普鲁士蓝类正极材料未来可期

目录钠离子电池：多种应用场景驱动产业化加速普鲁士蓝类正极材料：低成本+高比容量优势显著普鲁士蓝类正极材料壁垒较高，相关公司积极布局建议关注标的风险提示5钠离子电池工作原理与锂电池类似和锂电池相似，钠离子电池是一种“摇椅式”二次电池。钠离子电池同样包括正极、负极、隔膜、电解液和集流体。充电时，Na+从正极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态。放电过程与之相反。保持电荷的平衡，充放电过程中有相同数量的电子经外电路传递，与Na+一起在正负极间迁移，使正负极分别发生氧化和还原反应。钠离子电池的脱嵌式工作原理与锂离子电池相似，为钠离子电池产业化打下坚实基础。资料来源：张平《钠离子电池储能技术及经济性分析》图表：钠离子电池工作原理（以NaxMO2/硬碳为例）资料来源：韩啸《锂离子电池的工作原理与关键材料》图表：可充电锂离子电池工作原理正极负极+负极𝑛𝐶+𝑦𝑁𝑎

+𝑦𝑒−充电放电𝑁𝑎

𝐶𝑦

𝑛2

放电6𝑥 𝑥−𝑦

2正极

𝑁𝑎

𝑀𝑂

充电

𝑁𝑎 𝑀𝑂+𝑦𝑁𝑎++

𝑦𝑒−钠离子电池构成与锂电池相异从构成来看，钠离子电池与锂电池有所不同。正极、负极材料、电解液是影响钠离子电池性能的最重要因素。正极材料：钠离子电池主要是层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝类化合物、聚阴离子化合物。负极材料：钠离子电池主要是无定形碳基材料（硬碳、软碳类）。电解液：钠离子电池常用六氟磷酸钠。隔膜：钠离子电池和锂电池一致，均为PP/PE。集流体：钠离子电池正负极集流体均为铝箔；锂电池正极为铝箔，负极为铜箔。项目钠离子电池锂离子电池正极材料层状过渡金属氧化物三元（镍钴锰锂）普鲁士蓝类化合物磷酸铁锂聚阴离子化合物负极材料无定形碳基材料石墨电解液六氟磷酸钠六氟磷酸锂隔膜PP/PEPP/PE正极集流体铝箔铝箔负极集流体铝箔铜箔图表：钠离子电池和锂电池构成对比资料来源：方铮《室温钠离子电池技术经济性分析》，周权《高功率高安全钠离子电池研究及失效分析》，中商产业研究院，国海证券研究所7优势：钠资源更为丰富和锂资源相比，钠资源更为丰富。钠元素地壳丰度达到2.75%，为地壳含量第六高的元素，而锂元素地壳丰度仅为0.0065%。和锂资源相比，钠资源分布更为均匀。据USGS数据，截至2021年，全球锂资源量达到8900万吨，74%集中于玻利维亚、阿根廷、智利、美国、澳洲。南美锂三角合计占比高达56%，中国锂资源总量全球位列第六，占比约6%。而钠资源全球各地都有，分布均匀。资料来源：方铮《室温钠离子电池技术经济性分析》图表：地壳中化学元素丰度USGS,国海证券研究所图表：全球锂资源储量分布不均（2021年）8优势：钠离子电池产业化后原材料成本更低wind,国海证券研究所

注：电池级碳酸钠为轻质碳酸钠和锂电池相比，产业化后钠离子电池原材料成本更低。1、钠离子电池正极材料主要元素Na、Cu、Fe和Mn都是价格较低、来源广泛的大宗元素，相比锂离子电池Li、Ni、Co等元素成本优势明显。碳酸钠价格显著低于目前碳酸锂价格。2、负极可采用无烟煤前驱体，其材料来源和成本亦有优势，且碳化温度（约1200℃）远低于生产石墨负极时的石墨化温度（约2800

℃

）。3、铜箔的价格是铝箔价格的3倍左右，钠离子电池集流体可全部由铝箔替代。现阶段，钠离子电池产业链成熟度较低，与磷酸铁锂电池相比并没有明显的成本优势，但未来在规模化后原材料降本空间大。图表：碳酸钠价格显著低于碳酸锂（元/吨）9优势：钠离子电池性能优异钠离子电池安全性能更为优异。钠离子电池的内阻相比锂电池稍高，致使在短路等安全性试验中瞬间发热量少、温升较低。在过充、过放、短路、针刺、挤压等所有安全项目测试中，钠离子电池均未发现起火、爆炸现象。钠离子电池高低温性能更佳。高温放电（55℃和

80℃）容量超过额定容量

100%，低温-40℃放电容量超过

70%额定容量。且可实现在低温-20℃下0.1C充放电，其充放电效率接近

100%，具有比锂电池更好的低温充电性能。钠离子电池倍率性能更为优异。钠离子斯托克斯直径比锂离子的小，相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率。钠离子的溶剂化能比锂离子更低，从而在电解液中具有更快的动力学和界面扩散性能。资料来源：周权《高功率高安全钠离子电池研究及失效分析》，国海证券研究所，注：1

Å=0.1

nm。图表：钠离子和锂离子性质对比资料来源：周权《高功率高安全钠离子电池研究及失效分析》,国海证券研究所图表：钠离子电池工作温度（-40℃～80℃）物理化学性质LiNa原子序数311原子质量/g·mol-16.9422.99电子构型[He]2s1[Ne]3s1原子半径/Å1.521.86离子半径/Å0.761.02Stokes

半径/Å(碳酸丙烯酯溶剂

PC)4.84.6标准电极电位(vs.

