钠离子电池：后起之秀，时机已至-国盛证券.pdf

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报 告 | 行业专题研究 2022 年 08 月 09 日 煤炭开采 钠 离子电池： 后起之秀，时机已至 钠离子电池发展回顾 ： 钠离子电池与锂离子电池 原理相同， 都属于“摇椅 式电池” 由正极、负极、电解液和隔膜四部分构成 ，其中正负极材料决定 了钠电池的性能。 （ 1） 正极 材料：三种主要路线 ：层状过渡金属氧化物、 普鲁士类化合物和聚阴离子化合物，前两者产业实践更为广泛， 中科海钠 采用了 Cu-Fe-Mn 三元层状氧化物正极材料，电池能量密度达到 135Wh/kg； 宁德时代采用普鲁士白正极材料，电池样品能量密度达到 160Wh/kg。 （ 2） 负极材料 ： 优选碳基材料，其中中科海钠的 高温裂解无 烟煤负极 能量密度高且成本低。（ 3）电解液和隔膜：技术近似锂电，但是 所选材料与锂电有所区别，成本更低。（ 4）集流体： 正负极采用铝箔，成 本远低于锂电负极所用铜箔。 钠离子发展历程历经三个阶段， 2010 年后迅 速开启商业化进程。 钠离子电池应运而起： 锂电资源 有限且 价格高企 ， 需要替代品 钠电资源丰 富价廉环保，钠离子电池应运而起。 相比于锂电池，钠离子电池的最突出 优势在于（ 1）经济性：资源丰富，提炼简单；与锂电工艺相通，容易切换 复用产线；集流体等辅材成本较低 。（ 2）安全性：内阻大，瞬时发热量 小，热安全事故风险小；可 放电到 0V，不存在 过放 问题 ，安全运输 ；工作 适温范围大。 钠离子电池未来产业方向： 基于钠离子的特性，未来主要发展方向为储能 和低 速交通。（ 1）储能： 国家出台各项政策支持储能发展， 转型新型电力 系统发展储能 具有必要性和重要性。 电化学储能是目前应用最广泛灵活的 储能形式之一，但是锂电成本高企且安全事故频发，钠电的经济性和安全 性凸显，性能可满足长时储能场景，可作为优质替代。（ 2）低速交通：相 比于铅酸电池和锂电池，钠电用于低速交通性能优越，成本较低，且更为 环保。 行业格局： 目前仍是钠电商业化发展初期阶段，产业格局未定， 各家纷纷 布局争先，其中 典型 代表有中科海钠 、 宁德时代 和钠创新能源 。中科海钠 2021 年 6 月与华阳股份共同开发 并投运 1MVh 钠离子电池储能系统 ； 2022 年 7 月 全球首条 GWh 钠离子电池生产线落成 ，后续将落实投产二期项目。 宁德时代 2021 年 7 月发布第一代钠离子电池能量密度达 160Wh/kg， 预期 第二代超 200Wh/kg， 2023 年形成基本产业链。 钠创新能源 创新 铁酸钠基 正极材料 能量密度达 130-160 Wh/kg，与绍兴滨海新区签约 8 万吨钠离子 电池正极材料项目 ，预计 2022 年内 完成 3000 吨正极材料和 5000 吨电解 液的投产 。 投资建议： 强烈看好煤企转型的投资机会，强烈推荐煤炭转型先锋华阳股 份。全国无烟煤龙头，主业尚具增量 ； 钠电全产业链 布局成型，步入收获 期 ； 新能源 +储能”多头并进，转型加速推进。 风险提示 ： 钠离子电池技术发展不及预期 ； 锂电池成本下降超预期 ； 储能 政策支持不及预期 。 增持 （ 维持 ） 行业 走势 作者 分析师 张津铭 执业证书编号： S0680520070001 邮箱： zhangjinming@gszq.com 相关研究 1、《煤炭开采：日耗创年内新高，双焦需求边际走 强》 2022-08-07 2、《煤炭开采：动力煤止跌迹象显现，双焦第二轮负 反馈已告一段落》 2022-07-31 3、《煤炭开采：一、二级市场严重倒挂，估值修复仍 未结束》 2022-07-26 重点标的 股票 股票 投资 EPS （元） P E 代码 名称 评级 2021A 2022E 2023E 2024E 2021A 2022E 2023E 2024E 600348.SH 华阳股份 买入 1.47 2.96 3.48 3.81 14.30 7.10 6.04 5.52 资料来源： Wind，国盛证券研究所 -32% -16% 0% 16% 32% 48% 64% 80% 96% 2021-08 2021-12 2022-04 2022-08 煤炭开采 沪深 300 2022 年 08 月 09 日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 1.