程正極材料-層狀金屬氧化物：綜合性能佳，有望率先產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用層狀氧化物中，銅基(銅鐵錳)和鎳基(鎳鐵錳)是目前較有應(yīng)用前景的兩種技術(shù)路線。表：層狀氧化物代表企業(yè)、產(chǎn)品信息及布局進(jìn)展公司名稱產(chǎn)品信息布局進(jìn)展容百科技發(fā)布三款層狀氧化物產(chǎn)品，能量密度100Wh/kg-200Wh/kg，可用于二輪車和小動力初步具備量產(chǎn)能力，已送電池廠測評；2022年鈉電正極產(chǎn)能約1.5萬噸/年；規(guī)劃2023年鈉電材料月出貨千噸以上，層狀氧化物產(chǎn)能3.6萬噸/年；規(guī)劃2025年鈉電材料月產(chǎn)萬噸級、年出貨10萬噸、市場占比達(dá)10%以上。當(dāng)升科技采用特殊微晶結(jié)構(gòu)前驅(qū)體以及材料結(jié)構(gòu)調(diào)控解決了關(guān)鍵技術(shù)177.2mAh/g、首效倍率達(dá)到91.3%的突破目前已完成工藝定型并向國內(nèi)大客戶送樣，產(chǎn)品性能指標(biāo)優(yōu)于市場同類產(chǎn)品，預(yù)計2023-2024年量產(chǎn)。振華新材能量密度120-130Wh/kg；循環(huán)次數(shù)2000-4000次；溫和放點(diǎn)CpH離鈉的特性2022年4月推出第一代層狀氧化物鈉電正極材料，迅速完成向行業(yè)內(nèi)主流客戶送樣及噸級出貨；2022年6月推出第二代產(chǎn)品，降低了游離鈉的同時提高了材料比容量。截至2022年9月末，已得到部分下游客戶認(rèn)可，累計送樣0.6804噸、銷售5.35噸，實(shí)現(xiàn)噸級產(chǎn)出并銷售。傳藝科技前期公告正極克容量140mAh/g，單體電芯145Wh/Kg，循環(huán)次數(shù)4000次，大于88%的容量保持率?，F(xiàn)各指標(biāo)已提升前期公告進(jìn)度為2022年底前中試線投產(chǎn)，2023年2GWh產(chǎn)線投產(chǎn)。中科海鈉正極克容量130mAh/g，負(fù)極克容量300mAh/g；電壓3V；100%換電深度循環(huán)次數(shù)5000次2022年一期年產(chǎn)2000噸正負(fù)極材料產(chǎn)線已建成，預(yù)計2023年完成二期2萬噸正極、1萬噸負(fù)極材料產(chǎn)線投建；2024年完成10萬噸正極、5萬噸負(fù)極材料線項(xiàng)目建設(shè)。鈉創(chuàng)新能源中偉股份2020年專利CN108539141B：首次充電比容量可達(dá)186.1mAh/g，首次放電比容量可高達(dá)166.6mAh/g，在1C倍率下循環(huán)50次以后其容量保持率最高可達(dá)92.9%/2022年10月，鈉創(chuàng)“年產(chǎn)4萬噸鈉離子正極材料項(xiàng)目”(一期)正式投產(chǎn)。預(yù)計在未來的3-5年內(nèi)，公司將分期建設(shè)8萬噸正極材料和配套電解液生產(chǎn)線。正在積極部署50000平米萬噸級正極材料量產(chǎn)基地，為2023年布局GWh級產(chǎn)能打下基礎(chǔ)。鈉系前軀體有2-3家客戶，已完成主流客戶的送樣，預(yù)計2023年上半年可實(shí)現(xiàn)批量供貨，23H1產(chǎn)能100噸級；23H2產(chǎn)能1000噸級。中國知網(wǎng)《鈉離子電池關(guān)鍵材料研究及工程化探索進(jìn)展》黨榮彬等，企知道專利數(shù)據(jù)庫，起點(diǎn)鋰電、艾邦儲能與充電、中國能源報公眾號，各中科海納官網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所庫，天風(fēng)證券研究所15正極材料-層狀金屬氧化物目前需關(guān)注的痛點(diǎn)：不可逆容量損失、易吸水受潮 (1)晶格扭曲及相變的產(chǎn)生，導(dǎo)致不可逆的容量損失，惡化循環(huán)性能。