SHE/V)-3.04-2.71地壳丰度/ppm6527500熔点/℃180.597.7密度/g·cm-30.5340.968电负性0.980.93溶剂化能/kJ·mol-1(碳酸乙烯酯EC)208.9152.8溶剂化能/kJ·mol-1(碳酸丙烯酯PC)215.8158.2第一电离能/kJ·mol-1520.2495.8理论质量比容量/mA·h·g-138611165理论体积比容量/mA·h·cm-320621131电压（V）10能量密度和循环次数仍有改善空间，首先替代铅酸电池资料来源：中科海纳官网，容晓辉《从基础研究到工程化探索》，国海证券研究所资料来源：中科海纳官网钠离子电池的能量密度和循环次数仍有改善空间。钠离子电池能量密度约为100-150Wh/kg，高于铅酸电池，与部分磷酸铁锂电池相当。宁德时代发布的钠离子电池能量密度高达160Wh/kg，下一代钠离子电池能量密度研发目标是200Wh/kg以上。循环次数方面，钠离子电池超2000次，与磷酸铁锂电池仍有一定差距。预计钠离子电池首先替代铅酸电池进军低速二轮车，后切入储能和A00级车，部分替代磷酸铁锂电池。钠离子电池可应用于对能量密度要求较低的领域。全国二轮电动车电池市场70%以上为铅酸电池，钠离子电池综合性能高于铅酸电池，且更为环保，预计将推进实施低速电动车、启停电源无铅化。国内电化学储能高速发展，钠离子电池预计将凭借低成本和资源优势渗透储能市场。而A00级车对电池成本更为敏感，钠离子电池具备优势。图表：钠离子电池与铅酸电池、磷酸铁锂锂电池性能对比（2020年数据）

图表：钠离子电池应用领域铅酸电池钠离子电池磷酸铁锂电池质量能量密度（Wh/kg）30~50100~150120~180体积能量密度（Wh/L)60~100180~280200~350电压（V）~2.12.8~3.53~4.5循环寿命300~500次2000+次3000+次单位能量原料成本（元/Wh）0.40.290.43‘-20℃容量保持率小于6088以上小于70耐过放电差可放电至0V差安全性优优优环保特性差优优11两轮车+储能+A00级车，钠离子电池市场空间广阔经我们测算，假设2025年全球电化学储能中钠离子电池渗透率为10%，电动两轮车钠离子电池渗透率为25%，A00级电动车钠离子电池渗透率为20%，2025年钠离子电池需求为67.5GWh，以平均价格0.72元/Wh计算，2025年全球钠离子电池市场规模预计接近500亿元。图表：钠离子电池市场空间广阔CNESA，CESA，wind，乘联会，观研天下，国海证券研究所20212022E2023E2024E2025E全球新型储能需求（GWh）23.842.877.0138.6249.5钠离子电池渗透率00.22.0510钠电全球储能需求（Gwh）00.11.56.924.9全球电动两轮车电池需求（GWh）1827343945钠离子电池渗透率0011525钠电全球电动两轮车需求（GWh）000.35.911.3新能源乘用车销量（万辆）329.2600.0772.9967.31185.2A00级电动车销量（国内为主，万辆）89.9144.0177.8212.8260.7A00级新能源车销量占比27.024.023.022.022.0钠离子电池渗透率0011020单车带电量（KWh）56.057.058.059.060.0钠电A00级电动车需求（GWh）001.012.631.3全球钠电需求合计(GWh）00.12.925.367.512钠电发展历史悠久，2010年后产业化提速资料来源：中科海纳官网，胡胜勇《钠离子电池科学与技术》，旺财锂电，国海证券研究所发展历史悠久，2010年后钠离子电池加速产业化进程。钠离子电池研究起步阶段在20世纪70年代，几乎与锂电池同时。但此后钠离子电池的研究陷入停滞（1990s），早期被设计开发出来的电极材料如MoS2、TiS2以及NaxMO2电化学性能不理想。2010年以来，根据钠离子电池特点设计开发了一系列正负极材料，在容量和循环寿命方面有很大提升。2017年，中国首家钠离子电池研发与生产公司中科海纳成立，此后不断在商业化领域取得突破。2021年宁德时代发布第一代钠离子电池，2022年全球首批量产1GW钠离子电芯生产线投产，钠电持续产业化，宁德时代预计2023年钠离子电池产业化生产。图表：钠离子产业化进程13142023年或成钠离子电池产业化元年钠离子电池产业化提速，国内外已有超过二十家企业正在进行钠离子电池产业化的相关布局。国外企业主要包括英国FARADION公司