钠离子电池发展初探：工作原理与发展历程 . 3 1.1 钠离子电池：锂电同源，后起之秀 . 3 1.1.1 正极材料：层状过渡金属氧化物 vs 普鲁士类化合物 vs 聚阴离子化合物 . 3 1.1.2 负极材料：优选碳基材料 . 4 1.1.3 电解液与隔膜： 近似锂电 . 5 1.1.4 集流体：使用铝箔，成本远低于锂电 5 1.2 钠离子电池发展回顾 . 6 1.2.1 第一阶段： 20 世纪 70 年代，钠锂同期开始研究发展 . 6 1.2.2 第二阶段： 20 世纪 90 年代，锂离子电池迅速商业化，钠离子电池搁臵实验室 . 6 1.2.3 第三阶段： 2010 年起，钠离子迅速走向商业化发展 . 6 2.钠离子电池应运而起：经济性 +安全性 . 6 2.1 锂电互补最佳选择，成本经济性优势显著 . 6 2.2 钠电池宽温区适用，安全性优异 9 3.钠离子电池未来产业方向：储能 +低速交通 9 3.1 储能：经济性与安全性优势突出 9 3.2 低速交通工具：性能优越，环保价廉 11 4.行业格局未定：发展初阶，群雄逐鹿 . 12 4.1 中科海 钠：先锋标杆，势如破竹 . 13 4.2 宁德时代：实力雄厚，已进行产业化布局 . 15 4.3 钠创新能源：行业新秀，技术新兴 . 16 5.投资建议 . 17 6.风险提示 . 18 图表目录 图表 1：钠离子电池工作原理 . 3 图表 2：钠离子电池正极材料分类 3 图表 3：钠离子三种正极材料比较 4 图表 4：不同钠离子电池炭基负极的电化学性能比较 . 5 图表 5：钠离子电池产业链 6 图表 6：碳酸锂价格攀高，成本高企（单位：万元 /吨） . 7 图表 7： 2021 年全球锂资源储量分布，中国依然依赖进口 . 7 图表 8：地壳中钠元素的丰度 . 8 图表 9：钠离子成本优势 . 8 图表 10：钠离子电池与锂离子电池性能比较 . 9 图表 11： 2021 年中国电力储能装机比例 10 图表 12：钠离子电池应用于大规模储能的必要技术特征示意图 10 图表 13：钠离子电池的全生命周期度电成本远低于锂离子电池 11 图表 14： 2021 年华阳股份与中科海钠共同打造了全球首个 1MWh 钠离子电池光伏储能系统 11 图表 15：中国两轮电动车销量统计 12 图表 16：钠离子应用于低速交通工具 . 12 图表 17：钠离子电池 与铅酸电池、锂离子电池性能比较 12 图表 18：中科海钠生产规划 13 图表 19：中科海钠产品 . 13 图表 20：中科海钠融资情况 14 图表 21： 2021 年宁德时代发布了第一代钠离子电池 . 15 图表 22：宁德时代控股子公司广东邦普循环科技有限公司申请了多项钠离子电池专利技术 15 图表 23： 2021 年爱玛科技发布由钠创新能源研发为双轮电动车研发的钠离子电池 16 图表 24：钠创新能源产能规划 . 16 图表 25：钠创新能源创新研发铁酸钠基正极材料及相应电解液 17 2022 年 08 月 09 日 P.3 请仔细阅读本报告末页声明 1.钠离子 电池 发展初探：工作原理与发展历程 1.1 钠离子电池： 锂电同源，后起之秀 钠离子电池的工作原理与锂离子电池极为相似 。 Li 和 Na 属于同一主族元素并具有 相似 的物理化学性质， 钠离子电池和锂离子电池 都属于摇椅式电池， 主要通过钠离子在正负 极之间的嵌入和脱出实现电荷转移 。 图表 1： 钠离子电池工作原理 资料来源： 中科海钠官网， 国盛证券研究所 钠离子电池主要由正极、 负极、 电解液 和 隔膜四部分构成，其中正极和负极材料的结 构和性能决定着整个电池的储钠性能。 相较于锂离子电池，钠离子 半径和体积 较大，材 料结构稳定性和动力学性能上面不占据优势，需要更多的技术突破，而 技术选择的 焦点 集中于正极材料 和负极材料 ，这决定了钠离子电池的性能和成本 。 1.1.1 正极材料：层状过渡金属氧化物 vs 普鲁士类化合物 vs 聚阴离子化合物 正极材料主要为电池提供离子源，决定了电池的能量密度 。 