由于層狀結(jié)構(gòu)氧化物通常為過渡金屬元素與周圍六個氧形成的MOMONaO這些結(jié)構(gòu)在少量的變價金屬以達(dá)到改善材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性目的，如振華新材專利CN114975982A，鈉創(chuàng)新能源CN114005969A等。 表：提升層狀氧化物性能的相關(guān)專利公司名稱層狀氧化物路線專利情況振華新材CN114975982A：一種鈉離子電池正極材料及制法和應(yīng)用(2022.8.30)本發(fā)明人經(jīng)過大量的研發(fā)發(fā)現(xiàn)，提高摻雜元素的量或多元素協(xié)同摻雜對于穩(wěn)定材料的晶體結(jié)構(gòu)，降低正極材料表面的殘堿，減少鈉離子電池充放電過程中晶格扭曲，抑制相變效果顯著。鈉創(chuàng)新能源中科海鈉CN114005969A：一種金屬離子摻雜的改性鈉離子材料及其制備方法與應(yīng)用(2022.2.1)NaNixFeyMnzO2，其中x+y+z＝1。本發(fā)明通過將金屬離子成功摻雜至晶格內(nèi)且對正極材料原有的晶體結(jié)構(gòu)無任何影響，電池的循環(huán)性能、容量都有顯著地提升。CN113889603A：一種鈉離子電池正極材料及其制備方法(2022.1.4)發(fā)明通過在合成鈉離子正極材料過程中摻入鉀離子，提高鈉離子電池正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。CN111370664B：降低鈉離子電池層狀正極材料表面殘堿含量的方法及應(yīng)用(2022.4.29)在溫度恒定的條件下，向氣氛回轉(zhuǎn)爐中通入易揮發(fā)酸性氣體1小時-5小時，通過易揮發(fā)酸性氣體去除鈉離子電池層狀正極材料的表面殘堿，降至室溫后得到降低表面殘堿后的層狀正極材料。O翔，《富鈉普魯士藍(lán)類正極材料的合成及其電化學(xué)性能研究》賀順利，《鈉離子電池碳負(fù)極材料的制備及儲鈉性能研究》李旭升，天風(fēng)證券研究所正極材料-普魯士藍(lán)類化合物：理論容量高，成本低，間隙水問題需解決普魯士藍(lán)類正極材料(AxMa[Mb(CN)6]1?y·□y·nH2O(0≤x≤2，0≤y<1)，其中A為堿金屬離子；Ma和Mb為不同配位環(huán)境的利用M3+/M2+和Fe3+/Fe2+氧化還原電對，最多可以實(shí)現(xiàn)兩個Na+的有序脫出/嵌入，對應(yīng)理論比容量達(dá)到170mAh/g(以NaFe[Fe(CN)6]為例)。普魯士藍(lán)的“苦惱”：空位和間隙水導(dǎo)致電化學(xué)性能惡化。普魯士藍(lán)類化合物在合成過程中易形成[Fe(CN)6]4-空位和間隙水，形。物框架結(jié)構(gòu)示意圖正極材料-聚陰離子化合物：成本低、循環(huán)好，有望應(yīng)用于中遠(yuǎn)期儲能市場體和過渡金屬離子多面體通過強(qiáng)共價鍵連接形成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的化合物，鈉離子占據(jù)其中的通道位置。目前一系列包括磷酸根和氟磷酸根在內(nèi)的聚陰離子化合物在鈉離子電池中得到了廣泛的研究，也取得了許多顯著和重要的進(jìn)展。然而聚陰離子化合物存在的一些。 (1)降釩是聚陰離子研究的重點(diǎn)方向之一。