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钠离子电池

价值投机小学生   / 2023-02-07 07:57 发布

随着全球新能源汽车及储能行业快速持续增长而作为核心原材料的锂资源正因为供需错配以及经济性问题成为影响行业发展的重要因素

钠资源储量丰富相比锂电池其优势在于低温性能倍率性能及经济性更优劣势在于循环寿命及能量密度

当前钠离子电池应用场景逐渐明确有望在储能商用车以及部分乘用车领域成为锂电池的有效补充

2023年钠电产业化趋势清晰产业链参与者增多传统锂电厂商纷纷下场新玩家入局接二连三未来或将吸引更多锂电企业参与布局有利于多方合作推进钠离子电池产业化进程

01  

钠离子电池产业链

钠离子电池产业链结构与锂电类似包括上游资源企业中游电池材料及电池电芯企业

上游原材料资源

钠离子电池产业链是上游原材料相关企业主要包括攀钢钒钛河钢股份建龙集团和华阳股份铝箔企业包括鼎盛新材万顺新材南山铝业云铝股份氰化钠相关企业包括安庆曙光河北诚信重庆紫光等二氧化锰相关企业包括湘潭电化红星发展

由于所需原材料同锂离子电池截然不同预期将助力一批传统化工企业向新能源方向转型在电池对于一致性安全性的高标准下控制成本与优质提纯技术将成为制胜关键

钠电池上游资源部分厂商

资料来源国泰君安

中游电池材料

钠电池中游电池材料沿袭锂电格局

钠电池的核心优势在材料端成本现阶段钠电池电芯成本在0.8-0.9元/Wh相较磷酸铁锂电池暂无优势主要受限于生产工艺不成熟产业链不完善

但随着工艺成熟产业链完备成本有望下探至0.5元/Wh以下较磷酸铁锂电池有明显优势

整体行业格局来看由于结构类似传统锂电材料龙头具备先发优势

电池材料 - 正极

钠电正极主流技术方案分为三大类层状氧化物普鲁士蓝和普鲁士白普鲁士蓝的类似物聚阴离子

钠离子电池正极材料三种技术路线各有优劣预计维持多种路线并存的格局并匹配不同场景下的需求

三条正极材料路线中普鲁士蓝类似物是钠电池的特有体系需要特定的产业化配套层状金属氧化物和聚阴离子化合物分别与三元电池和磷酸铁锂电池同体系均有良好的产业化基础传统锂电厂正极材料厂商专注钠电研究的科创型团队在钠电正极方面均有布局进展顺利