目前 正极材料主要有三种 路线，分别是 层状 过渡 金属氧化物、普鲁士 类化合物 和聚阴离子 化合物 ， 前两者在商业 应用 上的实践更为广泛 ，典型代表分别是中科海钠和宁德时代 。 图表 2： 钠离子电池正极材料分类 资料来源： 《 钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的研究进展 》 ， 国盛证券研究所 2022 年 08 月 09 日 P.4 请仔细阅读本报告末页声明 层状过渡金属氧化物 NaxMO2（ M 为过渡金属元素，如 Mn、 Ni、 Cr、 Fe、 Ti 和 V 及其 复合材料） 比容量高且易于加工量产，可以分为 单金属氧化物、二元金属氧化物、三元 金属氧化物和多金属氧化物 ，在合成与电池制造方面与锂电池有相似之处。其中单层金 属氧化物是参照锂电池 LiCoO2 研究，但是结构不稳定 ，而掺入多种元素的二元或三元 金属氧化物可以具有 较高的可逆容量及较好的循环寿命 ，但同时也提升了成本。 在产业 实践 方面 得到了较为广泛的应用 ， 其中 英国 Faradion 公司采用 Mn–Ni–Ti–Mg 四元层状 氧化物正极材料，电池能量密度超过 160Wh/kg，循环寿命在 3000 次以上，未来有进一 步提升的空间 。 中科海钠采用了 Cu-Fe-Mn 三元层状氧化物正极材料，电池能量密度达 到 135Wh/kg，具有较好的循环稳定性 。 普鲁士类化合物 是 过渡金属六氰基铁酸盐 NaxMa[Mb(CN)6] (Ma 为 Fe、 Mn 或 Ni 等元素， Mb 为 Fe 或 Mn)， 具有 开放框架 结构，有利于钠离子的快速迁移， 氧化还原活性位点较 多，具有较高的理论容量，且结构稳定性 较强 。但是另一方面 晶体骨架中存在较多的空 位和大量结晶水 ，会影响削弱材料的比容量和库伦效率，影响稳定性和循环性能。这些 缺点需要通过技术研发来弥补，目前主要方式有 采用纳米结构、表面包覆、金属元素参 杂、改进合成工艺降低配位水和空位等 。产业实践以宁德时代为代表，其 开发的普鲁士 白（ NaxMn[Fe(CN)6]）材料 可以较好地控制结合水形成 ，钠电样品的能量密度达到 160Wh/kg，。 聚阴离子类化合物 NaxMy[(XOm)n-]z (M 为可变价态的金属离子如 Fe、 V 等， X 为 P、 S 等元素 )具有三维网络结构，结构稳定性 很 好 ，同时也具有工作电压高和循环性能好的 优点，但是比容量较低且导电性偏低，目前主要采用 碳材料包覆、氟化、参杂、不同阴 离子集团混搭、尺寸纳米化及形成多孔结构等方式 改善。产业实践相较前两者少一些， 典型代表主要是 法国 Tiamat 和中国 的鹏辉能源 。 图表 3： 钠离子三种正极材料 比较 层状过渡金属氧化物 普鲁士白类化合物 聚阴离子类化合物 表达式 NaxMO2（ M 为过渡金属 元素， Mn、 Ni、 Cr、 Fe、 Ti 和 V 及其复合材料） 过渡金属六氰基铁酸盐 NaxMa[Mb(CN)6] (Ma 为 Fe、 Mn 或 Ni 等元 素， Mb 为 Fe 或 Mn) NaxMy[(XOm)n-]z (M 为可变价态的金 属离子如 Fe、 V 等， X 为 P、 S 等元 素 ) 优点 结构简单易量产加工 比容量高 循环寿命高 能量密度高 开放框架 结构有利钠离 子快速转移 能量密度高 结构稳定性较强 材料成本和生产成本低 工作电压高 循环稳定性高 结构稳定 性好 不足 空气稳定性较差 成本较高 不可逆相变 材料含有结构水， 降低 比容量和库伦效率，改 进研发技术门槛高 循环稳定性差 能量密度低 典型企业 中科海钠 钠创新能源 宁德时代 法国 Tiamat 资料来源： CNKI，国盛证券研究所 1.1.2 负极材料： 优选碳基材料 负 极材料是钠离子电池充放电过程中离子和电子的载体，决定能量储存与释放 ，优选 碳基材料 。 由于钠离子与锂离子的 半径不同 ， 钠离子无法在石墨中有效嵌入脱出 ，如果 要应用石墨就必须要扩大石墨层间距，普通石墨材料很难实现。目前，可应用于钠离子 电池的负极材料有无定形碳、金属化合物和合金类材料， 由于合金类材料大多体积变化 大，循环较差；金属化合物容量较低，因此 无定形碳 是目前 最为主流 的负极材料 ， 比容 量可达 200-450mAh/g， 分为硬碳和软碳，主要由随机分布的类石墨微晶构成，没有石 2022 年 08 月 09 日 P.5 请仔细阅读本报告末页声明 墨长程有序和堆积有序的结构。 