2021年武漢大學(xué)曹余良(珈鈉能源創(chuàng)始人)團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出最高可逆放電容量(0.2C時為110.9mAhg-1)和最佳倍率性能(100C時為52mAhg-1)的無釩磷酸鹽材料——Na4Fe2.91(PO4)2(P2O7)，該材料屬于鐵基磷酸鹽圖：釩價遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鐵、錳價格(萬元/噸)8642021年6月21年7月21年8月21年9月021年10月021年11月021年12月22年1月22年2月22年3月22年4月22年5月22年6月22年7月22年8月22年9月二氧化錳:錳酸鋰型(國產(chǎn))五氧化二釩:98%(國產(chǎn))鐵礦石(國產(chǎn)礦)表：磷酸釩傳統(tǒng)鈉合成工藝的優(yōu)缺點(diǎn)對比制備方法可控、成本低、操作過程簡模工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)勢率性能能法間實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物之間分的混合，前驅(qū)體在發(fā)生化學(xué)NVP的形貌為均勻的球狀顆粒(粒徑為0.5~1.5μm)、比表面積大期到粉體需時間和能工業(yè)化生產(chǎn)具有晶粒生長完全、粒徑小(一般在200nm左右)、顆粒二次生長減少、可以實(shí)現(xiàn)多種形貌調(diào)控等可以提供連續(xù)電子/離子遷提高離子遷移率產(chǎn)量較低庫，天風(fēng)證券研究所18鈉能源專利鈉能源專利CN115020681A性能數(shù)據(jù)正極材料-聚陰離子化合物：硫酸鹽系列打開中長期降本空間 (2)降釩之外，硫酸鹽探索(眾鈉能源)為聚陰離子降本提供新思路。利“CN115020681A：一種碳包裹的硫酸鐵鈉正極材料及其制備方法”和專利“CN114267838A：一種鈉離子電池復(fù)合正極材料作性能不佳等問題。鈉能源專利CN114267838A性能數(shù)據(jù)《鈉離子電池關(guān)鍵材料研究及工程化探索進(jìn)展》黨榮彬等，《鈉離子電池碳基負(fù)極材料研究進(jìn)展》蔡旭萍等，《鈉離子電池正負(fù)極材料研究新等，天風(fēng)證券研究所負(fù)極材料：傳統(tǒng)石墨負(fù)極儲鈉能力差，硬碳/軟碳是相對更理想的鈉電負(fù)極材料理想的鈉離子電池負(fù)極材料應(yīng)當(dāng)盡量滿足：1)工作電壓低；2)比容量高；3)首周庫侖效率高；4)壓實(shí)密度高；5)電子和離好、石墨類材料、無定形碳材料(軟硬碳)、納米碳材料。、硬碳和石墨的微觀結(jié)構(gòu)與儲鈉表現(xiàn)負(fù)極材料：硬碳高性能與軟碳低成本，魚和熊掌不可兼得廣闊的應(yīng)用前景。成表：軟硬碳性能對比硬碳碳觀結(jié)構(gòu)c軸方向上的碳片層堆積較少且整體呈現(xiàn)容納活性離子以進(jìn)行電化學(xué)儲能。序-長程無序的堆積特點(diǎn)，因而是鈉行為電勢低的優(yōu)勢。倍率保持率。高低性低高、氧化瀝青主要為石油系或煤系的焦碳以及將富含稠環(huán)芳烴化合物(煤瀝青、石油瀝青或中間相瀝青等)碳化后的產(chǎn)物高低晗等，《鈉離子電池碳基負(fù)極材料研究進(jìn)展》蔡旭萍等，天風(fēng)證券研究所負(fù)極材料-硬碳：前驅(qū)體來源廣，樹脂基成本高/瀝青基制備難度大，非目前主流方向硬碳材料的制備通常是通過熱解各種含碳前驅(qū)體得到的，前驅(qū)體的不同會導(dǎo)致硬碳材料電化學(xué)性能的差別，我們認(rèn)為前驅(qū)體材料。