、

法国NAIADES

计划团体、美国NatronEnergy

公司、日本岸田化学、丰田、松下、三菱化学。国内企业主要包括中科海钠、钠创新能源、宁德时代等。从规划来看，钠电企业多于2022-2023年实现量产，2023年或成为钠离子电池产业化元年。目前国内已规划的钠离子电池产能约为19GWh。

图表：国内外钠离子电池产业化进程

资料来源：相关公司公告，相关公司官网，周权《钠离子电池标准制定的必要性》，新华网，第一园区网，北极星储能网，中国储能网，阳光工匠光伏网，旺财锂电，国海证券研究所国家公司正负极体系产业化进度英国FARADION层状氧化物/硬碳体系已研制出10

A·h软包电池样品，能量密度达到140

W·h/kg，在

80

DOD

下的循环寿命预测可超过1000次。正在转产。美国Natron

Energy普鲁士蓝化合物对称体系预计2023年开始量产，将每年生产600MWh钠离子电池法国NAIADES氟磷酸钒钠/硬碳体系研制1

A·h钠离子18650电池原型瑞典Altris/预计2023年量产，使钠离子电池年产量达到1GWh英国AMTE

Power/2022年底小规模量产，电池产能0.5GWh中国宁德时代普鲁士白/硬碳2023年形成产业链中科海纳Cu

基层状氧化物/无烟煤软碳阳泉1GWh产能已投产，阜阳1期1GWh产能预计2022年底投产（两期共规划5GWh）钠创新能源铁酸钠基三元氧化物/硬碳2022年形成3000吨层状正极材料及5000吨电解液产能。立方新能源层状氧化物/高首效硬碳6月份公司将开始小批量生产钠离子软包电池，并在2023年开始大批量生产。鹏辉能源磷酸盐类钠/硬碳2021年已小批量生产传艺科技层状氧化物/硬碳钠电已中试线投产，一期提高规划至4.5GWh，2023年初一期投产,二期产能将视一期情况定(原2GWh+8GWh）众纳能源硫酸铁纳/硬碳正极材料4月中试，推进2023年电池量产维科技术铁酸钠基三元氧化物/硬碳与钠创新能源战略合作，山西项目初期拟建2GWh钠电池生产线，2023年6月实现全面量产。兴储世纪层状氧化物/硬碳预计2023年6月前将完成钠离子电池方形铝壳电芯的中试小批量生产。2023年到2024年将孵化推进1GWh钠离子电池的生产。多氟多层状氧化物/硬碳建成钠离子电池产能1GWh，已实现产品下线评测派能科技/2021年研制出第一代钠离子电池并完成小试。珈钠能源/筹划百吨级的中试线，预计2023年4月实现中试线产品稳定输出。预计2023年钠离子电池正极材料市场约9.63亿元经统计现有项目公开信息，我们预计2022年钠离子电池投产产能为2GWh，均为中科海纳项目。2023年钠离子电池投产产能为7.5GWh，包括传艺科技、维科技术和多氟多项目。其中，传艺科技中试已投产，一期规划提升至4.5GWh

。维科技术与钠创新能源合作的2GWh项目环评手续正在办理。多氟多已建成钠离子电池产能1GWh，并开展线下评测。假设1GWh钠离子电池需要0.25万吨正极材料，2023年钠离子电池的投产预计带动正极材料需求约为1.38万吨。以2023年单价7万元/吨计算，钠离子电池正极材料市场约为9.63亿元。图表：2022-2023年预计投产钠离子电池产能资料来源：相关公司公告，相关公司官网，相关公司环评，旺财锂电，国海证券研究所正极材料产能（GWh）2022E产能（GWh）2023E项目状态中科海纳层状氧化物2阳泉1GWh2022年9月投产（与华阳股份合作），阜阳1GWh在建，预计2022年底投产（与三峡能源合作）传艺科技层状氧化物4.5中试投产，一期规划提升至4.5GWh，维科技术层状氧化物2一期2GWh拟2022年开工建设，2023年6月量产，项目环评手续正在办理多氟多层状氧化物1建成钠离子电池产能1GWh，已实现产品下线评测宁德时代普鲁士白预计2023年实现产业化合计27.5折合正极材料需求（万吨）0.061.38正极材料市场（亿元）0.449.6315政策支持，钠离子电池进入快速发展期时间颁布机构政策内容2021.7国家发展改革委，国家能源局《关于加快推动新型储能发展的指导意见坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用，实现压缩空气、液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期，加》快飞轮储能、钠离子电池等技术开展规模化试验示范，以需求为导向，探索开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。2021.8工信部《关于政协第十三届全国委员会第四次会议第