软碳在高温下可以完全石墨化，导电性能优良 ； 硬碳的 优点在于 储钠容量高、嵌钠电位低 ， 高比容量易合成 ，其在钠电的容量（ 200- 450mAh/g）与石墨在锂电中的容量（ 375mAh/g）相媲美，应用更为广泛 。 但目前硬 碳也面临着如倍率性能弱、平台电位低而在高倍率下电池可能有风险的问题， 同时成本 较高（约 10-20 万 /吨），仍 需要进一步 优化，降本增效 。 产业内， 日本公司 Kuraray 的硬碳产品非常成熟，其硬碳价格约 在 18 万 /吨；国内主要 的负极材料厂商有杉杉股份、 贝特瑞和 璞泰来 等 。宁德时代开发 了 具有独特孔隙结构的 硬碳材料。 中科海钠创新性地使用无烟煤作为前驱体开发的 高温裂解无烟煤负极 可逆比 容量约 220mAh/g。 图表 4： 不同钠离子电池炭基负极的电化学性能比较 炭前体 电流密度（ mA〃 g¯ ¹ ) 首周可逆比容量 （ mA〃 h〃 g¯ ¹ ) 首周库伦效率 烟煤 20 314.3 82.8 淀粉 30 305.0 90.5 无烟煤 20 252.2 69.6 次烟煤 20 291.0 79.5 聚苯胺 20 319.0 71 沥青和酚醛树脂 30 268.3 82 植酸和大豆蛋白 30 359.5 50.1 沥青 30 280.1 75 杏壳 25 400.0 79 无烟煤 30 368.0 47.7 无烟煤和氧化石墨 50 415.5 37.7 烟煤 100 306.0 54.3 资料来源：《调控炭化过程优化煤基硬炭负极储钠性能》，国盛证券研究所 1.1.3 电解液与隔膜： 近似锂电 电解液是传输离子的载体，由电解质、溶剂和添加剂构成。 钠离子电池的电解质与锂 离子电池极为相似，以钠盐替代锂盐，如高氯酸钠等，其成本低于锂盐。溶剂分为水系 和非水系，大部分沿用锂电采用的 酯类有机溶剂 。添加剂方面几乎同锂离子电池相比没 有区别。 隔膜一方面用以隔开正、负极，一方面形成充放电回路使离子通过，钠离子电池与锂离 子电池在隔膜方面技术相近 ，锂电池广泛应用的 PP/PE 隔膜 可以复用 ，但 钠离子电池 更多采用玻纤隔膜，成本更低。 1.1.4 集流体：使用铝箔，成本远低于锂电 钠电集流体采用铝箔，成本远低于锂电。 集流体是用来连接粉末状活性物质，并将 将 活性物质产生的电流汇集 输出、将电极电流输入给活性物质 。在石墨基锂电池中，因为 锂会与铝反应产生合金，因此负极必须采用铜箔作为集流体。而在钠离子电池中，钠和 铝不会反应产生合金，因此正负极集流体都可以采用铝箔，成本远低于锂电池。 2022 年 08 月 09 日 P.6 请仔细阅读本报告末页声明 图表 5： 钠离子 电池 产业链 资料来源： CNKI，中科海钠，宁德时代，钠创新能源， 国盛证券研究所 1.2 钠离子电池发展回顾 1.2.1 第一阶段： 20 世纪 70 年代，钠锂同期开始研究发展 20 世纪 70 年代末，钠离子电池和锂离子 电池几乎同期开展初期研究，主要集中于具有 明显成本优势和能量密度优势的钠硫电池，主要应用场景为大规模储能系统。 1.2.2 第二阶段： 20 世纪 90 年代，锂离子电池迅速商业化，钠离子电池搁臵实验室 1990s 起， 因石墨基负极材料的研发应用使得 锂电池 表现出出色的电化学性能， 率先开 始商业化，下游 便携电子设备、电动工具和电动汽车 需求激增，锂电池商用产业化 飞速 发展 。但 同时期钠离子 因没有研发出适合的负极材料而 被搁臵 了开发进度 ， 仅停留在实 验室研究阶段。 发展十分缓慢。 1.2.3 第三阶段： 2010 年起，钠离子 迅速 走向商业化 发展 2000 年后， 由于发现了硬碳这一 适合作为钠离子电池负极的材料， 钠离子电池研发开 始迅速发展。 2010 年中科院开始研发钠离子电池， 2011 年全球首家钠离子电池公司英 国 Faradion 成立 ，该公司已研制出 10Ah 软包电池样品， 2017 年中国首家钠离子电池 公司中科海钠成立，此后发布了国内第一轮钠离子电动车示范， 2021 年宁德时代正式 发布第一代钠离子电池，大多数公司沿用锂电池适用的 非水系电解质。 