新能源车前沿技术钠离子电池发展分析报告-2022-10-技术资料

新新核心观点钠电池现状：1)钠离子电池原理与锂离子电池一致，均为摇椅式二次电池；2)钠离子基础研究始于20世纪70年代，发展中遇到了较多问题；3)锂资源紧张局势凸显，钠离子电池研究开始受重视；4)已有多家厂商布局钠电池。达160Wh/kg，已接近铁锂的水平；2)快充性能优：钠离子相对锂离子斯托克斯直径更小，相同浓度的钠盐电解液比锂盐电解液离子电导率更高，第一电离能更小，常温下充电15分钟电量可达80%以上；3)低温性能好：在-20°C低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率；4)安全性好：热失控过程中容易钝化失活，热稳定性远超国家强标的6%)远高于锂(0.0065%)，其价格更低，目前电池级碳酸锂的价格已上涨至约9万元/吨，钠离子电池成本优势明显。钠电池结构变化：1)正极材料：可能采用普鲁士白或者层状氧化物路线，核心在于体相结构的电荷重排和材料表面改性设计；2)负极材料：进展比较快的是碳基材料，采用改性硬碳，克容量350mAh/g，整体性能指标与石墨相当；3)电解液：采用新型的电解液，主盐从六氟钠电池推荐标的：宁德时代在钠电池技术突破，技术优势明显，继续保持推荐。现阶段钠离子电池技术发展仍处于早期阶段，与下游适配的电池材料体系尚未定型，预计实现量产还需要至少18个月，宁德时代的入局会加速推动钠电池产业化进程和成本快速下降。风险提示：1)钠电池产业化进度不及预期；2)新能源车销量不及预期；3)技术路线革新。钠电池介绍钠电池与锂电池的比较钠电池工艺及材料钠电池产业链分析lectronicsweekly钠离子电池原理与锂离子电池一致钠离子电池是摇椅式二次电池，与锂离子电池原理一致。钠和锂属同一主族元素，在电池工作中均表现出相似的“摇椅式”电化学充放电行为与锂离子电池内部结构一致，钠离子置换锂离子。与锂电池一样，钠电池主要由正极、负极、集流体、电解液和隔膜组成。由于钠离子的半径比较大，因此阴阳极材料优先选择规律的层状结构，通过层间距的设计是钠电池性能表现的关键参数。：整理钠电池发展历时五十多年，国内外没有明显差距钠离子和锂离子电池研究均起始于20世纪70年代，由于储能需求日益增长，低成本储能电池技术的需求愈发紧迫，钠离子电池研究在近十年内突飞猛进。子电池发展历程全球首家钠离子电池公司，英国中科海钠发布第一辆首座100kWh钠电宁德时代7月发布钠20世纪70年代Faradion公司成立 钠离子电动车示范 池储能示范发布电池，加速产业化 最早出现钠离子电池相关研究中科院在2010年开始研发钠离子电池，是国内早涉及该领域的组织机构中科院发布软包电池示范交大发布国家首台钠离子电池储能系统国内主要研发钠离子电池的公司中科海钠成立早期：钠离子基础研究始于20世纪70年代，主要用于储能场景20世纪70年代末期，人们对钠离子电池和锂离子电池几乎同时开展研究工作，但由于受到当时研究条件的限制以及锂离子电池的浓厚兴趣使得钠离子电池在早期研究处于缓慢和停滞状态，早期钠离子电池研究主要集中在钠硫电池。钠硫电池最早由在美国福特公司工作的Kummer和Weber于1966年提出，早期的研究主要集中在电动汽车的应用上。早期钠硫电池以其低成本和能量密度的明显优势，在大规模储能系统方面得到了广泛的研究和应用。钠硫电池仍面临循环过程中容量衰减快、可逆容量低的关键挑战。这些问题是由在充电/放电过程中形成的硫和含硫物质的低电子电导率引起的。同时，不可避免地溶解的可溶性多硫化物严重穿梭于负极，参与氧化还原反应，在负极表面形成不溶性硫化物，导致库伦效率低和活性物质损失，这些问题都阻碍了钠硫电池的进一步发展。