4815

号（工交邮电类

523

号）提案答复的函》适时开展钠离子电池标准制定，并在标准立项、标准报批等环节予以支持。有关部门将支持钠离子电池加速创新成果转化，支持先进产品量产能力建设。2022.1国家发展改革委，国家能源局《“十四五”新型储能发展实施方案》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。2022.6国家发展改革委等九部门《“十四五”可再生能源发展规划》突破适用于可再生能源灵活制氢的电解水制氢设备关键技术，研发储备钠离子电池、液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等高能量密度储能技术。推进大容量风电机组创新突破国家推动钠离子电池商业化，多项政策落地。钠离子量产速度会进一步加快，在政策支持下整个行业进入快速发展期。2021年8月，工信部发布提案答复函，将组织有关标准研究机构适时开展钠离子电池标准制定，并在标准立项、标准报批等环节予以支持。同时，根据国家政策和产业动态，结合相关标准研究有关钠离子电池行业规范政策，引导产业健康有序发展。图表：国家全面支持钠离子电池商业化资料来源：国家发展改革委，国家能源局，工信部，国海证券研究所16目录钠离子电池：多种应用场景驱动产业化加速普鲁士蓝类正极材料：低成本+高比容量优势显著普鲁士蓝类正极材料壁垒较高，相关公司积极布局建议关注标的风险提示17正极材料：三大材料脱颖而出，普鲁士蓝类化合物潜力大项目层状氧化物体系聚阴离子体系普鲁士蓝化合物体系结构优点可逆比容量高，能量密度高，倍率性能高，技术转化容易工作电压高，热稳定性好，循环好，空气稳定性工作电压可调，可逆比容量高，能量密度高，合成温度低，低成本，高倍率性能不足空气稳定性较差，循环性能稍差可逆比容量低，部分含有毒元素，导电率较差，能量密度低导电性差，库伦效率低，结晶水难以除去，过渡金属离子溶解在理想情况下，钠离子能够完全进行可逆的脱出与嵌入，而不会造成晶体结构的破坏。电极材料对钠离子电池至关重要，研发理想的钠离子电池正极材料是推进钠离子电池的关键。当前钠离子电池正极材料主要有过渡金属层状氧化物类、聚阴离子类化合物和普鲁士蓝类化合物。三种正极路线各有所长，未来或将共存。层状氧化物体系制备方法简单，比容量和电压较高，但在空气中稳定性差。聚阴离子体系具有较好的倍率性能和循环性能，但导电率一般较差，采用碳包覆和掺杂手段使能量密度提升。普鲁士蓝类化合物具有良好的结构稳定性和倍率性能，但存在结晶水难以除去和过渡金属离子溶解等问题。层状氧化物体系成熟度较高，预计率先实现产业化。而普鲁士蓝类成本低，比容量和能量密度高，倍率性能优异，未来潜力较大。图表：钠离子电池三种主流正极路线对比资料来源：张平《钠离子电池储能技术及经济性分析》，胡胜勇《钠离子电池科学与技术》，能源学人，国海证券研究所18普鲁士蓝类化合物比容量高普鲁士蓝类化合物的结构通式为NaxM[Fe(CN)6]1–y□yz

H2O(

可

简

写

为

MHCF

或PBAs)，其中

M表示

Fe、Co、Ni、Mn

等过渡金属元素，□表示Fe(CN)6缺陷，0<x<2,0<y<1。x＞1称为富态钠或普鲁士白，x≤1为贫态钠。普鲁士蓝类化合物的晶体结构是独特的三维开框结构，Na+存储在结构的间隙中，结晶水通常存在于晶体的表面和内部。普鲁士蓝类化合物比容量高，具备成本优势。PBAs易于制备，整个骨架中过渡离子环境友好，成本较低。PBAs可通过