2.钠离子 电池 应运而起 ： 经济性 +安全性 2.1 锂电互补最佳选择，成本经济性优势显著 2022 年 08 月 09 日 P.7 请仔细阅读本报告末页声明 锂 资源有限且高成本，需要低成本替代品 。锂电池具有高能量密度和超长循环寿命等 优秀的化学性能，被广泛应用于激增的便携电子设备、电动工具和电动汽车以及电网储 能的场景中，近年来用于锂电池的锂用量显著增加，但是由于锂资源分布不均且大规模 适宜开采的高品位锂矿资源有限，即期产能有限导致供需错配，供需缺口在近两年被迅 速拉大，碳酸锂价格不断攀高，从 2021 年 5 月约 8.8 万元 /吨抬升至 2022 年 7 月将近 48 万 /吨，超过 400%的增长率。而全球范围内 80%的锂电池在中国制造，但是锂资源 分布不均， 根据 2022 年 美国地质调查数据，全球 锂资源储量超过 89,000,000 吨，我 国占比仅约 6%， 我国 有将近 80%的碳酸锂依赖进口 ，锂电上游 成本 高企 。 图表 6： 碳酸锂价格攀高，成本高企 （单位：万元 /吨） 资料来源： Wind， 国盛证券研究所 图表 7： 2021 年全球 锂资源储量分布 ， 中国依然依赖进口 资料来源： USGS， 国盛证券研究所 相比于锂离子电池，钠离子电池具有经济性和成本优势。 主要体现在： （ 1） 钠离子资源丰富，提炼简单， 成本低廉。 钠作为地壳元素丰都中排序第五的元素，地壳丰都为 2.64%，高达锂资源储量 的 440 倍多，分布更为均匀且便于提炼，同时价格 相 比 于锂矿价格便宜将近几 十倍。 10% 6% 24% 21% 11% 8% 3% 3% 3% 2% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 美国 中国 玻利维亚 阿根廷 智利 澳大利亚 刚果（金） 加拿大 德国 墨西哥 捷克 塞尔维亚 俄罗斯 秘鲁 马里 津巴布韦 巴西 西班牙 葡萄牙 2022 年 08 月 09 日 P.8 请仔细阅读本报告末页声明 图表 8： 地壳中钠元素的丰度 资料来源： USGS， 国盛证券研究所 （ 2） 与锂离子 电池原理相同，工艺类似，设备相容 。 钠离子电池是“踩在巨人的肩膀” 发展 ， 锂电已经经历了快速发展时期，培育出了成熟 的产业链，钠离子电池 与锂离子电池的设备工艺高度重合相通，复用可行性高，产线转 换成本低 。 （ 3） 集流体 、隔膜 等 关键 辅材 成本 远低于锂离子电池 。 钠离子正负极集流体均可以选择 具有价格优势 的铝箔 ，代替锂离子电池所用的高成本的 铜箔。同时，锂离子电池 PP 隔膜不适用于钠离子电池，适用的玻纤隔膜成本更低。关 键辅材的成本将远低于锂离子电池。 图表 9： 钠离子成本优势 资料来源： 中科海钠官网， 国盛证券研究所 2022 年 08 月 09 日 P.9 请仔细阅读本报告末页声明 2.2 钠电池 宽温区适用， 安全性优异 锂电池 安全事故频发，安全性堪忧 。 截至 2021 年底，中国电化学储能项目累计装机 XXGW，在所有储能项目中仅次于抽水蓄能。 但 随着锂电池 快速 的应用推广， 安全事故的 风险也随之增加，尤其是 电池热失控导致的安全事故频发。 6 月 29 日，国家能源局发 布 《防止电力生产事故的二十五项重点要求（ 2022 年版）（征求意见稿）》 ，要求 中 大型电化学储能电站不得选用三元锂电池 和钠硫电池。 相比于锂离子电池， 钠离子电池的安全性更为突出。 （ 1） 钠离子电池的 内阻更大，在 短路瞬间瞬时发热量少，温升较低 ，电池热安全事故风险较小。（ 2）锂离子电池适温 区间更宽，在 高温 和低温 环境 下 都可以保持较好的 放电保持率；（ 3）负极集流体采用 铝箔，稳定性更好， 可以放电到 0 V,不存在过放问题 ，过放后仍可以正常循环，同时 也可以 保证 安全运输。 图表 10：钠离子电池与锂离子电池性能比较 性能 钠离子电池 磷酸铁锂电池 三元锂电池 能量密度 100-160Wh/kg 120-200Wh/kg 200-300Wh/kg 循环寿命 3000 次以上 3000 次以上 3000 次以上 安全性 好 较好 较好 高温性能 好 较差 差 低温性能 好 差 较差 资料来源： CNKI，中科海钠官网， 宁德时代官网， 国盛证券研究所 3.