意圖圖：酚醛樹脂價格走勢圖(元/噸)12150.0012100.0012050.0012000.0011950.0011900.0011850.00硬碳材料的制法和硬碳材料及鈉離子電池》，《鋰離子電池硬碳負(fù)極材料的研究進(jìn)展》李玉龍等，《鈉離子電池?zé)o定形碳負(fù)極材料研究》孟負(fù)極材料-硬碳：生物質(zhì)基是目前研究重點(diǎn)，秸稈、毛竹等有望批量應(yīng)用的硬碳前驅(qū)體。常見的生物質(zhì)包括木質(zhì)纖維素類(喬木類、秸稈類、干質(zhì)果殼類)和多糖淀粉類(種子類)等，椰子殼和秸稈則型的兩種生物質(zhì)材料。的可逆比容量及長循環(huán)壽命，可逆比容量為305mAh/g，首次庫倫效Ag、灰分含：一方面其性能同樣優(yōu)秀，秸稈中含有大量的氧和微量的氮，富氧官能團(tuán)可以產(chǎn)生更多的電化學(xué)活性位點(diǎn)，一定量的氮CmAh/g的比容量，即使是在5C的高電流密度下循環(huán)2000次，仍擁有105mA·h/g的比容量，表明該材料具有非常出色的循環(huán)穩(wěn)定性和優(yōu)異的電子傳輸能力，在較長的充放電周期中仍能保持穩(wěn)定的比容量。另一方面秸稈產(chǎn)量?生物質(zhì)雖然是一種優(yōu)質(zhì)碳的來源，但各種生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致衍生的硬碳的性能之間存在巨大差異；且存在大量無機(jī)雜質(zhì)，需SEMaSEM照片(b)和HRTEM片(c)NP摻雜碳片的示意圖材料研究進(jìn)展》肖高等，《鋰離子電池硬碳負(fù)極材料的研究進(jìn)展》李玉龍等，《椰殼基硬炭作為鈉離子和鉀AsustainableroutefromcornstalkscaiQin資料來源：《鈉離子電池硬炭負(fù)極材料的研究進(jìn)展》張麗君等，《鈉離子電池硬碳負(fù)極材料研究進(jìn)展》劉飛等，智譜投研公眾號，天風(fēng)證券研究所23負(fù)極材料-硬碳：首次庫倫效率和倍率性能是核心參數(shù)指標(biāo)程中發(fā)生了大量的不可逆反應(yīng)，其中主要包括再循環(huán)過程中電解液分解形成電解質(zhì)界面膜(SEI)對部分鈉離子的消耗和由高比表：硬碳負(fù)極主流廠商布局情況司狀主要技術(shù)路線產(chǎn)線情況物質(zhì)基格物質(zhì)基，有擴(kuò)產(chǎn)計劃生物質(zhì)基、瀝青基百噸級，有擴(kuò)產(chǎn)計劃杉杉股份生物質(zhì)基、瀝青基脂基-華物質(zhì)基-鈉能源物質(zhì)基-股份物質(zhì)基可利用活性炭產(chǎn)線森炭業(yè)物質(zhì)基可利用活性炭產(chǎn)線究所負(fù)極材料-軟碳：儲鈉比容量較低，中科院無煙煤技術(shù)賦予軟碳負(fù)極新前景雜來增加其層間距、提高電導(dǎo)率和缺提升料。不同于來自于瀝青的軟碳材CuWhkg1C充放電倍率下容量保持率為80%。表：軟碳負(fù)極的研究進(jìn)展及性能參數(shù)研究者年份發(fā)現(xiàn)與進(jìn)展Doeff1993首次以石油焦為碳源熱解制備軟碳負(fù)極材料，并發(fā)現(xiàn)采用乙醚作為電解液溶劑時可有效提高儲鈉性能。2016將軟碳與硬碳相復(fù)合，并加入酚醛樹脂，顯示出88%的首次庫倫效率；后選取儲量豐富、成本低廉的無煙煤作為碳源，表現(xiàn)出良好的市場前景。Miao2017利用煤焦油瀝青與磷酸混合熱解，成功制備出磷摻雜軟碳材料。有效提高材料的儲鈉容量，當(dāng)測試條件為100mAg-1時呈現(xiàn)出251mAhg-1的比容量，在充放電200次其容量保持率可達(dá)到80.1%。2018在瀝青基軟碳制備過程中，采用預(yù)氧化策略抑制材料石墨化，其可逆比容量由改性前的94mAhg-1提高至300.6mAhg-1，顯示出88.6%的高首次庫倫效率。