M3+/M2+和

Fe3+/Fe2+氧化还原电实现

2

个钠离子的可逆脱出/嵌入，理论比容量达到170

mA⋅h/g，工作电势较高。

此外，PBAs由于

Fe-CN的配位稳定常数高，三维结构稳定，因此具有较长的循环寿命。普鲁士蓝具有较低的溶度积常数，有效避免了在水溶液体系中的溶解流失问题，因此可作为水溶液体系正极材料。资料来源：游济远《钠离子电池正极材料研究进展》，国海证券研究所图表：普鲁士蓝类化合物晶体结构图资料来源：王昊《普鲁士蓝类材料在钠离子电池中的研究进展》,国海证券研究所图表：普鲁士蓝类化合物正极电化学性能材料库伦效率稳定电压（V）首次放电比容量（mAh/g）Na2Zn3[Fe(CN)6]2·xH2O86.773.5056.4Na2MnMn(CN)699.501.80/2.65/3.55209.0Na2Mn[Fe(CN)6]·zH2O94.343.44150.0Na1.72MnFe(CN)693.713.27/3.57134.0Na1.4MnFe(CN)691.79123.0Na1.92FeFe(CN)694.123.11/3.00160.0Na0.66Ti[Fe(CN)6]0.9295.002.70/3.3092.3Na1.05FeFe0.91(CN)685.002.95/3.75153.0Na1+xFeFe(CN)690.912.92/3.42100.0Na2CoFe(CN)698.003.20/3.80158.0Na0.84Ni[Fe(CN)6]0.7194.003.2066.0Na0.61Fe[Fe(CN)6]0.9485.002.70以上170.0NaxFeFe(CN)685.432.60/3.40110.2Na1.32Mn[Fe(CN)6]0.83·3.5H2O95.003.40109.019宁德时代钠电采用普鲁士蓝类正极材料，能量密度达160Wh/kg2021年7月29日，宁德时代发布第一代钠离子电池，其正极材料采用了克容量较高的普鲁士白材料，并创新性地对材料体相结构进行电荷重排。宁德时代研发的第一代钠离子电池具备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率等优势。其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℃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；热稳定性远超国家强标的安全要求。与磷酸铁锂电池相比，宁德时代第一代钠离子电池能量密度稍低，但在快充性能和低温性能上具备优势。宁德时代发布会图表：宁德时代第一代钠离子电池性能资料来源：宁德时代官网图表：宁德时代钠电普鲁士蓝类化合物正极结构20普鲁士蓝类化合物生产工艺普鲁士蓝类化合物正极材料制备工艺主要有：共沉淀法、水热合成法、球磨法等。共沉淀法是最主流的合成方法，生产成本低，合成工艺易调节，但耗时久并容易产生晶格缺陷和结晶水。水热合成法能加快反应速率，产物分散性高，但对生产设备要求高。球磨法操作过程简单，可降低材料结晶水，但粒子容易团聚，且容易混入杂质。《液相沉淀法制备纳米粒子的过程特征和原理》，《机械球磨法制备钴基双金属氧化物及其性能研究》，《普鲁士蓝类化合物作为钠离子电池正极材料的研究进展》，《纳米光催化材料的水热合成》，国海证券研究所图表：普鲁士蓝类化合物生产工艺对比参数共沉淀法水热合成法球磨法工艺原理结晶沉淀前驱体在高温高压下进行水热反应利用机械振动撞击，将大尺寸粉末粉碎成纳米级颗粒适用范围适用于室温或者低温合成适用于高温高压下合成适用于合成低间隙水材料能精优缺点确控制产物化学组成，生产成本低，结晶性好，但耗时久，容易产生晶格缺陷和间隙水。高温高压条件下有利于减小溶剂黏性，促进物质扩散与难溶物溶解，加快反应速率，产物粒径小，分散性高，但对生产设备要求高。操作过程简单，低成本高效率，能够进一步提升产物活性，但粒子容易团聚，固固反应不充分，容易混入杂质。21原料：黄血盐钠（Na4Fe(CN)6）的制备制备普鲁士蓝类化合物需要首先制备原料黄血盐钠（Na4Fe(CN)6），在工业上一般采用氰化钠和硫酸亚铁或铁粉反应反应制备黄血盐钠。资料来源：种林《黄血盐钠生产工艺的改进》，东庚化工官网，国海证券研究所图表：黄血盐钠生产流程图NaCN粗产品精制离心烘干FeSO4/Fe粉加水反应沉降冷却结晶黄血盐钠22共沉淀法with

Suppressed

Lattice

Defects

as

Superior

Cathode

Material

for

Sodium-Ion

Batteries.》，国海证《Highly

Crystallized

Na2CoFe(CN)6券研究所共沉淀法是目前最常用的一种合成普鲁士蓝类化合物的方法。为了提高材料的结晶性，螯合剂辅助的缓慢共沉淀法开始应用于普鲁士蓝类化合物的合成。以柠檬酸三钠辅助的共沉淀法合成Na2CoFe(CN)6为例，共沉淀法制备普鲁士蓝主要分为四步。第一步，将CoCl2与柠檬酸三钠按配方比例溶于去离子水中，形成Co2+-柠檬酸的螯合物；第二步，将上述得到的溶液与Na4Fe(CN)6的水溶液同时滴加至去离子水中，进行共沉淀反应；第三步，溶液反应完全后搅拌12h，经过多次过滤后得到前驱体；第四步，将前驱体用去离子水与乙醇洗涤后在60℃下真空干燥24h得到产品。图表：共沉淀法生产流程图CoCl3柠檬酸三钠Na4Fe(CN)6水溶液搅拌粗产品精制蒸馏水，乙醇洗涤后真空烘烤

60℃Co2+-柠檬酸的螯合物共沉淀反应多次过滤Na2CoFe(CN)623水热合成法水热法合成普鲁士蓝主要分为四步，第一步，将一定配比的水与抗坏血酸（维生素C）搅拌混合，得到溶液A；第二步，在乙二醇中加入一定量的Na4Fe(CN)6·10H2O，充分搅拌后得到溶液B；第三步将上述溶液A与溶液B混合搅拌后转移至特氟龙高压釜中在70℃下保存24小时，然后自然冷却至室温；第四步，收集前驱体，用蒸馏水与乙醇洗涤后在80℃真空箱中干燥。《Prussian

