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中泰证券研究所专业｜领先｜深度｜诚信｜证券研究报告｜ 2022.12.08 钠离子电池专题 1-多方发力趋势已成分析师曾彪 S0740522020001 2 投资摘要 ◼ 钠离子电池具备替代锂离子电池的条件工作原理与锂电池相同，性能指标与铁锂电池存在重叠区，上游矿源丰富易得，产线重置成本低；钠电池产业化发展的突破口，是钠电专用正负极材料的开发，电池层级的重点是钠电专用电池管理系统的开发，数据库的完善和行业标准的制订。 ◼ 正极材料的开发，重点关注层状金属氧化物和聚阴离子聚合物类。层状金属氧化物生产结构和生产工艺与三元锂相似，能量密度相对较高，但其循环稳定性逊色于具有稳定三维结构的聚阴离子聚合物类材料。聚阴离子型的问题是能量密度相对较低，可拓宽其在长循环储能领域的应用。 ◼ 全电极层级，可以通过补钠技术和新型电解液优化电池性能。正极补钠剂在搅拌阶段以添加剂的形式加入，补充首次充放电过程不可逆的活性钠离子损失，在生产中易于实现；液相浸泡和喷涂负极补钠技术，亦具备商业化应用的条件；此外，利用电解液有机组分的官能团对电极界面进行调控，亦可进一步优化循环性能。 ◼ 产业链规模初显雏形，预计 2023年钠电正负极主材分别形成万吨级和千吨级的有效产能，新规划的钠离子电池产能超过 30GWh。 ◼ 钠离子电池电芯材料成本在 0.45-0.5元 /Wh左右，仍然存在较大的降本空间。 ◼ 投资建议钠电主材性能和工艺局限的突破传统锂电正极材料的主要玩家，关注容百科技、振华新材、当升科技；关注解决行业痛点问题，提供创新解决方案的行业龙头宁德时代。 ◼ 风险提示钠离子电池产业化进度不及预期；锂离子电池或其他新技术持续迭代，钠离子电池技术发展不及预期；下游需求释放不及预期；测算结果基于一定假设导致的结果不确定性的风险；钠离子电池的市场渗透率不及预期。目录 CONTENTS 专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所钠电池，是锂离子电池的完美替补钠离子电池，如何设计钠离子电池，产业化提速投资建议 CONTENTS 目录 CCONTE NTS 专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所 1 钠电池，是锂离子电池的完美替补 5 1.钠电池，是锂离子电池的完美替补 ◼ 钠离子电池具备替代锂离子电池的条件工作原理与锂离子电池相同属摇椅式二次电池，充电时钠离子从正极脱嵌，通过电解质和隔膜后在负极嵌入，放电时则相反运动。制造工艺正极前驱体、正极材料，再到电芯的制造工序与设备相似，重置成本低。性能指标能量密度与磷酸铁锂电池存在重叠区间。在两轮车、 A00级车、储能等领域具备替代锂离子电池的条件。上游矿源钠源氢氧化钠、碳酸钠、甲酸钠、醋酸钠、氯化钠等；储量丰富，易于开采，供应链安全风险小；锂源氢氧化锂（三元）、碳酸锂（铁锂）；原矿品位低，开采难度大，周期长，价格波动较大，对外依存度高；项目铅酸电池磷酸铁锂三元锂钠电池能量密度（ Wh/kg） 30-50 120-200 200-350 70-200 循环寿命（次） 300-500 3000 800 2000 平均电压 2V 3-4.5V 3-4.5V 2.8-3.5V 工作温度 -20-60° C -40-80° C 资料来源宁德时代官网， 2022年中国钠离子电池技术及应用发展研究报告； ACS Energy Lett. Vol 5, No.11, 20201023, pages 3544–3547，中泰证券研究所 6 1.钠电池，是锂离子电池的完美替补 ◼ 钠离子电池产业化发展的突破口材料端，重点是钠电专用正负极主材的开发 ◆ 负极材料商业化的石墨负极或硅碳负极（层状有序结构）不适合储存钠离子。 ◆ 材料开发 ◆ 正极材料离子半径上的差异意味着钠化合物在晶格结构与锂存在区别，需要发掘或通过界面和结构调控实现兼具良好电性能和循环寿命的钠基正极主材。 ◆ 隔膜、集流体隔膜孔隙大小为纳米级别，离子半径的差异可忽略与锂电池通用；钠与铝无合金化反应，不会侵蚀铝箔，负极集流体可用铝箔替代铜箔。 ◆ 电解液主要溶剂由六氟磷酸锂切换成六氟磷酸钠，壁垒较低。多技术路线同步探索阶段，代表体系有层状氧化物类（ NaxMO2，对标三元锂）、聚阴离子型化合物材料（ NaMPO4 ,对标磷酸铁锂）和普鲁士蓝类（ NaxPRCN6）无定型碳硬碳、软碳非碳负极 TiO2、 MoS2等 RLi 0.76Å RNa 1.02Å 钠离子半径大无法稳定嵌入石墨层稳态结构 LiC6,比容量 372mAh/g NaC70,比容量 31mAh/g 硬碳可逆比容量 300-400mAh/g 软碳可逆比容量 200mAh/g ◆ 其他添加剂包括正负极添加剂，电解液溶剂，大体与锂电池相同，通过开发新型辅材、或配方用量的调配达到性能与成本的均衡兼顾。资料来源 GGII，吴羽电池材料株式会社，中泰证券研究所 7 1.钠电池，是锂离子电池的完美替补 ◼ 钠离子电池产业化发展的突破口电池端，重点关注钠电专用电池管理系统的开发，测试数据库的完善和行业标准的制订 ◆ 测试 /模拟数据库处在产业化初期，循环性能、日历寿命等长周期验证数据相对匮乏（以 1C倍率循环为例，算上静置时间，一天 8次循环，获取 3000次循环数据需 1年时间）。 ◆ 电池开发 ◆ 电芯制造电池管理系统开发充放电特性、电压模式、热量分布等均有差异，需要针对性地开发 BMS系统。 ◆ 电池集成钠离子全电池充放电曲线 ◆ 标准化包括性能指标，规格和测试方法等，有利于产品推广和成本降低。模组 /系统集成钠电池在能量密度的表现逊色于锂电池，需要对模组集成上做出优化。电芯设计包括电池形态（圆柱、方形、软包），正负极主材的选型，和辅材的搭配，以期优化电池的综合性能。电芯工艺电芯产线工艺参数的优化（关键是极片段和化成段）和 know-how经验的积累。锂电池充放电后热量分布图铁锂 /三元充放电特性资料来源 Electrochimica Acta 283 2018 1475-1481， COMSOL 中国；锂电联盟会，中泰证券研究所 8 1.钠电池，是锂离子电池的完美替补 ◼ 钠离子电池的核心优势降本空间大、安全性能佳 ➢ 钠电池降本空间大，安全性能优异，且能够拓展低温应用，但是需要在能量密度上做出取舍，同时长循环产品的开发还需寻求突破。 ➢ 钠离子电池的局限 ➢ 钠离子电池的降本空间 RLi 1.45Å MLi 6.94g/mol RNa 1.8Å MNa 22.99g/mol 更大的原子质量和半径 Nae-═Na Eϴ/V-2.71 Lie-═Li Eϴ/V-3.04更低的氧化还原电势电压工作窗口更窄更小的比容量（ Li3829mAh/g vs Na1165mAh/g） ◆ 经济性 ◆ 前驱体钠源主要为纯碱等常见工业品，原料便宜，制造费用有下降空间。 ◆ 主材 ◆ 辅材铝箔集流体代替铜箔。 NaMxO2 过渡金属 M可避免使用 Co、 Ni等高成本金属； ◆ 性能 ◆ 安全性 ◆ 电性能过放电无过放电特征，可放电至 0V 滥用测试针刺挤压测试无起火、爆炸倍率性能溶剂化结合能高，脱溶剂效率高，实现离子更快地迁移；钠枝晶可自溶，适应高倍率快充低温性能 -20° C容量保持率远高锂三元材料，应用场景拓宽。负极硬碳热解温度 1000° C，低于石墨化温度，能源损耗减少；通过前驱体优选（如沥青基）实现降本； 9 CONTENTS 目录 CCONTE NTS 专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所 2 钠离子电池，如何设计 10 2.1钠离子电池，如何设计 --正极材料 ◼ 钠离子电池正极材料的设计思路 ◆ 材料比容量 ◆ 电压平台 ◆ 循环寿命、倍率性能 Specific Capacity26789m𝐴hnm𝑀 n反应得失电子数 m完全反应的质量 M摩尔质量 Nernst 