储能经济性诉求驱动，钠离子电池开启量产之旅-东北证券.pdf

请务必阅读正文后的声明及说明 [Table_Info1] 电力设备 [Table_Date] 发布时间 2022-08-28 [Table_Invest] 优于大势 上次评级 优于大势 [Table_PicQuote] 历史收益率曲线 [Table_Trend] 涨跌幅（ ） 1M 3M 12M 绝对收益 -4 22 -4 相对收益 -1 19 11 [Table_Market] 行业数据 成分股数量（只） 311 总市值（亿） 83245 流通市值（亿） 42095 市盈率（倍） 47.92 市净率（倍） 5.37 成分股总营收（亿） 20578 成分股总净利润（亿） 1332 成分股资产负债率（ ） 57.20 [Table_Report] 相关报告 振华新材（ 688707）三元材料量价齐升， 布局钠电打开储能领域成长空间 --20220828 振华新材（ 688707） 2021 年业绩扭亏为盈， 高镍三元占比迅速提升 --20220408 容百科技（ 688005）高镍龙头加速一体化， 量增支撑业绩高增长 --20220330 [Table_Author] 证券分析师笪佳敏 执业证书编号 S0550516050002 021-20361230 djmnesc.cn 研究助理胡易琛 执业证书编号 S0550121110031 010-58034555 hycscgynesc.cn [Table_Title] 证券研究报告 / 行业深度报告 储能经济性诉求驱动，钠离子电池开启量产之旅 行业跟踪系列报告 报告摘要 [Table_Summary] 受 储能经济性诉求 驱动 ，钠离子电池量产加速。 全球能源转型过程中， 电化学储能需求蓬勃发展 。 但是今年来 锂电上游原材料价格 大幅 上涨， 成本 压力 传导至储能电站运营商，电源侧 /电网侧储能注重投资回报率， 部分电力储能项目建设延期。 长期看，在碳酸锂供需紧平衡预期下，钠 离子电池成本优势显著，当下钠离子电池从实验室加速走向量产正当时。 未来钠电池 产业链逐渐成熟 ，材料成本下探；技术持续迭代 ，循环寿命 改善 ， 钠电池 电力储能度电成本下降空间显著， 储能项目 盈利能力 有望 增强 。当下锂电三元材料厂商开发钠电正极材料边际意愿增强 ， 创业公 司凭借技术优势抢跑市场，转型 新能源 企业扩产积极，国内 钠 离子电池 产业链 配套逐渐成型。 钠电池产品开发站在 锂电池巨人 肩膀上事半功倍 ， 另外由于 锂电、钠电部分 环节 产线兼容，产能弹性给予钠离子电池爆发 潜力 。 钠离子电池技术路线百花齐放，产 业化节奏有先后 。 目前钠离子电池正 极材料体系主要分为层状过渡金属氧化物、聚阴离子类及普鲁士蓝类三 种技术路线。 层状过渡金属氧化物正极兼备低成本、工艺简单、技术相 对成熟 等特点 ，率先量产。负极方面，碳基类负极材料最具商业化应用 潜力。 锂电体系下软 /硬碳市场规模有限，由于硬碳工艺路线长，产品和 电池性能构效关系复杂， 硬碳材料产业化尚在酝酿中。无烟煤基软碳凭 借结构可控性 和 成本优势 先于硬碳 量产。 钠离子电池潜在市场空间广阔，两轮车、储能领域先行 。 钠离子电池有 望凭借成本优势，在两轮电动车及低续航里程 A00级电动车等价格敏感 领域 逐渐渗透； 储能领域潜在空间广阔， 有望提供 钠离子电池主要需求 弹性。 考虑产业链配套情况及产品认证周期，我们预计 2023-2025 年钠 离子电池市场潜在空间 （可应用场景） 分别为 273.5/391.7/577.8 GWh， 其中 钠离子电池出货 10.2/66.2/166.6 GWh，对应渗透率 4/17/29。 投资建议 钠离子电池潜在市场空间广阔，钠电产业化进程核心在中游 环节，中游材料迭代升级叠加产线兼容，有助钠离子电池渗透率加速提 升。 我们 建议关注 具备技术研发、产品认证领先优势和优质产能的企业， 该类企业 有望充分享受钠电渗透率提升过程， 重塑 竞争格局 。 