資料來源：中國知網(wǎng)《鈉離子電池有機(jī)電解液的性能優(yōu)化研究》胡安準(zhǔn)、《有機(jī)電解液在鈉離子電池中的研究進(jìn)展》張福明等，豐山集團(tuán)公告，天風(fēng)證券研究所25有機(jī)水系液體電解液離子固液復(fù)合電解液固體電解液醚類酯類固體聚合物無機(jī)固體有機(jī)水系液體電解液離子固液復(fù)合電解液固體電解液醚類酯類固體聚合物無機(jī)固體的作用，在很大程度上決定了電池的工作機(jī)制，影響合電解液和固體電解液三大類。其中液體電解液又分為有機(jī)液體電解液、水系電解解液技術(shù)路線分類總覽鈉鈉離子電池池實(shí)際應(yīng)用中較有前景的其高成本和高粘度阻礙了際應(yīng)用。電解液與固體電解液有較強(qiáng)的安全性，但存在電導(dǎo)，但是其離子電導(dǎo)率體電解液具有不易進(jìn)展》張福明等，天風(fēng)證券研究所電解液-溶劑：碳酸酯類為主，多種溶劑混合使用電池充放電過程中不與正負(fù)極材料發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，穩(wěn)定性好；(2)具有較小的粘度和較高的介電常數(shù)，以保證鈉鹽有足夠的溶解度，保證較高的電導(dǎo)率；(3)熔點(diǎn)要低(-40℃以下)，沸點(diǎn)要高(150℃以上)，以保證較寬的液程，以使鈉離子電池有較寬的工作溫度范圍和良好的高低溫性能；(4)與正負(fù)極材料有很好的相容性。碳酸酯類溶劑憑借其較低的價格，較高的電導(dǎo)率以及較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用。包括環(huán)狀碳酸酯溶劑如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和鏈狀碳酸酯溶劑如碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。在所有的酯類溶劑中，EC具有較高的介電常數(shù)是最重要的溶劑之一，但是由于其熔點(diǎn)較高(36.4℃)，在室溫下是固體狀態(tài)限制了其單獨(dú)作為溶劑使用，通常與其他有機(jī)溶劑(如PC/DEC/DMC/EMC)混合使用來改善電解液的離子電導(dǎo)率、黏度、電化學(xué)穩(wěn)定性。相比于SEI醚類溶劑可在負(fù)極表面形成薄而穩(wěn)定的SEI膜，提升倍率性能。由于在陽極上鈍化能力差，在超過4V以上的工作電壓下不穩(wěn)定，更穩(wěn)定的SEI膜，具有更高的首次庫侖效率。醚類溶劑通常根據(jù)含有氧原子數(shù)目和鏈長分為1,3－二氧戊環(huán)(DOL)、乙二醇二甲醚(DME)、二乙二醇二甲醚(Diglyme)和四乙二醇二甲醚(Triglyme)4種。由于過薄的SEI膜不能有效抵擋長期循環(huán)過程表：常用溶劑的物化性能熔點(diǎn)Tm／C沸點(diǎn)Tb／C介電常數(shù)(25C)粘度(25C)電導(dǎo)率高，熱穩(wěn)形成過厚的SEI膜，降低iglyme--成薄而穩(wěn)定差》胡安準(zhǔn)，天風(fēng)證券研究所電解液-溶質(zhì)：性能存在缺陷，六氟磷酸鈉生產(chǎn)技術(shù)需進(jìn)一步開發(fā)容量和安全性。在選擇鈉鹽時應(yīng)該注意以下幾個原則:(1)本身的物化性能包括黏度、電導(dǎo)率、熱穩(wěn)定性等優(yōu)異；(2)與溶劑混合后對電極的兼表：鋰離子電池、鈉離子電池常用溶質(zhì)對比鋰電池常用溶質(zhì)鈉電池常用溶質(zhì)具有較好的抗氧化性能和良好的鋁即使在室溫下也會發(fā)生分解削弱SEI膜LiBF耐高低溫性能優(yōu)異；但電導(dǎo)率低，常溫性能差NaBF4電導(dǎo)率較低氧化性，容易引發(fā)安全問題成膜性好；但會生成有電極會使其具有較高的容量和較高有較高熱穩(wěn)定性，但溶解度8電解液-溶質(zhì)：性能存在缺陷，六氟磷酸鈉生產(chǎn)技術(shù)需進(jìn)一步開發(fā) (NaBF4,NaBOB等)以及其他鈉鹽(NaCLO4等)三條路線。