方程 ◆ 微观结构 ◆ 晶体构型的有利于钠离子的嵌入 / 脱出，且晶格结构稳定性强 ◆ 颗粒结构调控 ◆ 掺杂、复合结构设计 ◆ 表面包覆、表面结构调控资料来源 Recent advances in high energy-density cathode materials for sodium-ion batteries，中泰证券研究所 11 ◼ 钠离子电池正极材料层状金属氧化物 2.1钠离子电池，如何设计 --正极材料 ➢ 层状金属氧化物 NaxMO2 对标锂离子电池三元材料 LiNixCoyMncO2 1. 晶体结构为钠离子夹在层状金属氧化物之间，与钴酸锂结构相似。 2. 化学式中的 M代表过渡金属，如 Mg， Ti， Ni， Mn， Fe， Cu等，选择范围相较于锂离子电池更广（主要为 Ni， Co， Mn， Al）。 P2-型层状金属氧化物钴酸锂晶体结构 ➢ 层状金属氧化物 NaxMO2 由于钠离子的含量的不同存在多种结构，主要分为 O3（ x0.81）和 P2（ x0.670.8）结构。 1. O代指， Na被周边氧离子包围，占据八面体点位， P代指占据棱柱点位，下标 3指 ABCABC形式的层状堆积， 2指 ABBAAB的堆积形式。 2. O3结构 Na的含量更多，因此容量相对更高，但是 Na的传输动力学相对 P2结构更差，且在脱嵌过程中易使晶体结构发生不可逆的相变，循环性能下降。 3. 若 x0.5，晶格结构呈三维隧道状，结构稳定，循环性能佳，但钠离子点位少，能量密度低。资料来源 Chemical Society Reviews, 498, 2342–2377，中泰证券研究所 12 ◼ 钠离子电池正极材料层状金属氧化物制备 2.1钠离子电池，如何设计 --正极材料 ➢ 多离子掺杂晶相调控容百科技钠电池正极材料 NaiNixFeyMnzM1-x-y-zO2 ➢ 其他改性方式层状 -隧道复合结构（格林美） Mn源络合剂铁源Ni源沉淀剂共沉淀反应 40-70° C 2-10h 沉淀物洗涤、干燥 60- 150° C 、筛分前驱体颗粒 M源 Na源煅烧升温速率 1-10° C/min 煅烧温度 600-1100° C 2-30h 层状金属氧化物 D50粒径为 0.5- 20μm 比表面积为 0.5- 5m2/g 压实密度为 2.75-4g/cm3 1. 通过多离子掺杂对晶相进行调控，结构中的 TM-O键长发生改变，材料同时具备 P2相和 O3相，相界之间的复合有效抑制不可逆相变，结构稳定性提高，循环性能和放电容量更佳。 1. 内核包括高锰含量的 NaxMnaM1-aO2，提供高能量密度，外壳包括 NaxNibMncFedO2，起结构稳定作用，减低活性物质与电解液发生的副反应，提高循环性能。 2. 生产工艺与锂电池三元材料的生产流程相似，重置成本低。沉淀剂络合剂络合剂第一盐溶液沉淀剂内核前驱体表面生成外核前驱体第二盐溶液氢氧化物前驱体温度、 PH 值调节洗涤、干燥、筛分氧化物正极材料一次烧结二次烧结钠源资料来源国家专利局，专利 CN 115148978 A，中泰证券研究所 13 ◼ 钠离子电池正极材料聚阴离子型化合物材料，典型代表为 NaFePO4（橄榄石型）和 NaxM2XO43（ NASICON 型） 2.1钠离子电池，如何设计 --正极材料 ➢ 聚阴离子型化合物材料 NaFePO4 ，对标磷酸铁锂，二者均有橄榄石型晶体结构 1. NaFePO4的晶体结构与钴酸锂结构相同，且二者比容量较为接近（ 170mAh/g vs 154mAh/g）。 2. NaFePO4晶体结构稳定，但电压较低（ 2.85V），但通过离子交换法合成难度和成本较高。 NaFePO4晶体结构磷酸铁锂晶体结构 ➢ NASICON型聚阴离子型化合物 NaxM2XO43，相较层状金属氧化物，晶体结构呈现拥有较大间隙的三维框架。 1. x14; M可以是 V, Fe, Ni, Mn, Cr等 ; X 则是 P, S, Si, Se, Mo 等，典型代表为 Na4V2PO43 ，相较磷酸铁钠电压更高（ V4/V3氧化还原对平台电压 3.4V）。 