风险提示 钠离子电池成本下降节奏及技术进步不及 预 期、钠离子电池 产业链配套发展不及预期、下游储能、电动两轮车等发展不及预期 [Table_CompanyFinance] 重点公司主要财务数据 重点公司 现价 EPS PE 评级 2022E 2023E 2024E 2022E 2023E 2024E 容百科技 104.88 4.33 6.09 8.31 24.22 17.22 12.62 买入 振华新材 56.12 2.51 3.11 5.34 22.36 18.05 10.51 买入 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 2021/8 2021/11 2022/2 2022/5 电力设备 沪深 300 请务必阅读正文后的声明及说明 2 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 目 录 1. 受储能经济性诉求驱动，钠离子电池量产加速 4 1.1. 全球能源转型加速，电化学储能需求蓬勃发展 . 4 1.2. 锂电原材料成本上涨，钠电储能量产正当时 . 6 1.3. 借鉴高镍三元材料研发思路，钠电循环性能提升可期 . 9 1.4. 从 “萌芽期 ”到 “成长期 ”，钠离子电池产业链配套逐渐成型 11 2. 钠离子电池技术路线百花齐放，产业化节奏有先后 15 2.1. 锂离子电池生产线兼容钠离子电池 . 15 2.2. 层状氧 化物类正极材料有望凭借成本低、工艺简单率先量产 . 16 2.3. 锂电体系下软 /硬碳市场规模有限，无烟煤基软碳先于硬碳量产 20 2.4. 电解液环节配套完备 . 22 3. 钠离子电池潜在市场空间广阔，两轮车、储能领域先行 23 4. 重点上市公司推荐 26 4.1. 振华新材单晶王者崛起 ，布局钠电打开储能领域成长空间 . 26 4.2. 容百科技从高镍龙头，到正极材料综合供应商 . 27 4.3. 华阳股份无烟煤龙头转型新能源，联合中科海钠布局 “光伏 储能 ” 28 5. 风险提示 28 图表目录 图 1欧洲各国可再生能源在电力供应中的比例目标 . 4 图 2 2021 年全球储能市场累计装机分布 5 图 3 2021 年全球新型储能市场累计装机规模 5 图 4储能系统均价（ /kWh） 6 图 5方型磷酸铁锂电芯均价走势（元 /Wh） 6 图 6磷酸铁锂和碳酸锂均价走势（万元 /吨） 6 图 7全球钠离子电池产业化布局情况 . 12 图 8钠离子电池工艺流程 . 16 图 9常见正极材料的工作电压、比容量和能量密度 . 17 图 10钠离子电池负极材料容量、工作电压情况 . 20 图 11常见电解液生产工艺流程 . 23 图 12全球首个 1MWh（兆千瓦时）钠离子电池储能系统 25 图 13振华新材正极材料销量情况（吨） . 27 图 14振华新材收入利润变化情况（亿元） . 27 图 15容 百科技正极材料销量情况（吨） . 27 图 16容百科技收入利润变化情况（亿元） . 27 图 17华阳股份煤炭产量情况（万吨） . 28 图 18华阳股份收入利润变化情况（亿元） . 28 请务必阅读正文后的声明及说明 3 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 表 1已宣布长期碳中和目标的全球主要经济体 . 4 表 2各类储能技术优劣势对比 . 5 表 3加州 Eland 项目储能投资 IRR 敏感性分析 7 表 4各化学体系电池性能对比 . 8 表 5 1GWh 层状氧化物型钠离子电池、磷酸铁锂电池电芯成本测算 . 8 表 6各类电化学储能全生命周期度电成本对比 . 9 表 7钠离子电池产业链政策汇总 . 9 表 8高镍三元锂电池及钠离子电池循环性能改善策略 11 表 9全球主要钠离子电池制造企业开发现状及产业化布局 . 12 表 10全球主要钠离子电池正、负极材料、电解液开发现状及产业化布局 . 14 表 11钠离子电池与锂离子电池主要原材料对比 15 表 12钠离子电池不同体系正极材料对比 18 表 13单吨典 型钠电正极材料的原材料成本估算 . 18 表 14单 GWh 所需钠电正极材料的原材料成本估算 . 19 表 15不同钠电正极材料体系的产业化生产工艺 . 19 表 16软碳、硬碳性能对比情况 . 20 表 17人造石墨、无烟煤基软碳、纤维素基硬碳制备生产工艺 . 21 表 18浙江钠创新能源钠离子电池用电解液产品 . 22 表 19电动两轮车钠离子电池出货量测算 . 24 表 20储能领 域钠离子电池出货量测算 . 