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文档简介

1、钠离子电池发展初探:工作原理与发展历程钠离子电池: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中科海钠官网,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。正极材料:层状

2、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钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料的研究进展,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

3、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 MnNiTiMg 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 NaxMaMb(CN)6 (Ma 为 Fe、Mn 或 Ni 等元素, Mb 为 Fe 或

4、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(NaxMnFe(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

5、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NaxMy(XOm)n-z表达式优点不足NaxMO2(M 为过渡金属元素,Mn、Ni、Cr、Fe、 Ti 和 V 及其复合材料)结构简单易量产加工比容量高循环寿命高能量密度高空气稳定性较差成本较高不可逆相变中科海钠过渡金属六氰基铁酸盐NaxMaMb

6、(CN)6 (Ma为 Fe、Mn 或 Ni 等元素,Mb 为 Fe 或 Mn)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(M 为可变价态的金属离子如 Fe、V等,X 为 P、S 等元素)工作电压高 循环稳定性高结构稳定性好能量密度低典型企业能源宁德时代法国 TiamatCNKI,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

7、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 1

8、0-20 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(mAg )首周可逆比容量(mAhg )首周库伦效率烟煤20314.382.8淀粉30305.090.5无烟煤20252.269.6次烟煤20291.079.5聚苯胺20319.071沥青和酚醛树脂30268.382植酸

9、和大豆蛋白30359.550.1沥青30280.175杏壳25400.079无烟煤30368.047.7无烟煤和氧化石墨50415.537.7烟煤100306.054.3资料来源:调控炭化过程优化煤基硬炭负极储钠性能,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/

10、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。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。图表 5:钠离子电池产业链CNKI,中科海钠,宁德时代,钠创新能源,钠离子电池发展回顾第一阶段: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

11、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。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。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,2

12、011 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。钠离子电池应运而起:经济性+安全性锂电互补最佳选择,成本经济性优势显著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,

13、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)Wind,图表 7:2021 年全球锂资源储量分布,中国依然依赖进口USGS,3%8%11%1%1%1%3%2%1%3%1% 1%1%10%2

14、1%6%24%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: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。图表 8:地壳中钠元素的丰度USGS,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

15、可行性高,产线转换成本低。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:钠离子成本优势中科海钠官网,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

16、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/kg120-200Wh/kg200-300Wh/kg循环寿命3000 次以

17、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CNKI,中科海钠官网,宁德时代官网,钠离子电池未来产业方向:储能+低速交通储能: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

18、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 43.44GW,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%。图表 11:2021 年中国电力储能装机比例CNESA,钠离子是电化学储能新起之秀,前景可期。2022 年

19、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中科海钠官网,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

20、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。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0.9501.2340.7390.8731.0701.2900.5120.590不计电力损耗时的度电成本(弃风弃光消纳)/0.8501.1300.7000.8341.4041.2600.4650.543元不计电力损耗且折现率为 0 时的度0.6290.80

21、60.4690.5430.8200.9800.3200.366元钠离子电池储能技术及经济性分析,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中科海钠官网,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

22、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%。图表 15:中国两轮电动车销量统计5000450040003500300025002000150010005000艾瑞咨询,销量(万辆)增速(%)29.35%14.29%4.35%5.57%9.76%-4.44% -7.56% -1.26% -2.87%-13.87%20122013201420152016201720182019202020212022e0.50.40.30.20.10-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5图表

23、 16:钠离子应用于低速交通工具中科海钠官网,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3050Wh/kg100150Wh/kg150250

24、Wh/kg电压2.1V2.83.5V3.04.5V寿命300 次2000+次3000+次资料来源:中科海钠官网,行业格局未定:发展初阶,群雄逐鹿中科海钠: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 电池规模华阳集团已开工,预计 2022Q3 投产产线阜阳海钠科

25、技 1GWh 钠离子三峡能源、三峡资本及安徽已落成电池生产项目(全球首条5GWh 级钠离子电池生产线省阜阳市人民政府一期项目)全球首条 5GWh 级钠离子电三峡能源、三峡资本及安徽尽快启动池生产线二期项目省阜阳市人民政府)中科海钠官网,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

26、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。图表 19:中科海钠产品产品体系渐趋完善。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。实物型号容量电压电流工作温度

27、圆标称电压 3.2V柱266502300mAh钠离子321387500mAh电池软包满充电压 4.0V满放电压 1.5V标称电压 3.2V满充电压 4.0V满放电压 1.5V标称电压 3.2V标准充放电流 0.6A最大放电电流 9A标准充放电流 4.0A最大放电电流 24A标准充放电流 1.2A-2055-2055钠08801386Ah离子满充电压 4.0V满放电压 1.5V标称电压 3.2V-2055最大放电电流 6A电0911418810Ah池满充电压 4.0V满放电压 1.5V标准充放电流 0.5A最大放电电流 10A-2055电动自行DZ48V12Ah-4P16S12Ah标称电压 48