2. 聚阴离子多面体中氧原子的强共价键 PO43−，材料晶体结构稳定，循环性能优于层状氧化物材料，同时，开放的三维通道也带来更高的离子电导率。 NASICON型聚阴离子型化合物晶体结构资料来源 Chemical Society Reviews, 498, 2342–2377，中泰证券研究所 14 ◼ 钠离子电池正极材料聚阴离子型化合物材料制备工艺（共沉淀法） 2.1钠离子电池，如何设计 --正极材料 ➢ 聚阴离子型化合物氟磷酸钒钠， Na3VOxPO42F3-2x，引入氟离子增强诱导效应，提升电压，得到更高能量密度。 ➢ 工艺要点 1. 在水系体系下对温度和 PH的控制，与钒源转换率，产品的晶粒和表面活性结构的修饰息息相关。 2. 钒源为氧化物钒源或偏钒酸盐，成本较低；钠源为氟化钠、碳酸钠、氢氧化钠等；氟源为氟化钠、氟化铵、氢氟酸等。 3. 原液中 NaVPF摩尔比 3-422-2.53-4。 ➢ 反应条件为常压，温度小于 100° C，制备工艺简单；原料为常见化工产品，成本低；废料易于回收，减少环境污染。钒源磷源深蓝色溶剂搅拌溶解 20-75° C 10-30min 碱液回收理论比容量 128mAh/g 能量密度 500Wh/kg 一次粒径 0.001-1μm ，二次粒径 0.1-100μm 去离子水氟源、钠源搅拌溶解 85-95° C 10-30min 搅拌溶解 85-95℃ PH 5-7 10-60min 浅绿色沉淀抽滤沉淀分离、洗涤真空烘干 6-12h， 60-200° C Na 3V2PO42F3 母液原料溶液 ➢ 优化方向 1. 材料优化掺杂、包覆；在 Na4MnVPO43颗粒表面均匀包覆碳层，且碳层上掺氮，提高电子 /离子传输速率。 2. 工艺优化固相法；的钠源、磷源、锰源、碳源通过球磨混合，碳层包覆以及氮掺杂均在烧结过程一步成型，简化工艺，降低成本，有利于大规模生产和工业。资料来源国家专利局，专利 CN 114933293 A，专利 CN 112242525 A，中泰证券研究所 15 ◼ 钠离子电池正极材料普鲁士蓝类 PBAs正极材料价格便宜，理论比容量高，但是产业化难度相对较大 2.1钠离子电池，如何设计 --正极材料 ➢ 普鲁士蓝类 Na2M[M CN6] M, M Fe, Co, Mn, Ni, Cu, Zn etc.,长期用于生产深蓝色颜料，因为成本上具备优势，其在钠电池正极领域的应用被开发。 1. 晶格是具有开放的离子通道和宽敞间隙的三维刚性框架，利于钠离子快速传输。 2. 含两种不同的氧化还原活性中心如 Na2Fe[FeCN6]的 M2/3和 Fe2/3），理论比容量高（ 170mAh/g）。 3. 该晶格结构存在结晶水和 [FeCN6] 空位 , 导致 Fe−C≡N−Mn骨架破坏，可逆容量，倍率能力和循环稳定性低于理论值。 ➢ 普鲁士蓝类 Na2M[M‘CN6] *zH2O制备工艺（共沉淀法）。金属 M′的六氰基钠盐沉淀物无机钠盐氟源、钠源混合溶解 25-100° C 无机钠盐金属 M的盐溶剂溶剂陈化共沉淀洗涤干燥 100-200° C 分筛 1. 金属 M′的六氰基钠盐可选自 Na4FeCN6 、 Na3FeCN6 、 Na4MnCN6、 Na4NiCN6等；金属 M盐可选自 MnCl2、 FeSO4、 FeCl3等。 2. 溶剂可选自去离水、乙醇、异丙醇等；无机钠盐可选自 NaCl、 NaNO3、 Na2SO4等。