钠离子电池 未来 产业方向：储能 +低速 交通 3.1 储能 ：经济性与安全性优势突出 国家出台各项政策支持储能发展，具有必要性和重要性。 在“双 碳”目标牵引 下构建 高比例可再生能源电力系统成为必然趋势 ， 但是风电、光伏等新能源的波动性和间歇性 会造成出力不均和用电供需失衡， 造成大量弃风弃光，威胁 电网运行安全 。因此， 大规 模长时储能技术的发展 是必然趋势和需求。 2021 年 7 月 15 日，国家发改委、国家能源 局出台《 关于加快推动新型储能发展的指导意见 》，明确 将发展新型储能作为提升能源 电力系统调节能力、综合效率和安全保障能力，支撑新型电力系统建设的重要举措，并 提出了到 2025 年装机规模达 3000 万千瓦以上的具体规模目标。 电化学储能是目前应用最灵活广泛储能形式之一 ， 相较于水电、火电等常规调节能源 具有毫秒级快速响应、跟踪负荷变化能力强且便于准确控制、地理限制较少、可实现削 峰填谷双向调节等优势。截至 2021 年底，中国已投运储能项目累计装机规模 43.44 GW， 位居世界第一 ， 新增 储能装机 7397.9 MW。 其中 ，新增 电化学储能装机规模 1844.6 MW， 仅次于抽水蓄能，占 比 24.9%。 2022 年 08 月 09 日 P.10 请仔细阅读本报告末页声明 图表 11： 2021 年中国电力储能装机比例 资料来源： CNESA， 国盛证券研究所 钠离子是 电化学储能 新起之秀 ，前景可期 。 2022 年 1 月国家发改委、国家能源局印发 《十四五新型储能发展实施方案》 ，在所列出的推动多元化技术开发中钠离子电池技术 排名第一 ，政策层面高度认可，未来发展的确定性高 。 电化学储能发展最为迅速的当属 锂离子电池，但是 锂电 热安全性稍差、成本较高且锂资源非常有限分布不均， 限制了可 持续大规模发展。 相比于锂电， 钠离子电池资源储量丰富、造价成本低、 长寿命、库仑 效率高、环境适应性好、无污染运行 ，用于储能其安全性和经济性优势突出 。 图表 12： 钠离子电池应用于大规模储能的必要技术特征示意图 资料来源： 中科海钠官网， 国盛证券研究所 除了 安全性和经济性之外， 钠离子电池 用于储能 ，具备以下优势 ：（ 1）高低温性能优 异， 可在大温度范围内工作 ， 在 -40 ℃低温下可以放出 70%以上容量，高温 80 ℃可以 循环充放使用 （ 2） 大功率工作。 储能设备需要满足间歇的大规模储能，同时要具备大 功率输出的特点 。 （ 3） 绿色环保可持续 。 钠电正负极 集流体 采用铝箔，电池的结构和组 分更简单，也更易于回收再利 用 。 2022 年 08 月 09 日 P.11 请仔细阅读本报告末页声明 图表 13：钠离子电池的全生命周期度电成本远低于锂离子电池 项目 铅蓄电池 磷酸铁锂电池 三元锂电池 钠离子电池 计及电力损 耗时度电成 本 /元 0.950~1.234 0.739~0.873 1.070~1.290 0.512~0.590 不计电力损 耗时的度电 成本（弃风 弃光消纳） / 元 0.850~1.130 0.700~0.834 1.404~1.260 0.465~0.543 不计电力损 耗且折现率 为 0 时的度 电成本 /元 0.629~0.806 0.469~0.543 0.820~0.980 0.320~0.366 资料来源： 《钠离子电池储能技术及经济性分析》， 国盛证券研究所 图表 14： 2021 年华阳股份与中科海钠共同打造了全球首个 1MWh 钠离子电池光伏储能系统 资料来源： 中科海钠官网， 国盛证券研究所 3.2 低速 交通 工具：性能优越，环保价廉 我国电动自行车行业新规改革， 铅酸电池面临淘汰竞争 。 我国大部分 电动自行车、电 动三轮车甚至老年代步车的电池使用的均为铅酸电池 ，铅酸电池在造价成本上占据优势， 但是一直没有完善的回收制度，污染严重，很难可持续发展。 此外， 2019 年《 电动自 行车安全技术规范》即新国标正式实施，要求 两轮车 电动自行车的整车质量不高于 55kg，而大部分铅酸电池单车重量在 70kg 以上，到 2023 年底政策过渡期结束后，将 面临着巨大的市场变革。 