White

Hierarchical

Nanotubeswith

Surface-Controlled

ChargeStorage

for

Sodium-IonBatteries.》，国海证券研究所图表：水热合成法生产流程图水抗坏血酸（维生素C）乙二醇4 6 2Na

Fe(CN)

•10H

O搅拌粗产品Na3.1Fe4[Fe(CN)6]3蒸馏水，乙醇洗涤后真空烘烤 80℃溶液A搅拌溶液B高压釜水热反应70℃

24h24球磨法球磨法合成普鲁士蓝主要分为三步，第一步将Fe4[Fe(CN)6]3和Na4Fe(CN)6•10H2O在真空烘箱(133Pa)中脱水8小时，温度分别控制在120℃和90℃；第二步将上述脱水材料作为原料，按照1:1的比例进行球磨6h；第三步将通过球磨法得到的NaFeFe(CN)6粉末在真空烘箱(133Pa)

中150

℃下热处理5小时，以改善普鲁士蓝类化合物的结晶度。《Electrochemical

Performance

of

NaFeFe(CN)Prepared

6by

Solid

Reaction

for

Sodium

Ion

Batteries》，国海证券研究所图表：球磨法生产流程图真空脱水8h

120℃Fe4[Fe(CN)6]3前驱体粉末1:1配比研磨6hNaFeFe(CN)6Na4Fe(CN)6•10H2O真空脱水8h

90℃25真空烘烤5h

150℃目录钠离子电池：多种应用场景驱动产业化加速普鲁士蓝类正极材料：低成本+高比容量优势显著普鲁士蓝类正极材料壁垒较高，相关公司积极布局投资建议风险提示26量产难点：结晶水和缺陷的去除目前结晶水难去除的问题是普鲁士蓝类化合物正极材料产业化的关键掣肘。普鲁士蓝类化合物在实际合成中会产生许多结晶水及Fe(CN)6空位缺陷，结晶水容易占据储钠位点及钠离子的脱嵌通道，影响材料的比容量和库伦效率；Fe(CN)6

空位缺陷还会导致材料在充放电过程中发生结构坍塌，影响材料的循环稳定性。在制备过程中，可以通过降低反应速率、高温处理、加入螯合剂和制备富钠型PBAs来控制结合水或空位的量。资料来源：王昊《普鲁士蓝类材料在钠离子电池中的研究进展》图表：NiFe-PBA材料热重曲线图《Highly

CrystallizedNa2CoFe(CN)6

with

Suppressed

LatticeDefectsasSuperiorCathodeMaterialfor

Sodium-IonBatteries》图表：使用柠檬酸钠作为螯合剂制备少缺陷低结晶水PBs（蓝线）27量产难点：导电性及电芯工艺控制普鲁士蓝类化合物导电性偏低，在循环过程中容量易快速衰减。在实际应用中可通过材料复合改性、离子掺杂等方式提高PBAs的电化学性能。宁德时代第一代钠离子电池创新性地对材料体相结构进行电荷重排，解决了这一难题。复合改性中可以通过与碳材料、聚合物、金属化合物等材料包覆，提高PBAs的电化学性能，并抑制其在充放电过程中的相变问题。对于普鲁士蓝类化合物离子掺杂改性，通常在与

N

相连的过渡金属位进行掺杂。离子掺杂可降低带隙及迁移能垒，提高材料中电子及

Na+的迁移能力。资料来源：魏程《普鲁士蓝类化合物作为钠离子电池正极材料的研究进展

》图表：聚多巴胺(PDA)包覆PBAs（NFF）提升电化学性能《Na

NixCo Fe(2CN)

:

1-Ax

class

6of

Prussianblueanalogs

withtransition

metal

elements

as

cathode

materials

for

sodium

ion

batteries》图表：掺杂镍钴含量比为

2∶

3时PBAs电化学综合性能最优50次循环后容量保留率镍含量容量首次循环50次循环容量保留率原始材料放电28放电掺杂钴掺杂镍量产难点：上游氰化物准入门槛高资料来源：相关公司公告，华经产业研究院，国海证券研究所，注：美联新材为2022年产能数据，其余公司为2020年行业数据统计市场对普鲁士蓝类化合物正极材料另一大担忧就是在热失效下会产生剧毒的氰化氢，但经研究钠离子电池在300℃以上的高温下才会释放氰化物。在电池系统层面高度安全设计下，普鲁士蓝类化合物路线的钠离子电池安全性能够得到保障。此外，普鲁士蓝类化合物上游为氰化钠，属于危化品，准入门槛高，其生产、销售受到公安部门严格管制。此外，在环保趋严下氰化钠新增产能有限，新进入者很难获得新建产能的批文，生产牌照稀缺性高。美联新材是全国产量最高的氰化钠上市生产商，子公司营创三征有30万吨液体氰化钠产能，1.5万吨固体氰化钠产能。图表：国内氰化钠产能分布公司液体氰化钠产能（万吨/年）固体氰化钠产能（万吨/年）美联新材301.5河北诚信集团605重庆紫光化工302.5安庆曙光化工208上海石化/1.8晋城鸿生化工31兰州金利化工/0.56枣阳金鹿化工4/齐鲁石化齐泰化工3/潍坊滨海石油化工13.3/黔西南金州化工1.5/重庆兰科化工0.45/29普鲁士蓝类化合物体系产业化推进公司正极材料能量密度（Wh/kg）美国NatronEnergy普鲁士蓝50宁德时代普鲁士白160星空钠电普鲁士蓝超钠新能源普鲁士蓝目前采用普鲁士蓝类化合物正极体系的电池厂商有宁德时代、星空钠电、美国Natron