钠硫电池为全球电化学储能主流技术钠硫电池锂离子电池其他中期：锂资源紧张局势凸显，钠离子电池研究开始受重视钠离子电池研究受到重视，主要由于：1)铅酸电池环境污染不可避免：其固态、气态污染可能可以消除，但无法避免水溶性铅重金属离子的污染；2)锂资源储量有限：目前全球70%锂资源分布在南美洲，我国锂资源80%依赖进口，锂离子电池难以兼顾电动汽车和电网储能两大产业的需求；3)钠离子电池成本优势：目前电池级碳酸锂的价格已上涨至约9万元/吨，而钠容易获取，钠离子电池成本优势明显。7年中国锂资源供应体系结构：储能世界，9万/吨资料来源：Wind，国内钠离子电池技术研究现处于世界前列。浙江钠创新能源制备了NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2三元层状氧化物正极-硬碳负极体系的钠离子软包电芯，能量密度达到100~120Wh/kg，循环1000次后容量保持率超过92%。依托中科院物理研究所技术的中科海钠公司已经研制出能量密度高于135Wh/kg的钠离子电池，平均工作电压为3.2V，在100%深度放电，循环1000次后容量保持率为91%，现已实现正、负极材料的百吨级制备及小批量供货，钠离子电芯也具备了MWh级的制造能力，并率先完成了在低速电动车和30kW、100kWh储能电站的示范作用。海外也有多家企业布局钠离子电池：1)英国Faradion公司较早开展钠离子电池技术的研发，其正极材料为镍、锰、钛层状氧化物，负极材料AhWhkg电池平均工作电压为3.2V，在80%放电深度下的循环寿命预测可超过1000次；2)美国NatronEnergy采用普鲁士蓝材料开发了高倍率水系钠离子电池，2C倍率下的循环寿命达到10000次；3)日本丰田公司电池研究部在2015年宣布开发出了新的钠离子电池正极材料体系。图表：钠离子电池企业布局：中国储能网，公司/机构钠电池产品核心指标国家%℃90公司/机构钠电池产品核心指标国家%℃90中国宁德时代；电解液，钠电池-软包、圆柱及铝壳电池；正极材料-Cu基层状氧化物；负极材料-煤基碳材料135Wh/kg，3C/3C，100%DOD循环超过2000次，循环1000次后容量保持率为能源钠电池-软包；正极材料-Ni基层状氧化物；负极材料-硬碳120KWh/kg，1000次循环保持率92%钠电池-软包；正极材料-普鲁士蓝；负极材料-硬碳钠电池；正极材料-磷酸钒钠/镍锰酸锂；负极材料-硫化亚铁-30℃-55℃工作范围，理论循环周期5000次以上能源钠电池；正极材料-磷酸钒钠；负极材料-硬碳NatronEnergy公司钠电池-对称水系电池；正极材料-高倍率普鲁士蓝C钠电池-软包；正极材料-Ni基层状氧化物；负极材料-硬碳140Wh/kg，80%DOD循环寿命超过1000次钠电池-圆柱；正极材料-氟磷矾酸钠；负极材料-硬碳90Wh/kg，1C倍率4000次容量保持80%，料学正极材料-过渡金属氧化物；电解质亚正极材料-普鲁士蓝；负极材料-硬碳：AB钠锂电池方案提供乘用车应用的可 能钠离子电池下游应用与磷酸铁锂有一定重叠AB钠锂电池方案提供乘用车应用的可 能由于能量密度限制，钠离子的应用场景更多是在储能、两轮车等领域。钠离子电池与NCM呈互补关系，与LFP存在一定的替换关系。宁德时代宣布的AB钠锂电池方案，可能会拓宽在乘用车领域的应用场景。钠电池的空间测算储能市场预计每年保持50%以上增速，假设产业链如期推进，偌全部采用钠电池，预计25年钠电池的潜在市场将达到272GWh。算：钠电池介绍钠电池与锂电池的比较钠电池工艺及材料钠电池产业链分析钠离子电池能力密度70-200Wh/Kg，循环可达10000次能量密度来看，钠离子电池能力密度70-200Wh/Kg，与NCM锂电池240-350Wh/Kg的能量密度范围没有冲突，理论上高能量钠电池和LFP电池在同一水平，现阶段钠电池主要集中在130-150Wh/Kg区间。