28、V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-2055标准充放电流 7.2A-2055最大放电电流 0.5C标称电压 48V满充电压 64V满放电压 32VDZ48V36Ah-36Ah 3P16S备用电源电池组车电DZ48V12Ah-12Ah2P16S池组低速电标称电压 48V满充电压 64V满放电压 42V标称电压 72V标准充放电流 2.4-2055最大放电电流 1C动DZ72V60Ah-车6P24S电池组规模储DZ48V36Ah-60Ah满充电压 96V满放电压 48V标称电压 48V标准充放电流 7.2A最大放电电流 0.5C标准充放电流 7.2A-205

29、5能6P16S36Ah电池满充电压 64V满放电压 32V-2055最大放电电流 0.5C中科海钠官网,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

30、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,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,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

31、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-20C 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 一种聚阴离子型正极材料的制备方法一种磷酸钒铁钠材料的制备方法及其应用一种高镍钠离子正极材料及其制备方法和

32、电池一种硬碳负极材料及其制备方法与应用富锰的钠离子正极材料及其制备方法和应用 P2 型锰基钠离子电池正极材料的制备方法一种钠离子电池正极材料及其制备方法和应用发明专利CN202210155245.6 2022-02-21发明专利CN202210154339.1 2022-02-18发明专利CN202210139919.3 2022-02-15发明专利CN202111540231.8 2021-12-16发明专利CN202111456775.6 2021-12-01发明专利CN202111441742.4 2021-11-30发明专利CN202111444990.4 2021-11-30发明专利

33、CN202111433977.9 2021-11-29基于碳纳米片的钠离子电池负极材料及其制备方法和应用多孔钠离子电池正极材料磷酸铁钠的制备方法富镍高压钠离子电池正极材料及其制备方法和应用棒状钠离子正极材料及其制备方法和应用废旧钠离子电池综合回收方法普鲁士蓝类钠离子电池正极材料的制备方法 国家专利局,发明专利CN202111424070.6 2021-11-26发明专利CN202111421179.4 2021-11-26发明专利CN202111424144.6 2021-11-26发明专利CN202111422025.7 2021-11-26发明专利CN202111247002.7 2021

34、-10-26发明专利CN202111246996.0 2021-10-26电化学基础雄厚,产线切换起量迅速。作为锂电产业龙头的宁德时代具备强劲的生产基 础,由于在制造工艺方面钠离子电池可以实现与锂离子电池生产设备、工艺的完美兼容,可以快速切换产线,完成产能快速布局。同时,宁德时代有完善的上下游和客群,起量 迅速。据宁德时代 2021 年发布会,2023 年将形成钠离子电池基本产业链。钠创新能源:行业新秀,技术新兴行业新秀,发展迅速。钠创新能源成立于 2018 年,由上海交通大学马紫峰教授 2012 年组建的核心研发团队延伸而成立,2019 年完成全球首条吨级铁酸钠基正极材料生产 线,2021

35、年发布全球首套钠离子电池-甲醇重整制氢综合能源系统。据钠创新能源官网, 2021 年 9 月公司完成亿级 Pre-A 轮融资。2021 年 7 月,爱玛科技公布的全球首批钠离 子电池驱动双轮电动车就是由钠创新能源研发。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钠创新能源官网,图表 24:钠创新能源产能规划项目合作进度8 万吨钠离子电池正极材料项目绍兴滨海新区管委会预计 2022 年内投产 3000 吨正极材料和 5000 吨电解液,未来 3-5 年分期建设钠创新能源官网,独创铁酸钠基正极材料,技术创新延伸多元体系。钠创新能源创新研发铁酸钠基正极材料,开发出

36、全球首套千吨级层状结构氧化物正极材料湿法合成工艺路线,并设计制造出相应的功能电解液,其电芯能量密度可达 130-160Wh/kg,循环寿命超过 5000 次。除层状金属氧化物路线外,钠创新能源也尝试聚阴离子正极材料的研发,发明 2D 纳米结构的碳包覆磷酸钒钠(Na3V2(PO4)3/C, NVP)纳米片,制备方法取得专利认证,可实现 100-300C(12-36 秒)的超快速充放电,在 200C 倍率下经 20000 次循环,其放电容量保持率为 83.3%。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钠创新能源官网,投资建议“双碳”目标下,传统能源企业绿色转型迫在眉睫,在政策导向下新材料、新能源为破局方向。同时,考虑多数煤企现金流充沛、手握土地&原材料等转型必备资源、拥有火电&化工运营经验,煤企转型具备优势。截至目前,越来越多煤企已相继发布新材料、新

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