Energy等。其中宁德时代2021年发布的第一代钠离子电池，其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℃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。美联新材、容百科技、格林美等公司都在积极布局普鲁士蓝类化合物体系，预计2023年开始量产。除了传统锂电正极厂商，美联新材、百合花等化工企业利用其在普鲁士蓝材料领域或上游氰化物领域的优势，积极布局钠电。2022年9月美联新材与七彩化学签订战略合作协议，规划年产18万吨普鲁士蓝（白）项目。目前美联新材普鲁士蓝50吨中试线已投产。百合花具有成熟的颜料级普鲁士蓝类生产技术，目前布局钠电正极材料，处于小试阶段。图表：采用普鲁士蓝类化合物正极材料的电池公司

图表：普鲁士蓝类化合物正极材料布局

资料来源：宁德时代官网，立方新能源发布会，产业信息网，国海证券研究所资料来源：相关公司公告，起点锂电大世界，财联社，时代财经，高工锂电，国海证券研究所公司普鲁士蓝类化合物正极材料布局目前项目情况美联新材普鲁士蓝50吨中试线已投产，与七彩化学（美联新材占比51）签订战略合作协议，规划年产18万吨普鲁士蓝（白）项目，一期预计2023年底投产，二期、三期分布为5万吨和12万吨中试投产，通过部分电池厂商检测汉行科技一期规划建设10万吨普鲁士蓝类电极材料项目已签约容百科技普鲁士白目前处于中试阶段，具吨级生产能力。2023年实现百吨级1个月的批量生产中试阶段格林美在普鲁士蓝路线已积累了相关产业技术，多家下游客户正在认证小试，产品已送样认证百合花公司具有成熟的普鲁士蓝颜料生产技术，布局钠离子电池正极材料小试阶段30目录钠离子电池：多种应用场景驱动产业化加速普鲁士蓝类正极材料：低成本+高比容量优势显著普鲁士蓝类正极材料壁垒较高，相关公司积极布局建议关注标的风险提示31百合花：有机颜料龙头企业百合花公告，财联社，国海证券研究所公司是国内有机颜料龙头企业，规模和一体化优势明显。公司拥有4.03万吨有机颜料产能，其中高性能有机颜料产能达到1.3万吨，并配备上游中间体，产能持续释放。公司产品合计200多个，广泛应用于中高档油墨、涂料和高分子材料着色，实现全色谱颜料覆盖，2021年公司颜料业务市占率达到10%。公司控股内蒙古源晟制钠科技有限公司，

2

万吨/年金属钠、3

万吨/年液氯、3.5

万吨/年次氯酸钠建设项目，已于2022年1月投料生产。2022年6月百合花澳赛斯氨氧化系列项目在湖北省应城市正式开工，规划年产2万吨氨氧化苯腈项目。2022年10月公司发布非公开发行股票预案，拟投建年产4万吨磷酸铁锂项目，年产3000吨电池级碳酸锂项目，年产5000吨高性能有机颜料及配套中间体项目。公司具有颜料级普鲁士蓝成熟的生产技术，在钠离子电池正极材料上已有布局，有望推进普鲁士蓝类正极材料产业化。图表：公司主营产品产能（当前产能截至2021年底）产品当前产能（万吨/年）拟建产能（万吨/年）有机颜料高性能有机颜料1.30.5经典有机颜料2.73中间体1未知内蒙古源晟制钠金属钠2液氯3次氯酸钠3.5氨氧化苯腈2磷酸铁锂4碳酸锂0.332百合花：公司业绩整体稳定增长公司营收规模保持稳定增长，2021年，2022年Q1-Q3分别实现营业收入24.57亿元和19.28亿元，同比分别增长22.55%和5.74%。截至2021年末，公司归母净利润整体维持稳定增长。2021年公司实现归母净利润3.12亿元，同比增长20.13%，2012-2021年公司归母净利润CAGR为15.10%。公司2022年前三季度业绩有所承压主要由于能源、原材料等价格上涨，以及源晟制钠产能未完全释放所致。随着公司持续布局上游原材料，新增产能逐渐释放，一体化优势未来有望显现，业绩有望持续提升。图表：公司营业收入2021年同比+22.55