循环来看，钠电池的理论循环可以达到10000次，现阶段在3000-4000左右，与LFP锂电池还有一点差距。项目铅酸电池钠离子电池锂离子电池能力密度：Wh/kg70-200-3502000+3000+2.8~3.5V3.0~4.5V低温容量：发挥率小于60%85%75%安全性优优优钠离子电池快充性能较锂离子电池更优钠离子对比锂离子：1)斯托克斯直径更小，相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率，或者更低浓度电解液可以达到同样离子电导率，快充性能好；2)尽管钠离子较锂离子半径更大，很难嵌入电极晶体结构中导致其移动速率较慢，但该缺点可以通过改变负极材料特性而改善。早在2017年合肥工业大学材料科学与工程学院团队就利用氯化钠模板法结合优化的碳源组成制备出的三位无定形碳材料，实现了对其微观孔隙与微观结构的有效调控。项目钠锂原子序数3原子质量/(g/mol)22.996.94电子构型[Ne]3s1[He]2s1密度/(g/cm3)0.9680.534电负性0.930.98第一电离能/(kJ/mol)495.8520.2原子半径/A离子半径/A0.76标准电极电位/V-2.71-3.04资料钠离子电池安全性较锂离子更高全球锂电池起火事故频出，电动车、储能起火事故频发，据不完全统计，2011-2021年全球共发生32起储能电站起火爆炸事故，其中26起事故采用三元锂离子电池。钠离子电池电化学性能相对稳定，热失控过程中容易钝化失活，安全实验表现较锂离子电池更好。目前，钠离子电池已通过中汽中心的检测，针刺时不冒烟、不起火、不爆炸，经受短路、过充、过放、挤压等实验也不起火燃烧。对比锂离子电池起始自加热温度达到165℃，钠离子电池则达到260℃；且在ARC测试中钠离子电池最大自加热速度显著低于锂离子电池，这些均表明钠离子电池具有更好的热稳定性。图表：2011-2021年全球发生多起储能电站爆炸事故技术路径事故次数三元锂离子26其他锂离子电池4钠硫电池1铅酸电池1试：中科海钠官网，降低30~40%材料成本下降30-40%，现阶段成本在0.6-0.8元区间主要通过替换锂元素降本(正极和电解液)，通过无烟煤降低负极成本，同时替换掉负极的铜箔之后，成本能有30-40%的材料降幅。现阶段供应链不完整，同时生产工艺待提升，样品成本在0.6-0.8元左右，小规模以后物料价格0.6元/Wh，未来技术进一步成熟、规模进一步扩大，理论上能降到0.2-0.3元/Wh。离子电池成本可较锂离子电池低30%-40%钠离子钠离子电池成本Vs.锂离子电池成本226%16%26%18%%10%443%43%11%15%13%13%5%正极材料负极材料电解液隔膜集流体其他钠离子电池选用NaCuFeMnO/软碳体系，锂离子电池选用磷酸铁锂/石墨体系钠离子电池成本能低-锂我国80%的锂资源供应依赖进口，是全球锂资源第一进口国。我国锂资源主要分为卤水型和矿石型，其中卤水型占比85%，而矿石型占比15%。整体上我国盐湖锂资源品质和外部开发条件较差，导致开发难度大、成本高，供应能力较弱。我锂已上升为战略资源，现阶段中国高度依赖进口，尤其是澳洲进口依赖度高。现阶段澳洲已出现将锂产业链回迁本土、对锂资源出口限制的趋势，加之中澳两国关系恶化，战略角度看，必须确保锂资源供应安全，国内锂资源价值重估。随着对锂离子电池需求的快速增长，锂资源的供应情况却变得越来越紧张。近期电池级碳酸锂价格持续上涨至9万/吨，而碳酸钠价格仅数千元/吨。量吨资料来源：Wind，：中科海钠官网，钠离子电池成本能低-铜箔/负极集流体：锂电池以石墨为负极，铝制集流体在低电位下易与锂发生合金化反应而被消耗，因此锂电池负极集流体为铜箔。钠离子电池正负极集流体均为铝箔，铝与钠在低电位不会发生合金化反应，因此钠离子电池可以选择更便宜的铝做集流体。