24 表 21 A00 级乘用车钠离子电池装机测算 . 25 表 22钠离子电池出货量及中游原材料需求量测算 . 26 请务必阅读正文后的声明及说明 4 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 1. 受 储能经济性诉求 驱动 ，钠离子电池量产加速 1.1. 全球能源转型加速，电化学储能需求蓬勃发展 储能是全球能源转型进程中不可或缺的环节，搭配储能的可再生能源装机才能实现 对传统化石能源装机的彻底取代。 全球主要经济体陆续提出长期“碳中和”目标， 减排已成全球共识。化石能源的使用是全球碳排放的主要来源，能源转型是各经济 体实现长期碳排放目标的必经之路。为了实现能源转型，全球电气化率与可再生能 源发电占比仍需大幅提升，世界各国纷纷制定发展战略，加速能源结构调整。风电、 光伏具有天然的间歇性与波动性，随着装机、发电规模提升，对电力系统冲击愈加 明显。储能系统通过充电或放电对发电 端的输出进行调节，进而与用电端的负载相 匹配，因此可以在减少碳排放的同时维持电力系统的稳定性与可靠性。 表 1已宣布长期碳中和目标的全球主要经济体 经济体 提出时间 主要目标 2020 年碳排放（百万吨） 全球碳排放 占比 中国 2020 年 9 月七十五届联合国大会一般性辩论 2030 年前二氧化碳排放达到峰值， 2060 年实现碳中和 9899.3 30.7 美国 2020 年 7 月拜登公布清洁能源革命和环境正义计划竞选纲领 2035 年无碳发电， 2050 年实现碳中和 4457.2 13.8 欧盟 （ 27 国） 2020 年 12 月欧盟冬季峰会就制 定新的气候变化目标达成协议 2030年温室气体排放量较 1990年降低 55 （原目标为 40）， 2050 年实现碳中和 2550.9 7.9 英国 2019 年 6 月通过长期气候目标立法 2050 年实现碳中和 319.4 1.0 日本 2020 年 10 月首相菅义伟在国会的首次施政讲话 2050 年实现碳中和 1027.0 3.2 韩国 2020 年 12 月韩国总统文在寅的国会施政演讲 2050 年实现碳中和 577.8 1.8 数据来源 BP， 东北证券 图 1欧洲各国可再生能源在电力供应中的比例目标 数据来源 Wood Mackenzie， 东北证券 0 20 40 60 80 100 波兰 法国 德国 意大利 西班牙 葡萄牙 瑞典 丹麦 奥地利 请务必阅读正文后的声明及说明 5 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 新型储能维持高增长，其中锂离子电池占绝对主导地位。 据 CNESA 统计，截至 2021 年底，全球电力系统已投运储能项目累计装机规模 209.4GW，同比增长 9。其中 抽水蓄能的累计装机规模最大，为 180.5GW，比去年同期下降 4.1，累计规模占比 首次低于 90。虽然抽水蓄能规模大、寿命长、技术成熟，但只有具备特定自然地 形条件的地区才能进行建设，因此持续增长的电力储能需求仍需由其他的储能形式 进行填补。从新增装机情况来看，在各类新型储能技术中，锂离子电池占据绝对主 导地位，锂电池储能在循环次数、能量密度、响应速度等方面均具有较大的优势， 伴随着成本的不断下降，锂电池储能的应用空间显现，累计装机规模最大，为 23.2GW。 图 2 2021 年全球储能市场累计装机分布 图 3 2021 年全球新型储能市场累计装机规模 数据来源 CNESA， 东北证券 数据来源 CNESA， 东北证券 表 2各类储能技术优劣势对比 技术类型 基本原理 主要优点 主要缺点 电化 学储 能 锂离子 电池 正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构成。