资料来源 Advanced Energy Materials, 817, 1702619，专利 CN 109728292 A，中泰证券研究所 16 ◼ 钠离子电池正极材料对比重点关注层状金属氧化物和聚阴离子聚合物类正极材料 2.1钠离子电池，如何设计 --正极材料项目隧道型氧化物层状氧化物普鲁士蓝聚阴离子型理论容量（ mAh/g） 200 280-300 250-300 200 实际容量（ mAh/g） 90 120-160 100-150 100 平均电压（ V） 3-3.3 3-3.3 3.45 3.2-3.4 电压范围（ V） 1.5-4.1 1.5-4.1 2-4.2 2.5-3.7 倍率性能好 O3型差； P2型好好好循环寿命好 O3型中； P3型中差好经济性中中好差生产控制简单简单困难简单 ➢ 层状金属氧化物生产结构和生产工艺与三元锂相似，能量密度相对较高，但其层状的晶格结构意味着循环性能逊色于具有三维稳定结构的聚阴离子聚合物类材料。聚阴离子型的问题是能量密度较低，单位成本高，可拓宽在长循环储能领域的应用。 ➢ 普鲁士蓝类正极兼具高能量密度和成本优势，但其内部结构存在缺陷，结晶水的形成易造成结构坍塌，影响循环性能。这对该材料的生产工艺控制造成极大挑战，限制了其在动力、储能领域的应用。资料来源 Journal of Power Sources 482 2021 228872， Sustainable Materials and Technologies 21 2019 e00098，中泰证券研究所 17 ◼ 钠离子电池负极材料硬碳体系入围最佳方案 2.2钠离子电池，如何设计 --负极材料 ➢ 硬碳 Vs软碳 ➢ 非碳材料，处在实验室探索阶段，暂不具备迅速量产的条件无序度更高，储钠位点更丰富，钠离子可吸附在表面，或存储在结构的缺陷位点，或层插、填充进石墨片层间和封闭微孔极片膨胀小在低于 100mV出现电压平台，最低工作电压可达 0.01V，比容量接近 350mAh/g 层间距相对石墨大，无序度增加，储钠位点有限，层插在层间或吸附于表面极片膨胀相对较高 MoS2，理论容量高体积膨胀大，电子电容量衰减快属于半导体导率低，倍率性能不佳，通常需要进行碳复合 /修饰 TiO2，理论容量高，结构稳定属于半导体，电子电导率低钠离子传输速度慢 Na2C6H2O4，有机负极种类丰富，成本低，结构上可实现较快的钠离子迁移率电子电导率较低活性物质易在有机质电解液中溶解，稳定性差资料来源 Journal of Power Sources Volume 482, 15 January 2021, 228872， TiO2/C复合材料用于钠离子电池负极的性能研究，中泰证券研究所 18 ◼ 钠离子电池负极材料硬碳体系生产工艺 2.2钠离子电池，如何设计 --负极材料 ➢ 硬碳生产工艺实例（贝特瑞）淀粉前驱体淀粉交联剂 150-170° C 保温 0.5-3h 加热 0.5-5° C/min 加热 0.5-5° C/min 200-350° C 保温 1-4h 加热 1-10° C/min 1000-1500° C 保温 1-4h 静置降温室温硬碳负极前驱体球磨机混合，装入石墨、刚玉、莫来石坩埚，于加热炉内，在惰性气氛下梯度烧结低温脱水缩合中温缩聚交联高温碳化打散、分筛微孔孔隙率 5-27 粒度 3～ 50um 压实密度 0.96- 1.2g/cm3 ➢ 硬碳的碳化温度小于 1500° C，低于石墨化温度，生产成本低；主要设备为球磨机，加热炉，工艺简单，设备重置成本低；采用不同的前驱体，生产工艺需针对性的进行细节调整，在材料性能、成本和生产难度等方面寻求均衡。 ➢ 工艺要点 1. 微孔结构调节 0.3～ 0.7nm，更多的锂簇储锂空间，提高材料容量，更快脱嵌钠，提升倍率性能； 2. 材料结构调节硬炭负极材料为球形，硬炭颗粒球形化减少颗粒间堆积密度，提高负极压实，获得高能量密度。 3. 交联剂的选择采用有机交联剂避免了无机交联剂（氯化铵和硫酸铵在高温碳化过程分解并腐蚀碳化设备带来的风险；此外，适宜的交联剂亦可增大碳链之间的交联反应，调节碳层间孔隙数量，提供更多储钠空间 4. 烧结方式需要在效率和化学反应质量上做出权衡，提高加热速度、降低保温时间的同时，需要保证内部脱氢充分，淀粉原料的球形形貌不被破坏等，避免对首效、能量密度和压实密度造成影响。资料来源专利 CN 115084513 A，中泰证券研究所 19 ◼ 钠离子电池优化正极补钠 2.3钠离子电池，如何设计 --电池环节 ➢ 钠离子电池硬碳负极存在首效较低的问题，造成正极活性物质在首次充放电的大量损失，全电池能量密度下降。