负极：无定型碳材料(包括软碳、硬碳)是目前最有希望走向商业化的，其可逆容量和循环性能均已接近应用要求。目前开发的无烟煤基无定型碳材料是性价比最高的钠离子电池负极材料，中科海钠采用无烟煤作为碳源前驱体，平均1800元/吨，用无烟煤制备无定形碳负极材料将有利于大幅降低电池成本。图表：锂离子电池各部分成本占比他钠电池介绍钠电池与锂电池的比较钠电池工艺及材料钠电池产业链分析钠电池结构与工艺钠电池中不再有锂离子，除隔离膜外原材料均有变化，锂电池设备基本复用。与锂电池结构一样，同样由正极材料、负极材料、集流体、隔离膜、电解液和壳体、顶盖组成。正极材料进展较快的是，铜状氧化物的镍铁锰/铜铁锰体系和普鲁士化合物路线；负极材料进展比较快的是碳基材料；电解液主盐从六氟磷酸锂变成六氟磷酸钠；负极集流体可以从铜箔变为铝箔；隔离膜保持原先产品；电池厂产线可以完全复用，设备的小升级可以实现，基本没有额外固定资产投资。正极集流体：铝箔无变化负极集流体：铜箔→铝箔正极材料：(不含锂)LFP/NCM→铁锰铜/普鲁士蓝负极材料：石墨→硬碳电解液：六氟磷酸锂→六氟磷酸钠/高氯酸钠溶剂：碳酸丙烯隔离膜：无变化：钜大锂电，正极路线：主要过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士化合物和非晶态材料四种路线正极主要有四种路线，重点关注过度金属氧化物和普鲁士化合物路线正极路线主要有：过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士化合物和非晶态材料四种路线。过渡金属氧化物是目前最受欢迎的正极材料，例如磷酸铁钠、锰酸铁钠、钛锰酸钠等，中科海钠、钠创新能源和Faradion是该路线的主要公司。普鲁士类材料，具有较好的电化学性能，具备成本低、稳定性好等优点，但在制备过程中存在配位水含量难以控制等问题，宁德时代、星空钠电和NatronEnergy是该路线的主要公司。聚阴离子型材料，稳定性和循环寿命好，化合物族类具有多样性，但是较低的本征电子电导率，限制了这类材料的实际应用。材料可分为层状和隧道状过渡金属氧化物，通常用NaxMO2(M=Co、Fe、Mn和Ni等)表示。层状金属氧化物是当前主流的正极材料。似物普鲁士蓝类化合物NaxMA[MB(CN)6]·zH2O(MA和MB为过渡金属离子)，晶体结构为面心立方，过渡金属离子与氰化根形成六配位，碱金属离子处于三维通道结构和配位孔隙中电化学性能稳定水敏感聚阴离子类化合物NaxMy[(XOm)n-]z(M为具有可变价态的金属离子；X为P、S和V等元素)主要分为：橄榄石结构磷酸盐、NASCICON(钠离子快离子导体)化合物和磷酸盐化合物序物层状氧化物结构是良好的离子通道，循环性能有短板，平均成熟度相对高。过渡金属氧化物NaxMeO2(Me代表过渡金属)是一种嵌入或插层型化合物。在理论上具有较高的放电比容量，但循环性能较差。但通过引入活性或惰性元素进行掺杂或取代，可以改善其缺点。层状氧化物主金属氧化物体系是成熟度相对高的路线，中科海钠使用的铜基氧化物电池表现优越，能量密度达到135Wh/kg；英国FARADION公司的镍层状氧化物电池，能量密度达到140Wh/kg。图表：过渡金属氧化物晶体结构CNKI》，电化学性能好，成本优势明确，制备过程存在技术门槛。普鲁士类材料具有较好的电化学性能，成本优势明确，通过表面改性处理之后，增加了循环寿命、活性材料的利用率，增强了电池的热稳定性和可逆比容量。晶体结构为面心立方，过渡金属离子与CN-形成六配位，碱金属离子处于三维通道结构和配位孔隙中。这种大的三维多通道结构可实现碱金属离子的嵌脱；不同的过渡金属离子，会使材料结构体系发生改变，储钠性能也就有所不同。