充 电时， Li从正极脱嵌经过电解质嵌入负极；放电 时则相反， Li从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极 长寿命、高能量密 度、高效率、响应速 度快、环境适应性强 价格依然偏高，存在一 定安全风险 铅蓄电 池 铅蓄电池的正极二氧化铅（ PbO2）和负极纯铅 （ Pb）浸到电解液（ H2SO4）中，两极间会产生 2V 的电势 技术成熟、结构简 单、价格低廉、维护 方便 能量密度低、寿命短， 不宜深度充放电和大功 率放电 钠硫电 池 正极由液态的硫组成，负极由液态的钠组成，电池 运行温度需保持在 300 C 以上，以使电极处于熔 融状态 能量密度高、循环寿 命长、功率特性好、 响应速度快 阳极的金属钠是易燃 物，且运行在高温下， 因而存在一定的安全风 险 机械 储能 抽水蓄 能 电网低谷时利用过剩电力将水从低标高的水库抽到 高标高的水库，电网峰荷时高标高水库中的水回流 到下水库推动水轮发电机发电 技术成熟、功率和容 量较大、寿命长、运 行成本低 受地理资源条件的限 制，能量密度较低，总 投资较高 压缩空 气储能 利用过剩电力将空气压缩并储存，当需要时再将压 缩空气与天然气混合，燃烧膨胀以推动燃气轮机发 电 容量大、工作时间 长、充放电循环次数 多、寿命长 效率相对较低、建站条 件较为苛刻 飞轮储 能 利用电能将一个放在真空外壳内的转子加速，将电 能以动能形式储存起来 功率密度高、寿命 长、环境友好 能量密度低、充放电时 间短、自放电率较高 数据来源 派能科技招股书， 东北证券 抽水蓄能 86.2 熔融盐储热 1.6 锂离子电池 90.9 钠硫电池 2 铅蓄电池 2.2 液流电池 0.6 压缩空气 2.3 飞轮储能 1.8 新型储能 12.2 0 20 40 60 80 100 120 140 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 装机规模（ MW） 年增长率 请务必阅读正文后的声明及说明 6 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 1.2. 锂电原材料成本上涨，钠电储能量产正当时 锂电上游原材料价格上涨，成本传导至储能电站运营商，电源侧 /电网侧储能注重投 资回报率，部分电力储能项目建设延期。 在锂电储能系统中，电池组成本占比约 60， 直接关系储能项目经济性。锂电上游原材料碳酸锂价格从去年年初 5.5万元 /吨上涨 至 50 万元 /吨，成本传导沿着“碳酸锂 -正极材料 -储能电芯 -储能设备” 链条进行。 据北极星储能网统计， 2021 年中国典型储能 EPC 项目中标均价 1.476 元 /Wh， 2022 年 6 月份中国典型储能 EPC 投标均价升至 1.75 元 /Wh（其中储能系统成本占比 80- 85）。储能项目初始投资增加，投资收益下降，商业可行性缺失，海外部分已招 标项目暂缓执行。据 Wood Mackenzie 报告，美国 2022 年 Q1 电网规模储能装机 747MW/2399MWh，环比 2021 年 Q4 下降 53.7/49.2，受供应链（锂电价格上涨 和供应受限）、交通延误影响， 1.2GW 储能项目建设延期 ，其中约 1/4 将延期至明 年。受供应链影响，电池储能开发商 Ameresco 公告，预计在 8 月份调试的加州 537.5MW/2150MWh电池储能项目将延迟并网。 图 4储能系统均价（ /kWh） 数据来源 IHS Markit， 东北证券 注储能系统均价基于美国 4 小时磷酸铁锂储能系统 图 5方型磷酸铁锂电芯均价走势（元 /Wh） 图 6磷酸铁锂和碳酸锂均价走势（万元 /吨） 数据来源 鑫椤资讯， 东北证券 注均价含增值税 数据来源 鑫椤资讯， 东北证券 注均价含增值税 224 199 161 145 18 24 20 19 78 74 67 61 0 50 100 150 200 250 300 350 2018 2019 2020 2021 电池 PCS 其他 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 20 21 /4/ 1 20 21 /5/ 1 20 21 /6/ 1 20 21 /7/ 1 20 21 /8/ 1 20 21 /9/ 1 20 21 /10 /1 20 21 /11 /1 20 21 /12 /1 20 22 /1/ 1 20 22 /2/ 1 20 22 /3/ 1 20 22 /4/ 1 20 22 /5/ 1 20 22 /6/ 1 20 22 /7/ 1 20 22 /8/ 1 0.4 5.4 10.4 15.4 20.4 20 21 /4/ 1 20 21 /5/ 1 20 21 /6/ 1 20 