NaPF6除了本質(zhì)的安全問題外，綜合性能最佳，是目前較為常用的 (1)NaPF6熱穩(wěn)定性強(qiáng)，具有較高的電導(dǎo)率，在300℃時幾乎沒有安全損失，但NaPF6對水很敏感，容易產(chǎn)生高度腐蝕性的氫氟酸(HF)與SEI膜的堿性成分反應(yīng)，產(chǎn)生有害氣體來削弱剛性SEI膜；含氟磺酰基團(tuán)的鈉鹽(NaTFSI，NaFSI等)雖然具有較高的 (2)NaBF4是常見的含硼鈉鹽，但受制于電導(dǎo)率的限制，應(yīng)用較少。NaBOB是一種新型環(huán)保鈉鹽，具有較高熱穩(wěn)定性，但受制于應(yīng)用。 (3)NaCLO4應(yīng)用于碳質(zhì)電極會使其具有較高的容量和較高的庫侖效率，但NaCLO4難于干燥且易制爆。表：不同鈉鹽的化學(xué)性能、優(yōu)勢和缺陷稱相對分子質(zhì)量鹽/穩(wěn)定性強(qiáng)，具有較高的電導(dǎo)率較高的熱穩(wěn)定性和無毒對水很敏感，容易產(chǎn)生高度腐蝕性的氫氟酸(HF)與SEI膜的堿性成分反其陰離子對鋁箔集流體具有腐蝕作用鹽//新型環(huán)保鈉鹽，具有較高熱穩(wěn)定性小鹽應(yīng)用于碳質(zhì)電極會使其具有較高的容庫侖效率NaCLO制爆29電解液-溶質(zhì)：性能存在缺陷，六氟磷酸鈉生產(chǎn)技術(shù)需進(jìn)一步開發(fā)主要有六氟磷酸鈉(NaPF6)、高氯酸鈉(NaClO4)和雙三氟甲烷磺酰亞胺鈉(NaTFSI)等，但它們都存在一定的缺陷，難以滿足高性能鈉離子電池的需求。要提高鈉離子電池的性能，除了使用添加劑(如表：高性能鈉鹽性質(zhì)窗口寬、與鋁集流體相容性好等特點(diǎn)SEI正極材料有良好的兼望代替NaPF6和NaClO4在非水箔的腐蝕，為解決鋁腐蝕問題表：部分公司產(chǎn)能規(guī)劃概覽商業(yè)化量產(chǎn)，具備1000噸左右產(chǎn)資建設(shè)250噸鈉離子電池材料項(xiàng)目噸六氟磷酸鈉鈉離子電解液項(xiàng)目設(shè)備中國知網(wǎng)《鈉離子電池有機(jī)電解液的性能優(yōu)化研究》胡安準(zhǔn)，天風(fēng)證券研究所30電解液-添加劑：提升生產(chǎn)工藝，有望進(jìn)一步降本學(xué)性能。按作用類型的不同可以分為：成膜添。添加劑主要有：氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、亞硫酸乙烯酯(ES)和丁二酸二甲酯(DMS)等。據(jù)鈉離子電池中VC添加劑含量對電池性能的影響研究數(shù)據(jù)，VC添加劑用量不宜過低和過高，用量低時效果不顯著，用量過多則會導(dǎo)致形成過厚的SEI膜，降低電池首效。加安全性能。阻燃添加劑一般是含氟和燃的作用。實(shí)際應(yīng)用中更多是用阻燃溶劑配制電解液，來實(shí)現(xiàn)更好的阻燃效果；過充保護(hù)添加劑主要是某些可以在高電壓下發(fā)生。研究表明以NaPF6＋EC／DEC作為基體電解液，使用3%的聯(lián)苯(BP)添加劑后，氧化電位由4.7V降至4.3V，消耗了過充時產(chǎn)生的電表：主要添加劑的工作原理理加劑的LUMO能級低于電解液中有機(jī)溶劑的LUMO能級，成膜添加劑會在溶劑分子之前發(fā)生還SEI，抑制溶劑分解，提升電池的性能。溫時能夠生成游離的含磷和含氟自由基，這些自由基會清加劑劑是保護(hù)電池安全使用的重要角色，主要是某些可以在高電壓下發(fā)生電聚合或氧化還原本質(zhì)上還是過充添加劑自身發(fā)生反應(yīng)消耗過充電流，維持電池的電壓電流在正常范圍電池合成端-能量密度與循環(huán)性能是目前局限，產(chǎn)品快速迭代過程中量密度大約為100-150Wh/kg，而鋰離子電池中，三元鋰電仍有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。