通过在电池激活前前添加额外钠离子来补偿活性钠离子损失，以此提高首效，称为补钠技术。 ➢ 正极补钠剂作为添加剂与正极活性物质混合制成浆料，涂敷在铝箔制成极片，组成电芯。在电池化成时被氧化，释放钠离子补充首次充放电过程不可逆的活性钠离子损失。 1. 正极补钠剂典型代表有 Na2S、 NaN3、 Na2NiO2、 NaCrO2、 Na3C6H5O7、 Na2C6O6等。 2. 需把控合适的添加比例，关注正极添加剂分解释放气体或添加剂残留等问题。 3. 中南大学采用 NaCxNyHz型补钠材料，掺杂比例 9-17wt，提高全电池能量密度约 20-30；电池生产工艺方面，可增加 degassing设置、步骤，解决材料反应分解的产气问题。添加 NaCxNyHz型补钠剂的 Na3V2PO43 添加 NaCxNyHz型补钠剂后的性能表现资料来源专利 CN 114566650 A，中泰证券研究所 20 ◼ 钠离子电池优化负极补锂 2.3钠离子电池，如何设计 --电池环节 ➢ 与锂金属不同，钠难以形成稳定的粉末，且活性高，无法在空气中稳定存放，使用钠粉对负极进行预钠化，存在较大风险和高昂的成本。把熔融金属钠在矿物油中超声分散的得到钠金属粉末，以己烷为溶剂，将钠粉滴加到电极上，经过干燥、滚压，实现预钠化。解决粉末问题，但大部分操作需要在真空氛围完成，难以大规模商业化。 ◆ 物理预钠法将电池负极装配成半电池，在较低的电流密度下进行电循环，形成 SEI膜，实现预钠化程度的精准控制， SEI膜较为均匀和稳定。涉及到半电池装配、拆卸等额外工序，效率和成品率较低，难以大规模商业化。 ◆ 电化学预钠金属钠与萘或联苯反应生成活性多环芳香基钠，而后与醚类溶剂形成络合物，负极极片在该溶液浸润，完成预锂化。浸泡过程简单，时间短，可以在线上完成，具备商业化应用条件，但溶剂损耗相对较大。 ◆ 液相浸泡法与液相浸泡原理相同，溶剂用量减少，效率更高，但是 SEI成膜均匀性下降。浸泡过程简单，时间短，可以在线上完成，但溶剂损耗相对较大具备商业化应用条件。 ◆ 液相喷涂法资料来源 Recent advances on pre-sodiation in sodium-ion capacitors A mini review，中泰证券研究所 21 ◼ 钠离子电池新型辅材开发 2.3钠离子电池，如何设计 --电池环节 ➢ 除了优化材料结构，电解液的溶质配比，关系着钠离子的脱溶剂化和钠离子传输，也会对电池性能产生影响。 ➢ 电极 /电解液的界面化学调控（ NaPF6为电解质环醚（ THF）溶剂新型电解液体系）钠盐与环醚的最大配位数为 NaTHF3.3，溶剂化结合能（ -79.21Kj/mol）高于 DME、 EC/DEC等 ,呈现较弱的溶剂化结构，钠离子在电解液 /SEI界面脱溶更快，离子迁移速率提升，倍率性能更佳。此外，环醚基电解液中， SEI膜中丰富的有机化合物（ R- O-Na）具有更高的弹性和对机械变形的缓冲能力，实现更好的循环稳定性。 ➢ 电解液添加剂（全氟醚类硫醚类、胺类或膦类添加剂）功能添加剂配比为 1～ 10％ wt，酯类电解液在负极形成较厚的 SEI膜，导致内阻增大。特殊全氟醚类添加剂的加入，可优先在表面形成 SEI膜， O族或 N族杂原子的引入增大电解液润湿性，成膜均匀且相对更薄。此外， C-F键电负性强， LUMO能级比酯类溶剂低，在低电位下会先还原，形成的 SEI的无机成分较多，降低钠离子在界面处的电荷转移阻抗；同时增大 SEI的机械强度，循环性能提升。 R为卤素取代基 F、 Cl； X为氧族杂原子 O、 S； Y为氮族杂原子 N、 P 资料来源 Electrode-Electrolyte Interfacial Chemistry Modulation for Ultra-High Rate Sodium-Ion Batteries，专利 CN 115347235 A，中泰证券研究所 22 CONTENTS 目录 CCONTE NTS 专业｜领先｜深度｜诚信中泰证券研究所 3 钠离子电池，产业化提速 23 3.