21 /7/ 1 20 21 /8/ 1 20 21 /9/ 1 20 21 /10 /1 20 21 /11 /1 20 21 /12 /1 20 22 /1/ 1 20 22 /2/ 1 20 22 /3/ 1 20 22 /4/ 1 20 22 /5/ 1 20 22 /6/ 1 20 22 /7/ 1 20 22 /8/ 1 磷酸铁锂 碳酸锂 *0.23 请务必阅读正文后的声明及说明 7 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 表 3加州 Eland 项目储能投资 IRR 敏感性分析 发电时长（小时） 4000 5000 6000 7000 8000 储能系统价格（元 /KWh） 2100 4.7 5.2 5.7 6.1 6.4 2000 5.2 5.7 6.3 6.7 7.0 1900 5.7 6.3 6.9 7.4 7.6 1800 6.2 6.9 7.6 8.1 8.4 1700 6.9 7.6 8.3 8.9 9.2 数据来源 公开资料整理， 东北证券 注加州 Eland 项目，光伏装机 400MW，配套 1200MWh 储能，签订 PPA 为 40 美元 /MWh，光伏 PPA 为 20 美元 /KWh，储能 投资额 310 美元 /kWh 锂电上游原材料价格上涨，电力储能投资回报率下滑，钠离子电池储能凭借成本优 势发展正当时。 据中科海钠官网，碳酸锂价格在 15万 元 /吨水平 时 ， NaCuFeMnO/软 碳体系电池材料成本比磷酸铁锂 /石墨体系电池材料低 3040。在碳酸锂供需紧平 衡预期下， 2022H2 碳酸锂价格有望稳定在 50万 元 /吨左右，未来三年碳酸锂价格大 概率维持在 20 万元 /吨以上。在此背景下，钠离子电池成本优势显著，钠离子电池 从实验室加速走向量产正当时。钠离子电池有望凭借资源丰富、成本低廉、能量转 换效率高、循环寿命长、维护费用低等优势，在电力储能中 加速渗透。跟锂离子电 池相比，钠离子电池 1） 成本下降 ➢ 钠资源储量丰富，在地壳中钠含量 2.75，高于锂含量 0.065 ‰ ；钠资源分布均 匀，有别于锂资源 约 70主要集中在南美洲地区。据百川盈孚数据， 2022 年 8 月纯碱价格约 3000元 /吨（含税），液碱价格约 1200 元 /吨（含税）； ➢ 正极材料组分元素选择多样化，对某种特定金属依赖性低，很多在含锂层状氧 化物正极中没有电化学活性的过渡金属元素在含钠层状氧化物中具有活性。含 锂层状氧化物中仅发现 Mn、 Co、 Ni 三个元素可以可逆充放电，而在含钠层状 氧化物中 Ti、 V、 Cr、 Fe、 Cu等元素均具有活性； ➢ 负极采用软碳、硬碳等材料，可选无烟煤前驱体，材料来源和成本占优，另外碳 化温度远低于石墨化温度，制造成本更低； ➢ 钠不与铝发生电化学合金化反应，可采用铝箔作为负极集流体，能避免过放电 引起的集流体氧化问题，安全 降本； ➢ 钠离子斯托克斯直径比锂离子小，相同浓 度的电解液具有比锂盐电解液更高的 离子电导率，可以减少钠盐用量。 2） 倍率性能提升 ➢ 钠离子的溶剂化能比锂离子更低，具有更高的界面离子扩散能力；叠加更高的 离子电导率，钠离子电池倍率性能更好。 3） 宽温度范围适应性 ➢ 钠离子电池高低温性能更优异，在 -40 C 低温下容量保持率 70，高温 80 C 可以循环充放使用。在储能系统层面可以降低空调功率配额，存在降本空间。 4） 安全性能提升 请务必阅读正文后的声明及说明 8 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 ➢ 钠离子电池内阻稍高，短路情况下瞬间发热量少、温升较低 ； ➢ 在铜基层状氧化物体系中，由于钠盐化合物特性，钠离子电池具有超过 110℃ 起始分解稳定，高于锂离子电池（ 160Wh/Kg，寿 命 4000 次以上 22 年 4 月层状氧化物中试 吨 级 生 产 ； 与 Natron Energy 合作中试普鲁士蓝 类全电池 传艺科技 2007 年11 月 电池、正极材料、负极材料 正极层状氧化物 /聚 阴离子型正极材料； 负极硬碳 实 验 室 数据 正 极 140mAh/g ，负极 300mAh/g ，电池 145Wh/kg， 4000 次循 环， -20 C 