過BMS精準(zhǔn)算法進(jìn)行不同電池體系的均衡控制。這一方案雖彌補(bǔ)了鈉電池在現(xiàn)階段的能量密度短板，但仍需持續(xù)研發(fā)改進(jìn)能求環(huán)壽命要求動力電池對能量密度和功率密度有較高要求1000-2000次目前以磷酸鐵鋰電池為主電池對電極材料均勻性有一定要求次磷酸鐵鋰與三元鋰電共存，磷酸鐵鋰占比上升資料來源：中科海鈉公眾號、寧德時代官網(wǎng)、動力電池網(wǎng)公眾號、天風(fēng)證券研究所32電池合成端-產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度成本是關(guān)鍵流體改換價格更低的鋁箔的實(shí)際價格并非如此，寧德時代董事長曾毓群在此前公布鈉電池時表示：優(yōu)勢技術(shù)提升與規(guī)模化量產(chǎn)提速是鈉電降本的關(guān)鍵路徑。如果鈉離子電池降本進(jìn)度不及預(yù)期，將難以在未來應(yīng)用中與鋰電池等些廠商已經(jīng)開始布局和規(guī)劃產(chǎn)能建設(shè)，如寧德時代規(guī)劃2023年形成鈉電基本產(chǎn)業(yè)鏈，中科海鈉已于2022年7月落成全球首條GWh鈉離子電池規(guī)?；慨a(chǎn)線等等，但目前鈉成本，勢將得到凸顯。免責(zé)申明333鈉電潛在需求較大，可率先切入低速電動車、儲能賽道天風(fēng)證券研究所市場空間：兩輪車-2025年有望達(dá)到11GWh短缺、價格持續(xù)車的發(fā)展仍處膠著狀態(tài)。鈉離子電池的性能更介于二者之間，在能量密度上低于池我們預(yù)計到2025年，鈉電在兩輪車領(lǐng)域的滲透率20%，對鈉電池的需求有望達(dá)11GWh，2020年我國電動兩輪車保有量約為3.2億電池在兩輪車市Pro35市場空間：四輪車-2025年有望達(dá)到48.45GWh鈉電池有鈉電池有機(jī)會滲透的動力電池市場主要包括A00級、A0級以及A級三種電動車。具體來看，鈉電池可以滿足續(xù)航里程在400公里以下的新能源汽車車型的基本需求，400公里以下的新能源汽車車型主要包括A00和A0級別電動車車型，未來鈉的車型則將進(jìn)一步延伸至A型級別電動車。由于上游原材料尤其是鋰價的持續(xù)高位，電動車領(lǐng)域受到持續(xù)性沖擊。我們認(rèn)為鈉離子電池憑借成本優(yōu)勢，在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度提高后，有望切入A00級、A0級以及A級電動車領(lǐng)域。我們預(yù)計2023-2025年鈉電池在A00級、A0級以及A級電動15%，2025年對鈉離子電池需求總量有望達(dá)到48.45Gwh。源：電化學(xué)儲能公眾號，電子發(fā)燒友網(wǎng)公眾號，天風(fēng)證券研究所36市場空間：儲能-2025年有望達(dá)到50.68GWh即大儲。區(qū)別于戶用能功率和循環(huán)壽命的要要應(yīng)用在新能源電99.8、169.0、282.4GWh。我們預(yù)計鈉電池在大儲市場的滲透率將逐年升高，2023-2025年分別達(dá)到1%、3%、8%，2025年對應(yīng)的大儲鈉電池需求量將達(dá)到22.59GWh。需求量有望分別達(dá)到5.44GWh、18.33GWh、4.32GWh。我們預(yù)計2025年儲能對鈉電池的需求有望超50GWh。