制备过程中存在配位水含量难以控制等问题，结合水会阻碍Na+的迁移，空位还会引起晶格扭曲，甚至造成Fe-C≡N-Fe桥键的塌陷，从而降低材料的比容量和库仑效率，最终导致钠离子电池性能的退化。宁德时代在普鲁士化合物的路径中，积累了较多的专利，能够很好的控制结合水的形成，样品阶段能力密度达到160Wh/Kg，具有技术优势。图表：普鲁士化合物空间结构正极路线：聚阴离子型化合物稳定性和循环性能有优势，电导率和成本是短板聚阴离子化合物中，NASICON型结构的化合物因其开放的结构和畅通的钠离子扩散通道被广泛地认为是最有前途的钠离子电池正极材料，其中磷酸盐因为在性能和成本的平衡表现相对好，是目前最热门的一种研究方向之一。聚阴离子型电极材料通常可以看作，一类含有一系列四面体阴离子结构单元及其衍生物的化合物，结构的稳定性以及多样性是它的一大优势，但是较低的本征电子电导率，以及关键化合物磷酸钒钠的成本，限制了这类材料的实际应用。现阶段以聚阴离子的主要路线的企业是法国NAIADES计划团体，国内的研究主力集中在中科院物化所。图表：聚阴离子化合物空间结构负极路线：金属化合物、碳基材料、合金材料、非金属单质四类路线金属化合物：金属氧化物、硫化物和硒化物为主要代表，金属合金材料在放电过程低电位时与钠发生合金化反应，充电过程高电位时发生去合金化反应，该类材料往往理论可逆比容量高，输出电位较低(<1V)，但反应过程中体积变化巨大(往往>200%)，使得材料在循环过程中容易破裂影响性能。合金类材料：依靠负极材料与锂或钠相互作用形成合金，进而产生电化学反应，保证电池的正常运作。与锂离子电池有明显区别的是，钠离子本身相对于锂离子有更大的离子半径，因此金属钠与负极材料在形成合金时所导致的体积膨胀也更为明显。紫磷和白磷均不能作为电极材料；红磷导电率低以及体积膨胀问题难解决；黑磷有皱褶的层状结构，高导电等特点，但制备较难。图表：钠离子电池负极路线众多图表：常见的磷基钠电池类型容量高丰富积膨胀容量高化锡积膨胀负极碳基材料优选硬碳，结构更稳定对应电池循环寿命更高通常用硬碳代替石墨作为负极活性材料，石墨对钠离子的储存能力差石墨材料因为结构关系，无法满足为钠离子提供足够的移动空间。软炭虽然有一定的储钠能力，但是其自身低储钠容量和高充电电位的缺点，限制了软炭作为理想的高比能量炭基储钠负极材料。软炭内部炭微晶的炭片层研究进展)无定形碳应用于钠离子电池负极材料，就是从入手软碳开始的，但现阶段其储钠能力不理想。与软碳不同的是，硬碳即便经高温处理，也难以出现石墨化的现象，表现出更强的储钠能力以及更低的工作电位，更适合于用作钠离子电池负极材料。碳基负极材料性能对比距性能100mA/g下2000圈后保持率73.92%20mA/g、200mA/g和1000mA/g碳材料30mA/g下100圈后保持305mAh/g硬碳模型：铝途，Wind，负极集流体由铜箔变为铝箔，成本进一步降低除正负极材料外，集流体作为承载正负极活性、收集电子的材料发挥着重要作用。钠离子电池具有与锂离子电池相似的工作原理，但在电解质中流动的阳离子是钠离子而不是锂离子。与锂不同，钠在室温下不会与铝发生电化学合金化反应，因此铜集流体可以由更便宜的铝代替。年以来铝价格走势6年以来电池级铜箔价格走势电解液替换为六氟磷酸钠/高氯酸钠，成本更低仍以液体电解液为主，根据正极材料搭配电解液，钠盐成本更低。锂盐是电解液中的主要成本，替换成钠盐之后成本进一步降低。过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物常用的钠盐是六氟磷酸钠，这和六氟磷酸锂的制备工艺相同，原材料厂的产线基本可以复用；碳酸丙烯酯 (PC)在锂离子电池中没有办法用，钠离子电池中低温性能比较好，有希望以此提升钠电池的低温性能。