放电保持 率 88 钠离子电池项目一期 2GWh产能拟于 2022年底 前完成厂房及中试线的建 设施工和产品中试， 2023 年初投产，二期 8GWh 根 据后续情况逐步推进 鹏辉能源 2001 年1 月 电池、负极材 料 钠电池；正极材料 -磷 酸钒钠；负极材料 -硬 碳 / 2021 年小批量生产高性能 钠离子电池，投资 1000 万 持股佰思格 8.33股权 众钠能源 2021 年1 月 电池、正极材 料 钠电池 -软包；正极材 料 -硫酸铁钠；负极硬 碳 / 2023 年进入量产阶段，同时布局 GWh 级产能 派能科技 2009 年10 月 电池 钠电池软包；正极材 料 -层状氧化物 / 第一代钠离子电池产品完成小试 多氟多 1999 年12 月 电池、正极材 料、电解液 钠电池大圆柱 130Wh/kg，充放电循 环 1000 次以上，仍 在测试中 河南基地形成 1GWh 产能 （ 2023 年底），广西基 地形成 5GWh 产能（ 2025 年底） 美国 Natron Energy 公司 2012 年 电池 钠电池 -对称水系电 池；正极材料 -高倍率 普鲁士蓝 50Wh/L,2C 循环 10000 次 / 英国 FARADION 公司 2011 年 电池 钠电池 -软包；正极材 料 -Ni,Mn,Ti 基层状 氧化物；负极材料 -硬 碳 140Wh/kg10Ah,80 DOD 循环寿命超过 1000次 ,能量效率 92 （ 1/5C） / 法国 NAIADES 计划团体 / 电池 钠电池 -圆柱；正极材 料 -氟磷钒酸钠；负极 材料 -硬碳 90Wh/kg1Ah,1C 倍 率 4000 次容量保持 80 / 数据来源 钠离子电池标准制定的必要性，公开资料整理， 东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明 14 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 表 10全球主要钠离子电池正、负极材料、电解液开发现状及产业化布局 公司 /机构 注册时间 产品类型 产业化布局 当升科技 1998 年 6 月 正极材料 与力神电池展开合作，规划了钠离子电池关键材料的研发空间，研发中 容百科技 2014 年 9 月 正极锰铁普鲁士白 /层状氧化物正极材料 2022 年实现吨级产出， 2023 年每月 千 吨级出货。普鲁士白 类产能保持 6000 吨，层状氧化物产能在 2023 年 Q2 前达到 3.6 万吨 振华新材 2004 年 4 月 正极层状氧化物 钠离子电池正极材料形成技术储备，产品吨送样；义龙三期 正极材料项目（ 22 年 7 月筹资，预计建设期 3 年）产能 10 万吨，兼容钠离子电池正极材料；假设利用现有 1 万吨三元 产线，可以实现钠离子正极材料 1.3-1.5 万吨的产能 中科海钠 华阳股份 2017 年 2 月 /1999 年 12 月 正极钠铜铁锰层状氧化物 负极无烟煤基软碳软碳 正、负极材料生产基地，产能各 2000 吨，已量产；计划未 来扩产至 10GWh 钠离子电池正、负极材料生产线；电解液 方面与多氟多展开合作，未来或将合作成立科学研究院所 钠创新能源 2018 年 5 月 正极铁酸钠基三元材料、 磷酸钒钠 电解液三元材料、普鲁士 蓝类、磷酸钒钠系 2022 年投产 3000 吨正极材料和 5000 吨电解液，未来 3-5 年分期建设 8 万吨正极材料和配套电解液生产线 众钠能源 2021 年 1 月 正极材料硫酸铁钠 2022 年百吨级正极材料产线投产、现处于产品中试验证阶段 珈钠能源 2022 年 4 月 正极铁基磷酸盐、铁基硫 酸盐 负极生物质硬碳材料 正在筹备百吨级中试线，预计 2023 年 4 月中试线产品稳定 输出；获顺为资产数千万元天使轮融资 璞泰来 2012 年 11 月 负极软碳 /硬碳 已积极进行钠离子电池产业的相关研发和布局工作 贝特瑞 2000 年 8 月 负极软碳 /硬碳 公司硬碳 /软碳产品可以应用在钠离子电池，钠离子电池正极材料具备中试实验条件 杉杉股份 1992 年 12 月 负极硬碳 16 年研发硬碳产品， 2021 年在钠离子电池方向进行了百吨级的供货 佰思格 2018 年 11 月 负极硬碳 获得数千万 