钠离子电池，产业化提速 ◼ 钠离子电池成本测算层状氧化物单耗（吨 /GWh）单位单价（万元）单位成本（元 /Wh）占比层状金属氧化物 2530 吨 7 0.18 38 硬碳 1225 吨 7 0.09 18 导电剂 101 吨 4 0.00 1 正极粘结剂 63 吨 47 0.03 6 负极粘结剂 38 吨 25 0.01 2 电解液 1406 吨 4 0.06 12 隔膜 2200 万 m2 2 0.04 9 铝箔 700 吨 2 0.01 3 其他辅材 0.05 11 材料成本合计 0.47 100 ➢ 目前，钠离子电池电芯的材料成本在 0.45-0.5元 /Wh左右，正负极主材占比较高，仍存在较大的降本空间。资料来源 Wind，隆众资讯，鑫椤锂电，有色金属加工，吴羽化工官网，佰思格，振华新材公告，中泰证券研究所聚阴离子型单耗（吨 /GWh）单位单价（万元）单位成本（元 /Wh）占比聚阴离子型正极 2734 吨 6.5 0.18 36 硬碳 1313 吨 7 0.09 19 导电剂 109 吨 4 0.00 1 正极粘结剂 68 吨 47 0.03 7 负极粘结剂 41 吨 25 0.01 2 电解液 1507 吨 4 0.06 12 隔膜 2377 万 m2 2 0.05 10 铝箔 756 吨 2 0.02 3 其他辅材 0.05 10 材料成本合计 0.49 100 ➢ 层状金属氧化物电池成本测算 ➢ 聚阴离子型电池成本测算 24 3.钠离子电池，产业化提速 ➢ 工信部及国家发改委出台多份文件，为钠离子电池的产业规范化发展，行业标准化制订等领域提供了支持与指导意见。资料来源工业和信息化部官网，国家能源局，各公司公告，中泰证券研究所 ◼ 钠离子电池政策支持及终端应用需求应用场景单位规划两轮车爱玛爱玛 MAX系列将搭载钠离子电池动力系统雅迪全球电动车销量达 1500万辆，预计 23年几十万辆钠电池电动两轮车将被推向市场小牛电动 2023年将推出首款钠离子两轮电动车低速车中科海钠推出全球首辆钠离子电池电动汽车宁德时代首创的 AB电池系统集成技术，实现钠锂混搭，预计实现 200Wh/kg的能量密度，使钠离子电池应用有望扩展到 500公里续航车型，覆盖 65的市场储能中科院物理所 /中科海钠全球首套 1MWh钠离子电池储能系统在山西太原正式投入运营中国能建安徽院中标三峡能源安徽阜阳南部风光储基地项目储能系统 EPC总承包工程，该项目含 30MW/60MWh的钠离子电池，共设置 9套钠离子储能单元中科海钠全球首款钠离子电池家用储能系统正式亮相拉斯维加斯 CES展，单个电池包容量在 4.8-12.6kWh 单位文件内容工信部 2021年 10月 12日对关于在我国大力发展钠离子电池的提案的答复将在“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国家发展改革委国家能源局 2022年 10月 12日 “ 十四五”新型储能发展实施方案加大关键技术装备研发力度，推动多元化技术开发。开展钠离子电池、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，集中攻关超导、超级电容等储能技术，研发储备液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池等新一代高能量密度储能技术。工信部 2022年 8月 25日关于推动能源电子产业发展的指导意见（征求意见稿）钠离子电池。聚焦电池低成本和高安全性，加强硬碳负极材料等正负极材料、电解液等主材和相关辅材的研究，开发高效模块化系统集成技术，加快钠离子电池技术突破和规模化应用。