市場空間匯總:2025年有望超100GWh表：鈉離子電池市場空間測算免責(zé)申明384注標(biāo)的料來源：振華新材公告，天眼查，天風(fēng)證券研究所39正極—振華新材(化工團(tuán)隊(duì)聯(lián)合覆蓋)：先發(fā)優(yōu)勢+核心技術(shù)，有望成為層狀氧化物龍頭極材料相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，配合客戶完成小樣測試等；2022年4月推出第一代層狀氧化物鈉電正極材料，迅速完成向行業(yè)內(nèi)主流客戶送樣及噸級出貨；2022年6月推出第二代層狀氧化物鈉電正極材料，降低了游離鈉的同時提高了材料比容量。截至2022年9月單晶鈉離子電池正極材料，材料結(jié)構(gòu)完。表：公司掌握鈉離子正極材料的多項(xiàng)核心技術(shù)專利名稱專利類型專利狀態(tài)子電池其制備方CN841843種單晶鈉離子電池正極材料及其制備方法和應(yīng)用。該構(gòu)穩(wěn)定性和完整性，在循環(huán)過程中不會出現(xiàn)顆粒碎裂性。子電池其制備方CN841494離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單晶鈉離子電池正及其制備方法和電池。單晶鈉離子電池正極材料具有特定的過程中不會出現(xiàn)顆粒碎裂的情況，提高了鈉離子電池的循環(huán)池正極和應(yīng)用CN0476057一種鈉離子電池正極材料及其制法和應(yīng)用。本發(fā)明通用含鋅正及其制法和應(yīng)用CN474624一種鈉離子電池正極材料及其制法和應(yīng)用。本發(fā)明的處于比較高的水平。Wind40負(fù)極-貝特瑞：基礎(chǔ)雄厚+性能穩(wěn)定，客戶基礎(chǔ)廣泛品性能穩(wěn)定。公司布局生物質(zhì)基、瀝青基硬碳路線，已開發(fā)出適用于ESS和三輪車等用鈉離子電池硬碳產(chǎn)品-BSHC系列，產(chǎn)品兩種型號的首次容量分別為260±5.0mAh/g和295±5.0mAh/g，首次效率均在≥88.0%的水平，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，具有高安全、硬碳量產(chǎn)線。經(jīng)過持續(xù)多年的市場開拓，公司建立了以松下、三星客戶基礎(chǔ)。D50(μm)比表面積(m2/g)振實(shí)密度(g/cm3)2023年電池基本產(chǎn)業(yè)鏈。表：寧德時代部分鈉電相關(guān)專利號專利名稱CN65037A極片，其制備方法及含有該極片的鈉離子電池CN88068A池CN28292A用普魯士藍(lán)類正極材料及其制備方法及鈉離子電池CN35740B、正極片及鈉離子電池CN37254A的負(fù)極極片、電化學(xué)裝置及電子設(shè)備寧德時代第一代鈉離子電池性能正極路關(guān)鍵材料供應(yīng)。鵬輝能源還不斷加強(qiáng)企業(yè)間合作，2022年6月同三峽電能就鈉電池聯(lián)合研發(fā)和儲能示范項(xiàng)目達(dá)成初步合作意向，業(yè)。次電池正極材料的制備方法(CN113860330A)、碳包覆鈉離子電池正極材料及其制備方法(CN114613998A)、一種鈉/鉀離子電池用碳基負(fù)極及其制備方法(CN115020668A)等，依托專利技術(shù)儲備，公司鈉離子電池研發(fā)進(jìn)展良好，電芯包括循環(huán)、低溫和能量密度等性能表：鵬輝能源部分鈉電相關(guān)專利號專利名稱CN60330A體結(jié)構(gòu)普魯士藍(lán)二次電池正極材料的制備方法魯士藍(lán)正極材料作為有機(jī)系鈉離子電池的正極材料時表現(xiàn)環(huán)性能和倍率性能，為低成本、高安全二次電池應(yīng)用于大CN13998A法池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明所述正極材料具有高使用容量，良好的循環(huán)穩(wěn)定性，而