A轮投资，用于高容量钠（锂）电池硬碳负极材料研发和万吨级自动产线建设 山西煤化所 / 负极硬碳 融资 1.2 亿元，建设年产 2000 吨级硬碳负极材料生产线，2022 年下半年投产 日本可乐丽 1926 年 负极硬碳 2014 年产能 1000 吨 多氟多 1999 年 12 月 正极材料、电解液（六氟磷 酸钠） 钠离子电池正极材料中试线已建成，产品小批量下线，小试 指标良好； 六氟磷酸钠产品已经批量在市场上供货，具备 1000 吨产能 生产能力 瑞泰新材 2017 年 4 月 电解液 钠离子电池电解液目前处于研发阶段，公司电解液生产体系可用于钠离子电池电解液的生产 天赐材料 2000 年 6 月 电解液 已有量产六氟磷酸钠的能力，与比亚迪有业务合作；与六氟 磷酸锂产线共享，产能受限于六氟磷酸锂的产能余量 新宙邦 2002 年 2 月 电解液 已有生产钠离子电池电解液的技术储备，目前处于样品阶段 数据来源 公开资料整理， 东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明 15 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 钠离子电池标准逐渐完善，为钠离子电池商业化铺平道路。 2021年 12 月 30 日中关 村储能产业技术联盟钠离子蓄电池通用规范团体标准发布并实施，该标准规定 了钠离子蓄电池的型号命名、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输 和贮存要求，作为钠电标准化应用的里程碑，推动了钠离子电池技术和钠电产业化 发展。 2022年 7月 14 日，我国首批钠离子电池行业标准钠离子电池术语和词汇 （ 2022-1103T-SJ）和钠离子电池符号和命名（ 2022-1102T-SJ）计划由工业和信 息化部正式下达，起草单位包含中科院物理所（中科海钠）、宁德时代和比亚迪 等 。 2. 钠离子电池技术路线百花齐放，产业化 节奏有先后 2.1. 锂离子电池生产线兼容钠离子电池 钠离子电池生产工艺可参考锂 离子 电池，部分工序简化。 以软包叠片工艺为例，工 序可分为三个部分，前端电极制造工序，电极浆料制备、电极涂布、辊压、极片真 空干燥、极片分切等；后端装配工序，叠片、焊接、入壳封装、真空干燥、注液及 封口等；化成分选工序，包括预封装、化成、二次封装、分容筛选等。跟锂电池不 同之处在于，钠电池可采用铝箔作为负极集流体，因此正负极片均可采用铝极耳， 极耳焊接工序可以更加简化。 表 11钠离子电池与锂离子电池主 要原材料对比 项目 钠离子电池 锂离子电池 正极材料 铜铁锰层状氧化物 /普鲁士白类 /铜锰层状氧化物等 镍钴锰层状氧化物 /磷酸铁锂 /锰酸锂 /钴酸锂等 正极集流体 铝箔 铝箔 负极集流体 铝箔 铜箔 电解质材料 0.3M1.0M NaPF 6 /ECEMCDECPC 1.0M LiPF6 /ECDMCEMCDEC 负极材料 无定形碳（软碳、硬碳、软硬复合碳） 石墨 隔膜 PP/PE PP/PE 数据来源 公开资料整理， 东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明 16 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 图 8钠离子电池工艺流程 数据来源 高功率高安全钠离子电池研究及失效分析， 东北证券 2.2. 层状氧化物类正极材料有望凭借成本低、工艺简单率先量产 钠离子电池跟锂离子电池最大区别在于正极材料，三种技术路线各有独特优势 。目 前钠离子电池正极材料体系主要分为层状过渡金属氧化物、聚阴离子类及普鲁士蓝 类三种技术路线 请务必阅读正文后的声明及说明 17 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 层状氧化物通式为 NaxMO2（ M 为一种或多种过渡金属元素或者掺杂替换元素）， 拥有二维传输通道，钠离子传输快；压实密度较高，拥有较高能量密度；制备工艺 和三元材料一致，可以直接使用现有设备，缩短产业化周期，降低研发成本。缺点 在于未改性材料在空气中稳定性较差，生产、存储和使用成本增加，循环寿命差。 