工信部 2022年 7月 14日工业和信息化部办公厅关于印发 2022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）计划正式下达 ➢ 预计 2023年，钠离子电池先对二轮车市场进行渗透，并具备替代低速车的条件；储能领域，则先行对 MWh基本的中小型工商业储能系统和户储进行渗透。 25 3.钠离子电池，产业化提速 ◼ 钠离子电池产业化进程公司产能规划 /GWh 描述宁德时代规划第二代钠离子电池，预计在 2023年形成基本产业链鹏辉能源开发 9kWh钠离子电池包系统集成技术，应用于工业电动车中科海钠 10 安徽阜阳一期 1GWh产线投产，预计 2023年扩产至 3-5GWh， 2024年扩产产能 10GWh以上华阳 /中科海钠 1 1GWh 华阳联合中科海钠打造的钠离子电芯产线投运多氟多 6 2023年底，河南生产基地预计将建成 1 GWh的钠离子电池产能，广西生产基地则规划于2025年建成 5GWh的钠离子电池产能传艺科技 10 钠离子电池中试线设备安装调试完成并投产，产品单体能量密度 150Wh/kg-160Wh/kg，循环次数不低于 4000次维科技术 /钠创新能源 2 在江西维科产业园建设钠电产业化基地，项目初期拟建 2GWh钠电池生产线，主要面向低速车和储能市场，于 2022年开工建设， 2023年 6月实现全面量产众钠能源 2 在镇江新区谋划落地首条硫酸铁钠万吨级正极材料量产基地，计划于 2023年建成与之配套的 2GWh电芯产线湖南立方小批量生产钠离子软包电池， 2023年开始大批量生产 ➢ 目前新规划的钠离子电池产能超过 30GWh，此外，如锂离子三元电池的产线和钠离子的产线设备可以兼容，重置成本较低。资料来源各公司公告，各公司官网，钠离子电池产业链与标准发展论坛，中泰证券研究所 ➢ 国内钠离子电池产能规划情况 26 3.钠离子电池，产业化提速 ◼ 钠离子电池产业化进程 ➢ 国内钠离子正极材料产能情况（吨） ➢ 预计 2023年形成万吨级规模的钠离子电池正极产能，其中仅容百，钠创，美联新材远期规划近 30万吨正极产能，满足近 115GWh的电池装机需求。资料来源各公司公告，国家专利局，中泰证券研究所公司名称负极种类 2023E 布局情况容百科技锰铁普鲁士白、层状氧化物、聚阴离子 36000 规划 23年钠电层状氧化物材料产能达成 3.6万吨 /年；规划 25年钠电材料年出货达成 10万吨钠创新能源层状金属氧化物 3000 今年拟完成 3000吨正极材料和 5000吨电解液的投产。预计在未来的 3-5年内，公司分期建设 8万吨正极材料和配套电解液生产线邦普循环普鲁士蓝类 600 邦普二厂现有磷酸铁车间内 1条生产线改造成钠离子电池正极材料中试线，年产中试产品电池级钠离子正极材料 600吨珈钠能源聚阴离子百吨级的中试线，预计 2023年 4月实现中试线产品稳定输出美联新材普鲁士白 2022年，与七彩化学签署战略合作协议，拟共同投资 25亿元建设年产 18 万吨电池级普鲁士蓝（白）项目，拟分三期建设，一 \二、三期分别拟建 1\5\12万吨生产装置，一期于 2023年底建成投产振华新材层状金属氧化物规划建设年产 10万吨正极材料产能，兼容钠离子电池正极材料生产当升科技普鲁士化合物、层状金属氧化物众钠能源聚阴离子型铁基材料与碳基复合材料（硫酸铁钠）目前众钠已经建成硫酸铁钠系正极材料量产线，并计划于 2023年年内建成与之配套的 2GWh电芯产线格林美层状金属氧化物、普鲁士白专利布局中伟股份钠电前驱体钠电池前驱体材料中试车间已建造完成 27 3.钠离子电池，产业化提速 ◼ 钠离子电池产业化进程 ➢ 国内钠离子负极材料产能情况（吨） ➢ 国内主要负极制造商均已开始布局，目前形成千吨级规模的钠离子电池负极产能。资料来源各公司公告，中泰证券研究所公司名称负极种类 2023E 布局情况中科海钠硬碳 /软碳 2000 两个千吨级的正负极材料产线，产线调试佰思格硬碳 2000 完成 2000吨钠离子电池硬碳负极材料的设备安装和生产，计划 2023年扩到 1万吨， 2025年扩到 5万吨贝特瑞硬碳具备产业化能力，实现吨级以上订单，