普鲁士蓝类正极材料主打成本优势有望应用于大型储能场景其优势在于工作电压可调可逆比容量高合成温度低等而不足之处在于量产时结晶水较难控制从而影响循环性能

目前该技术路线的代表企业有百合花七彩化学/美联新材汉行科技等

层状氧化物成熟度相对较高且综合性能优异该路线厂商主要有容百科技振华新材当升科技亿纬锂能海外企业中Faradian采用镍基层状氧化物方案

聚阴离子材料结构稳定循环寿命长但是成本高能量密度表现较差目前研究较多的包括磷酸铁钠氟磷酸钒钠和磷酸钒钠钒的成本较高且具有毒性

国内企业中众钠能源采用低成本的硫酸铁钠作为解决方案钠创新能源在积极研发磷酸钒钠磷酸锰钒钠等材料体系

海外企业中法国Naiades和Tiamat均采用了氟磷酸钒钠作为正极材料

资料来源华福证券

电池材料 - 负极

负极使用无定形软碳硬碳材料硬碳比容量性能优越具备开发高能量密度钠电池的潜力但现阶段成本居高不下

负极材料硬碳的前驱体来源批次一致性及工艺适配性极待突破是制约其产业化的关键一环

目前多数负极厂积极布局硬碳路线

从公开信息以及公司公告看传统锂电负极公司如杉杉股份贝特瑞翔丰华中科电气等公司均有硬碳材料负极的技术布局其中杉杉股份的进展相对较快其钠电负极材料已经实现批量销售

非上市公司成都佰思格珈钠能源等已开发迭代多款负极产品佰思格计划把产能扩大到1万吨左右到2025年会进一步把产能扩大到5万吨产业化布局较为积极

相比而言软碳前驱体成本相对低廉

华阳股份与中科海纳绑定采用软碳路线通过无烟煤实现软碳生产圣泉股份酚醛树脂产能行业领先成本优势显著元力股份借助活性炭工艺经验有望进入负极行业

钠离子电池的集流体铝箔电解液隔膜电池封装等均可以复用锂离子电池的产业链产业化基础良好

同时钠离子在负极不会和铝反应负极集流体可由铜替换为成本更低的铝箔

集流体环节主要厂商包括鼎胜新材万顺新材电解液头部厂商包括天赐材料多氟多江苏国泰永太科技隔膜环节主要厂商有恩捷股份星源材质中材科技

下游电池环节

钠离子电池产业链结构与锂电池类似可以分为圆柱软包方形硬壳三大类

其生产工艺也与锂电池高度重合现有的锂离子电池组装生产线稍加修改后就可以用来生产钠离子电池锂电基础完善的产业链为钠电池的产业化提供了良好基础

钠离子电池与锂离子电池生产工艺基本类似传统锂离子电池产线可调试转产

02

钠离子电池环节市场格局

全球已有近三十家企业布局钠离子电池产业化应用涉及储能电动车多领域

国内多家公司均已布局钠离子电池主要厂商包括宁德时代中科海钠纳创新能源鹏辉能源欣旺达汉行科技众钠能源星空钠电传艺科技维科技术

钠离子电池电芯相关企业

资料来源华福证券

由于钠电原理与结构与锂电类似锂电龙头具备先发优势宁德时代具备规模化起量迅速上下游客户结构稳定两大优势因此引领钠电池产业趋势

2021年7月锂电龙头宁德时代公布第一代商业化钠离子电池预计2023年钠电产业链基本形成

中科海钠背靠中科院是钠电池先驱产业化进度相对领先公司与三峡能源合作共同建设全球首条钠离子电池规模化量产线规划产能5GWh分两期建设一期1GWh将于2022年正式投产与华阳股份合作共建年产能2000吨~0.8 GWh的钠离子正/负极材料生产线20212022年投产并于2023年扩产至10 GWh

华阳股份是无烟煤龙头企业在材料端华阳股份可以通过与中科海钠合资的山西华钠铜能和华钠碳能实现钠电池正极和负极材料的供应在电芯端公司的全资子公司山西华钠芯能1GWh 钠离子电芯生产线已经正式投产定位储能市场

2023年预计投产钠离子电池情况

资料来源北极星储能中科海纳德邦证券

其他厂商也在钠离子电池产业化进程上持续发力

传艺科技钠离子电池目前处于中试阶段是镍铁锰层状氧化物+硬碳体系内测的钠离子电池性能水平优异小试层面正极材料质量比容量140mAh/g,负极材料比容量300mAh/g,单体电芯能量密度145Wh/kg, 循环次数4000次-20摄氏度环境下大于88%的容量保持率公司一期4.5GWh电芯和材料产线预计2023年上半年投产

维科技术参与了浙江钠创A轮融资钠创为维科技术供应钠离子电池正极材料和电解液公司目前有20%左右收入是来自于小动力领域用的磷酸铁锂和三元锂电池锂电池生产经验为钠电中试和量产提供技术基础目前中试线已经投产量产线方面设备已经完成订购2GWh产线将在2023年6月实现产品下线截止目前维科技术实验室开发的钠电池性能水平优异能量密度为150Wh/kg,循环次数3000次左右

锂电企业下场和四轮车应用加速了市场对钠电产业化的共识钠离子电池在两轮车领域凭借较铅酸和锂电更高的性价比率先快速替代储能领域凭借安全和耐低温的优势率先应用在对于能量密度和循环寿命要求较低的用户侧储能通信基站和数据中心乘用车领域通过钠锂混搭技术有望覆盖65%纯电乘用车市场下一阶段钠电池企业订单兑现将成行业催化核心要素

钠离子电池同样面临一些问题例如电池原材料正负极配套尚未进入规模化供应材料成本难以控制能量密度提升空间小且面临着多种储能方式氢燃料电池钒电池飞轮储能等的激烈竞争

长远来看在全球锂资源稀缺的背景之下受益于全行业日趋提升的供应安全与降本诉求钠离子电池有望迎来历史发展机遇