宁德时代的钠离子专利表述，其中一种普鲁士蓝的电解液主要成分为将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、钠盐NaClO4混合而成。较利钠电池需要使用碳纳米管导电剂包括炭黑、VGCF、碳纳米管等，相较于传统炭黑导电剂。碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构可以很好连接成不同结构状态，在快充、循环、低温性能上表现优异，预计在电池中的使用比例会逐渐提高。由于钠的半径比锂大，所以钠离子的化学键能较锂离子小。钠电池主要的技术路线电导率相对低一些，所以多数体系需要在正极材料中加入碳纳米管或者碳纳米片，提高电池的导电性能。宁德时代的专利《正极片及电化学电池》显示，一种普鲁士化合物(亚铁氰化钠)的正极片中使用了碳纳米管的导电剂。图表：不同导电剂的性能对比种类一代产品二代产品米管导电剂炭黑类导电剂科琴黑池能量密度，提升电池循环寿命性 能 添加量较小，适用于高倍率，高容 颗粒度较大，有利于提升极片压实VGCF分散困难、价格高、全部依赖导电剂大，可提升使用相对局限(主要用于LFP电池)图表：宁德时代专利中包含碳纳米管钠电池介绍钠电池与锂电池的比较钠电池工艺及材料钠电池产业链分析锰酸钠-二氧化锰钠-钒矿钠电池产业链锰酸钠-二氧化锰钠-钒矿钠电池产业链主要变化在中游和正极。钠电池的产业链结构与锂电池类似，负极、电解液、隔膜基本保持目前的竞争格局，集流体不再需要铜箔。主要技术路线的电池企业不同，所需要的正极材料或其关键材料也不同。由于产业体系在商业化初期，竞争格局还需继续跟踪，相关龙头企业仍然具有先发优势。路线电池厂正极钠-氰化物负极电解液主盐主盐：六氟磷酸钠集流体隔膜普鲁士化合物-亚铁氰化钠普鲁士类材料主要由亚铁氰化钠组成，具有较好的电化学性能，成本优势明确，通过表面改性处理之后，增加了循环寿命、活性材料的利用率，增强了电池的热稳定性和可逆比容量。工业中使用氰化物很广泛，主要有油漆、染料、橡胶等行业。由于电池领域之前不涉及该产品的使用，且其他行业使用总量不大，目前钠电池产业链环境仍是蓝海。氰化物有毒，生产普鲁士化合物需要严格的生产和环保资质，因此小型公司不易进入。目前全球从事氰化物生产的公司主要位于海外，国CNKI储钠性能》，图表：全球主要氰化物公司的状态公司国家是否上市Dupont美国是Cyanco美国-Evonik德国-GoldReagents澳大利亚-Orica澳大利亚-TaekwangInd.韩国-TongshuPetro韩国-安庆曙光化工否河北诚信集团否重庆紫光化工是晋城鸿生化工否资料来源：Wind，密封、搅拌 锰酸钠密封、搅拌 锰酸钠烧、过滤r过渡氧化物料具有较大的S形通道以及小的六边形通道，Na离子可以快速扩散且结构稳定性良好，因而表现出可观的放电比容量以及优异的循环性能。主流体系是锰/铁/钴/镍/铜的氧化物，锰酸钠与其它化合物相比，由于性能和成本的综合表现比较好，是目前发展较快的材料。相关公司：锰酸其制备过程均需氢氧化钾或碳酸钾跟二氧化锰，国内主要生产二氧化锰企业包括湘潭电化、南方锰业、广西桂柳化工、贵州红星发展、普瑞斯矿业、西南能矿等。软软锰矿棒磨分、干燥二氧化二氧化锰NaOHNaOH、O2料对比比名称优点缺点Fe丰度极高，低电压NaCoO2高Co丰度极低，成本高，容量低，充放电曲线多平台，倍率性能差，高电位下循环性能差团4FeV、团4FeV、VN、氧化钒、钒铝合金Evraz3FeV、氧化钒、钒铝合金、催化剂钒渣、渣、废催化剂铁2.5FeV、VN、氧化钒铁氧、氧化钒、钒铝合金工VN、氧化钒TreibacherIndustrieAGXstrataFeV、氧化钒科技钒团LargoResources钒BushveldVametcoVN钒聚阴离子化合物-磷酸钒钠磷酸钒钠属于NASICON(sodiumsuperionicconductor)型化合物，其在V4+/V3+的可逆电对的基础上，具有3.4V左右的工作电压平台并同时提供约117.6mAh/g的理论比容量，且对材料进行氟化后可增强阴离子基团的电负性。