据统计， 2021 年中国两轮电动车累计销量达成 4100 万辆，锂 离子电池两轮电动车销量占比 23.4%。 2022 年 08 月 09 日 P.12 请仔细阅读本报告末页声明 图表 15：中国两轮电动车销量统计 资料来源： 艾瑞咨询， 国盛证券研究所 图表 16： 钠离子 应用于 低速交通工具 资料来源： 中科海钠官网， 国盛证券研究所 低速交通市场中，钠电性优价廉且环保，竞争力凸显。 在低速交通市场上， 锂电池市 占率逐年 提升，但锂电池成本较高，能量密度优于钠离子电池的优势在低速电动市场上 被弱化，而钠离子电池的成本优势突出。 同时，钠离子电池的性能足够满足低速电动的 需求，以中科海钠钠离子电池为例，可达到 145Wh/kg，同时能够实现 5-10 分钟充电 快充，循环寿命可达铅酸电池十倍。 而爱玛科技也在发布会上宣布未来将使用钠电池用 于自己的电动两轮车中。 图表 17： 钠离子电池与铅酸电池、锂离子电池 性能 比较 铅酸电池 钠离子电池 锂离子电池 能量密度 30~50Wh/kg 100~150Wh/kg 150~250Wh/kg 电压 ~2.1V 2.8~3.5V 3.0~4.5V 寿命 ~300 次 2000+次 3000+次 资料来源：中科海钠官网，国盛证券研究所 4.行业 格局未定 ： 发展初阶 ，群雄逐鹿 4 . 3 5 % - 4 . 4 4 % - 7 . 5 6 % - 1 . 2 6 % - 2 . 8 7 % 5 . 5 7 % 1 4 . 2 9 % 2 9 . 3 5 % - 1 3 . 8 7 % 9 . 7 6 % - 0 . 5 - 0 . 4 - 0 . 3 - 0 . 2 - 0 . 1 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0 4 5 0 0 5 0 0 0 2 0 1 2 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 2 0 2 0 2 0 2 1 2 0 2 2 e 销量（万辆） 增速（ %) 2022 年 08 月 09 日 P.13 请仔细阅读本报告末页声明 4.1 中科海钠 ：先锋标杆 ， 势如破竹 中科海钠成立于 2017 年 2 月，是国内首家专注于钠离子电池研发生产的 高新技术 公司， 也是中科院物理所的科技转化 成果， 拥有以物理所陈立泉院士为技术带头人的核心研发 团队，是国内研究钠离子电池起步最早的公司，占据先发优势 ，与英国 Faradion、 法国 Tiamat 同为世界领先的钠离子电池厂商。 图表 18：中科海钠生产 规划 项目 合作 进度 1GWh 钠离子 Pack 电池规模 产线 华阳集团 已开工， 预计 2022Q3 投产 阜阳海钠科技 1GWh 钠离子 电池生产项目 （全球首条 5GWh 级钠离子电池生产线 一期项目） 三峡能源、三峡资本及安徽 省阜阳市人民政府 已落成 全球首条 5GWh 级钠离子电 池生产线二期项目 （ 4GWh） 三峡能源、三峡资本及安徽 省阜阳市人民政府 尽快启动 资料来源： 中科海钠官网， 国盛证券研究所 核心技术 世界领先 。 中科海钠 掌握 15 项钠离子电池相关的国家专利， 其所依托的 中科 院物理所 也 已在正负极、电解质、添加剂和粘接剂等关键技术方面申请了 50 余项发明 专利（已授权 30 余项，其中 3 项获得美国、欧盟和日本授权 ）， 是国际少有拥有钠离 子电池核心专利与技术的电池企业之一 。 中科海钠研发并于 2021 年 6 月 28 日投运的 1MWh 钠离子储能电池系统 入选国家能源局 2021 年度能源领域首台（套）重大技术装 备项目名单 ，得到了国家层面的认可 。 7 月国内 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 下达，中科海钠和中科院物理所将参与起草。 产品体系渐趋完善。 中科海钠 主要以 Na-Cu-Fe-Mn 层状氧化物正极材料 +无烟煤基碳负 极材料 技术路线， 创新性 目前已经成功开发出了 NaCP0880138 等不同规格型号的钠离 子软包电池，以及钠离子圆柱 NaCR26650、 NaCR32138 电池，综合性能处于国际领先 水平 。 