聚阴离子类材料通式为 NaxMyXaObzZw， M 为 Ti、 V、 Fe 等一种或多种， X 为 S、 P 等， Z 为 F 等。具有开放的三维骨架结构，加上聚阴离子和卤素阴离子的诱导效 应，工作电压高，通常具有优良的倍率性能、循环性能、热稳定性。但是导电性较 差，需要额外碳包覆或纳米化工艺改善。 NASICON 结构的 Na3V2PO43和磷酸铁锂 一样具有 3.4V 的长平台，生产工艺可以直接沿用磷酸铁锂工艺。由于含有剧毒的 V 元素，成本较高，产业化进程较慢。 普鲁士蓝类材料通式为 NaxMM’CN6xH2O， M’通常为 Fe 元素， M 为过渡金属元 素。其中 FeMn基普鲁士蓝类材料拥有 150mAh/g的比容量和 3.4V的平台电压，原 材料成本 低廉，有望实现产业化。问题在于需要水溶液方法合成，结晶水含量难以 控制，水含量影响电池性能。 层状过渡金属氧化物比容量高，聚阴离子类电压平台高，是两种开发高能量密度钠 离子电池的路线。 图 9常见正极材料的工作电压、比容量和能量密度 数据来源 钠离子层状氧化物电极材料的合成设计与性能研究， 东北证券 注能量密度的计算是依据容量为 350 mAh/g 平均电压为 0.3V（对比于金属钠负极）的硬碳负极 材料 请务必阅读正文后的声明及说明 18 / 30 [Table_PageTop] 电力设备 /行业深度 表 12钠离子电池不同体系正极材料对比 层状氧化物 聚阴离子 隧道型氧化物 普鲁士蓝类化合物 有机材料 优点 可逆比容量高 工作电压高 循环好 工作电压可调 低成本 能量密度高 热稳定性好 倍率好 可逆比容量高 结构多样性 倍率性能高 循环好 能量密度高 技术转化容易 空气稳定性好 合成温度低 缺点 吸湿性 可逆比容量低 （ 120mAh/g 左 右） 比容量低 导电性不好 电解液中溶解 工作电压仅在 3.0V 左右 部分含有毒元素 工作电压低 库伦效率低 导电性差 循环性稍差 工作电压低 数据来源 Goikolea E, Palomares V, Wang S, et al., Na-ion batteries Approaching old and new challenges[J]. Advanced Energy Materials, 东北证券 层状过渡金属氧化物正极兼备低成本、工艺简单、技术相对成熟 等特点 ，率先量产。 我们对 1GWh中钠电正极材料的原材料成本进行估算，对于典型钠电正极材料，普 鲁士蓝类（ Na1.92Mn[FeCN6]）原材料成本 层状氧化物（ Na0.9Cu0.22Fe0.30Mn0.48O2） 聚阴 离子类（ Na3V2PO43）。其中 1GWh 钠电层状氧化物正极材料的原材料成本约 0.87 亿元，成本具备显著优势。另外层状金属氧化物可采用固相或液相合成法，固相法 操作简单、工艺流程短，适合规模生产，可直接沿用现有三元材料生产线。中科海 钠铜基层状氧化物正极电池循环性能达到 4500 次（ 140 Wh/kg），基本达到储能电 池循环 性能需求， 2GWh（ 阜阳 太原 ）产能将在 2022 年先后建成投产。普鲁士蓝类 材料同样具备成本优势，动力电池龙头企业宁德时代将材料定位于动力电池领域， 对材料体相结构进行电荷重排，解决容量衰减问题，并持续优化结晶水含量控制工 艺。聚阴离子路线中磷酸钒钠产业化进程缓慢，创业公司众钠能源、珈钠能源侧重 不含钒的铁基磷酸盐、铁基硫酸盐，产品进入中试验证。 表 13单吨典型钠电正极材料的原材料成本估算 项目 单耗（吨） 价格（万元 /吨） 成本（万元） Na0.9Cu0.22Fe0.30Mn0.48O2 Na2CO3 0.43 0.3 0.13 CuO 0.33 5 1.63 Fe2O3 0.65 0.6 0.39 MnO2 0.36 1.8 0.64 合计 / / 2.79 NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 Na2CO3 0.48 0.3 0.14 NiO 0.22 17 3.80 Fe2O3 0.24 0.6 0.14 MnO2 0.26 1.8 0.47 合计 / / 4.55 Na3V2PO43 Na2CO3 0.35 0.3 0.10 V2O5 0.40 10.5 4.19 NH4H2PO4 0.76 0.7 0.53 合计 / / 4.82 请务