中国是最大的钒制品国家，产量占比达67%，其中规模较大的企业主要包括攀钢集团、承德钢铁、钒钛科技、中信锦州和建龙集团等。攀钢集团是国内最大的钒产品生产商，拥有五氧化二钒、三氧化二钒、中钒铁、高钒铁、钒氮合金和钛精矿、钛白粉、高钛渣等系列产品，在国内钒钛行业具有较强的竞争力。：华经情报，折V2O5：万吨折V2O5：万吨：华经情报，硬碳较软碳更为适合作为负极材料，现有龙头均有技术储备软碳和硬碳的区别：根据碳材料于2800℃时高温热处理下是否可以充分石墨化，可将碳材料分成硬碳或软碳。当温度升高时，软碳在层间距离和微晶上的变化速度会远大于硬碳，软碳经高温热处理会充分石墨化，而硬碳的石墨化则难以进行。虽然二者都有石墨微晶的存在，但软碳内部的微晶尺寸更大，具有更高的有序性。软碳若不进行高温热处理碳化，会导致储钠可逆性、循环稳定性变差，且电压出现延后的现象。的良好前驱体，而且它们还具有来源广泛、价格低廉和环保等优点。相比于石墨，硬碳主要是在微观结构和制备工艺上进行改进，目前主要的负极企业均有技术储备，仍以璞泰来、贝特瑞、中科电气等负极厂商为主。图表：中科海钠的硬碳粉体实物碳：中国粉体网，：天奈科技招股书，碳纳米管企业-天奈科技、三顺纳米等碳纳米管导电剂行业集中度较高：一方面，下游客户对产品质量要求较高，往往在全面评估产品质量、价格及持续供货能力后选择供应商，，至2018年，行业主要玩家是天奈科技、三顺纳米、青岛昊鑫等玩家。天奈科技技术行业领先，目前天奈最新产品已在第三代，其他竞争对手产品大都在第一、二代，不同代际产品制备方法、催化剂均不同，代际之间技术壁垒较高。18年碳纳米管竞争格局(出货量)项项第一代产品第二代产品第三代产品目技术碳纳米管技术素术钼钙钴、镁、锰、铝团无定型结构量产工艺化剂预活化、裂解时间短催化剂不需要预活化催化剂不需要预活、碳纳米管非定向生长、裂解时间长、碳纳化裂解时间更长、米米管定向生长碳纳管半定向生长电解液-主盐六氟磷酸钠钠离子电池电解液体系较锂离子电池，最大改变是将电解质更换为六氟磷酸钠，其制备过程六氟磷酸锂基本复用。六氟磷酸HF溶剂法制备LiPF6，先用PCl5与无水HF反应得到PF5与无水HF的混合液，再制备LiF的无水HF溶液。预计原六氟磷酸锂企业继续占优，现阶段多氟多、天赐材料均已具备六氟磷酸钠量产能力，且均已向宁德时代小批量供货。图表：具有六氟磷酸钠生产能力厂商较图表：2020年底国内六氟磷酸锂名义产能统计多公司产能：吨扩产规划天赐材料12000分别公布年产2万吨和年产15万吨液体6F扩产计划：各公司官网，料化学华杉杉中化蓝天(湖北宏源)科技磊牛资料来源：Wind，供应链位置部件供应链位置部件主要原材料公司上市状态上游原材料正极原材料二氧化锰湘潭电化上市南方锰业上市广西桂柳化工非上市贵州红星发展非上市普瑞斯矿业(中国)非上市西南能矿非上市钒资源攀钢钒钛上市承德钢铁非上市中信锦州非上市建龙集团非上市钒钛科技非上市氰化物安庆曙光化工非上市河北诚信集团非上市重庆紫光化工上市晋城鸿生化工非上市供应链位置部件主要原材料公司上市状态池阳份持股1.68%钠电池-软包；正极材料-Ni基层状氧化物；负极材料-硬碳能源-普鲁士蓝、负极材碳、电解液钠电池、正极材料-磷酸钒钠/镍锰酸锂、负极材料-硫化亚铁钒钠、负极材料-硬碳米管碳来份 使用铜箔)材来源：Wind，风险提示钠电池产业化进度不及预期；现阶段钠离子电池成本仍高，而锂离子电池成本仍有下降空间，且钠离子电池技术发展仍处于早期阶段，与下游适配的电池材料解决方案尚未定型。新能源车销量不及预期；技术路线革新。参考文献