图表 19： 中科海钠产品 实物 型号 容量 电压 电流 工作温度 圆 柱 钠 离 子 电 池 26650 2300mAh 标称电压 3.2V 满充电压 4.0V 满放电压 1.5V 标准充放电流 0.6A 最大放电电流 9A -20℃ ~55℃ 32138 7500mAh 标称电压 3.2V 满充电压 4.0V 满放电压 1.5V 标准充放电流 4.0A 最大放电电流 24A -20℃ ~55℃ 软 包 钠 离 子 电 池 0880138 6Ah 标称电压 3.2V 满充电压 4.0V 满放电压 1.5V 标准充放电流 1.2A 最大放电电流 6A -20℃ ~55℃ 09114188 10Ah 标称电压 3.2V 满充电压 4.0V 满放电压 1.5V 标准充放电流 0.5A 最大放电电流 10A -20℃ ~55℃ 2022 年 08 月 09 日 P.14 请仔细阅读本报告末页声明 备 用 电 源 电 池 组 DZ48V36Ah- 3P16S 36Ah 标称电压 48V 满充电压 64V 满放电压 32V 标准充放电流 7.2A 最大放电电流 0.5C -20℃ ~55℃ 电 动 自 行 车 电 池 组 DZ48V12Ah- 4P16S 12Ah 标称电压 48V 满充电压 64V 满放电压 42V 标准充放电流 2.4A 最大放电电流 1C -20℃ ~55℃ DZ48V12Ah- 2P16S 12Ah 标称电压 48V 满充电压 64V 满放电压 42V 标准充放电流 2.4 最大放电电流 1C -20℃ ~55℃ 低 速 电 动 车 电 池 组 DZ72V60Ah- 6P24S 60Ah 标称电压 72V 满充电压 96V 满放电压 48V 标准充放电流 7.2A 最大放电电流 0.5C -20℃ ~55℃ 规 模 储 能 电 池 组 DZ48V36Ah- 6P16S 36Ah 标称电压 48V 满充电压 64V 满放电压 32V 标准充放电流 7.2A 最大放电电流 0.5C -20℃ ~55℃ 资料来源： 中科海钠官网， 国盛证券研究所 资本 支持 实力强劲 。 中科海钠 2017 年成立后至今进行了 5 轮融资， 最新一 轮投资由华 为旗下哈勃投资领投，由聚合资本联合投资，所募资金将主要用于钠离子电池量产产线 的搭建。 同时，中科海钠与 华阳新材料科技集团 （ 600348.SH 华阳股份 ） 达成合作，共 同搭建具有 2000 吨年产能的钠离子电池正负极材料生产线 。 图表 20：中科海钠融资情况 披露日期 交易金额 融资轮次 投资方 2022-04-01 未披露 A+轮 哈勃投资 海松资本 深圳聚合资本 2021-03-26 数亿人民币 A 轮 梧桐树资本 2020-04-24 数千万人民币 Pre-A 轮 中科创星 梧桐树资本 中关村创业投资 2019-01-04 未披露 天使轮 北京协同创新研究院 2018-09-14 未披露 天使轮 国科嘉和 物理所 资料来源：天眼查，国盛证券研究所 2022 年 08 月 09 日 P.15 请仔细阅读本报告末页声明 4.2 宁德时代： 实力雄厚， 已进行 产业化布局 宁德时代是 全球领先的新能源创新科技公司， 2021 年 7 月 29 日宁德时代举行线上发布 会并发布了宁德时代第一代钠离子 电池和 创新的锂钠混搭电池包 ，正式吹响进军钠电产 业布局的号角。 图表 21： 2021 年宁德时代发布了第一代钠离子电池 资料来源：宁德时代官网，国盛证券研究所 第一代 产品性能优异 ， 技术 创新持续布局 。 宁德科技与容百科技深度合作，正极采用 克容量较高的普鲁士白材料， 发布的第一代钠离子电池各项性能指标优异， 电芯单体能 量密度高达 160Wh/kg；常温下充电 15 分钟，电量可达 80%以上；在 -20° C 低温环境 中，也拥有 90%以上的放电保持率；系统集成效率可达 80%以上；热稳定性 超过 国家 强标的安全要求。 而宁德时代预期，第二代钠离子电池能量密度将超过 200Wh/kg。 而 宁德时代控股子公司邦普循环也在持续申请多项钠离子电池相关专利。 图表 22：宁德时代 控股 子公司 广东邦普循环科技有限公司申请了多项钠离子电池专利技术 专利名称 专利类型 专利申请号 专利申请日 去合金化钠离子电池负 极材料及其制备方法 发明专利 CN202210155245.6 2