，2022前三季度同比+5.74图表：公司归母净利润2021年+20.13

，2022前三季度同比-15.14wind，国海证券研究所wind，国海证券研究所33百合花：公司聚焦颜料业务，中间体产能释放持续贡献业绩公司聚焦颜料业务，颜料贡献90%以上的收入和毛利润。随着公司向上游拓展增进一体化优势，中间体产能持续释放，对毛利润贡献比例逐步提升。2021年公司实现毛利润6.41亿元，其中颜料、中间体等产品、其他业务分别为5.92、0.43、0.05亿元，占为比92.5%、6.72%、0.78%。图表：颜料业务贡献公司主要收入（亿元）图表：颜料业务贡献公司主要毛利润（亿元）wind，国海证券研究所wind，国海证券研究所34百合花：公司股权结构清晰，股权激励彰显信心公司股权较为集中，股权结构清晰。根据2022年三季报报，公司控股股东为百合花控股有限公司，持有公司63%股份。实控人为陈立荣，合计持有公司34.76%股份。公司于2021年2月公告开展股权激励计划，共授予符合条件的经营班子人员103人，2021年3月，完成首次授予272.52万股，授予价格为7.12元/股；2021年11月完成预留授予22万股，价格为6.87元/股。员工持股计划建立和完善了公司与员工的利益共享机制，既促进了公司长远、稳定的发展，又彰显了公司对未来的发展信心。图表：公司股权激励计划项目开展时间股票数量股价对象时间解锁股票比例绩效考核目标限制性股票激励计划计划2021年2月成预315万股，占比1

；2021年3月完成首次授予272.52万股；2021年11月完留授予22万股。首次授予价格为7.12元/股；预留授予价格为6.87元/股首次授予包括公司董事、高级管理人员、核心管理人员及核心骨干员工103人；预留授予包括公司董事、中层管理人员及核心骨干员工20人自首次授予的限制性股票的股权登记日起12-24个月40以2020年为业绩基数，考核2021年净利润增长率不低于20；自首次授予的限制性股票的股权登记日起24-36个月30以2020年为业绩基数，考核2022年净利润增长率不低于30；自首次授予的限制性股票的股权登记日起36-48个月30以2020年为业绩基数，考核2023年净利润增长率不低于45；百合花公告，国海证券研究所35百合花：切入新能源领域，打造第二条曲线公司积极拓展新能源领域，打造成长第二条曲线。作为颜料龙头，公司具有颜料级普鲁士蓝成熟的生产技术，在钠离子电池正极材料上已有布局，有望推进普鲁士蓝类正极材料产业化。2022年10月公司发布非公开发行股票预案，拟投建年产4万吨磷酸铁锂项目，年产3000吨电池级碳酸锂项目，年产5000吨高性能有机颜料及配套中间体项目。受益动力电池、储能等领域的发展，磷酸铁锂电池和碳酸锂需求旺盛。据中国汽车动力电池产业联盟，2022年1-10月我国动力电池累计装车量224.2GWh,

累计同比增长108.7%。其中磷酸铁锂电池累计装车量136.0GWh，占总装车量60.6%，累计同比增长155.6%。而碳酸锂价格在供需错配下预计将维持高位。公司切入新能源领域，有望获得业绩和估值的双重提升，受益于“双碳”政策下新能源的高速发展。图表：磷酸铁锂电池装车量（GWh）图表：磷酸铁锂和碳酸锂价格wind，国海证券研究所wind，国海证券研究所36美联新材：色母粒龙头，完善产业链布局美联新材官网，美联新材公告，国海证券研究所公司主营业务涵盖橡胶及塑料制品（色母粒及其他制品）、精细化工（三聚氯氰及其他化工品）和医疗卫生材料（熔喷布），产业链布局日臻完善。公司色母粒和三聚氯氰产能居行业领先水平，其中控股子公司营创三征拥有9万吨三聚氯氰产能。公司抓住时机切入锂电隔膜市场，产能持续扩张。目前公司子公司安徽美芯前四条产线已经投产，公司具有3亿m2隔膜产量，2023年公司规划新增4亿m2产能。在新能源车高速发展带动下，隔膜仍处于供需偏紧行情，公司加快产能建设形成有效供给，业绩有望快速释放。公司凭借稀缺的氰化钠资源，与七彩化学合作投资建设“年产18万吨电池级普鲁士蓝（白）项目”，目前50吨中试线已建成投产，一期1万吨生产装置预计2023年底投产。图表：公司不断完善产业链布局37美联新材：公司业绩快速增长得益于色母粒尤其是三聚氯氰旺盛的需求，公司营收规模保持快速增长，2021年，2022年Q1-Q3分别实现营业收入18.81亿元和17.78亿元，同比分别增长23.97%和44.37%。公司归母净利润同样保持稳定增长，除了2020年受“响水事件”和疫情影响同比有所下滑。2021年,2022年Q1-Q3公司分别实现归母净利润0.63亿元和2.50亿元，同比增长50.97%和1482.39%。响水事件影响消除带动三聚氯氰实现正常供货，在下游农业生产多领域