钠离子电池研究报告引领电池体系新革命

钠离子电池研究报告-引领电池体系新革命1储能降本诉求驱动钠离子电池产业化加速1.1锂资源储量不足牵制我国电池行业发展我国锂资源受海外牵制较大。全球锂矿高度集中于智利、澳大利亚和阿根廷，2021年上述国家锂资源储量占全球72%。我国锂资源储量占全球7%，且由于开采难度大，成本高，下游需求大，锂资源供应进口依赖度较高。当前国内企业对于海外锂矿投资频频受限，且近年全球锂资源探明量的增速放缓，以钠离子电池替代锂电池在相对低端场景下的应用，具备战略意义。中国电池厂商供给全球市场。2022年1-11月，全球电动汽车电池总装车量为446GWh，同比增长74.7%。其中宁德时代和比亚迪合计占50.7%市场份额，中国厂商合计占60%以上市场份额；据InfoLink，2022年全球储能电池出货量总计142.7GWh，出货Top5中中国厂商占据4席。中国锂电池厂商在全球范围内的产能、制造、技术迭代和创新等方面均具备明显竞争优势。国内锂资源储量无法匹配锂电产业的全球地位。7%的锂资源储能份额与60%以上的动力电池市场份额之间难以匹配，在碳酸锂价格高企的背景下，利润更多留在上游锂矿端，下游电池厂面临较大成本压力。根据我们的测算，假设中国150万吨锂资源储量全部用以制造锂电池，大约可生产13.6TWh锂电池；根据IEA对于未来全球电动车和储能需求的展望，预计2030年全球电池累计需求在22TWh左右，2050年在126TWh左右。随着各国对于外国企业开采本国锂矿的限制提升，我们认为仅凭借我国自身的锂资源储量或将难以支撑远期的锂电产业全球市场地位，对于替代技术的探索对我国企业而言至关重要。钠元素储量丰富，降本潜力大。钠元素的地壳储量为锂的1000倍以上，储量丰富，分布广泛，成本低廉。据中科海钠，钠离子电池产业化后，凭借更廉价的正极材料和集流体，整体材料成本有望较锂电池降低30%-40%。1.2电池性能提升助推产业化加速钠离子电池与锂离子电池工作原理基本相同。钠离子电池也是“摇椅式电池”的一种，利用碱金属离子在正负极间可逆的定向迁移过程实现电池的充放电，充电时，Na+从正极材料中脱出，经电解液的输运穿过隔膜嵌入负极材料，放电过程与之相反。充放电过程中相同数量的电子经外电路传递，与Na+一起在正负极材料间迁移以维持电荷平衡。以NaxMO2为正极材料，硬碳为负极材料，则电极和电池反应式可分别表示为：正极反应:NaxMO2⇄Nax-yMO2+yNa++ye-(1-1)负极反应:nC+yNa++ye-⇄NayCn(1-2)电池反应:NaxMO2+nC⇄Nax-yMO2+NayCn(1-3)电池结构相似，产线易于改造。钠离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和集流体构成，与锂离子电池工作原理相似，结构机理高度重合。锂电池的隔膜、铝箔和其他电池组件可以直接应用在钠电池中；用于锂电池生产和检测的设备可直接或略加改造后应用在钠电池产线，改造成本低，能够相对快速开启量产，弥补锂电池供需紧张、上游原材料处于价格高位的问题。钠离子电池能量密度有提升空间。相较于锂离子电池，钠离子电池能量密度稍低，原因有三点：1）钠离子拥有更大的离子半径，影响反应过程中相的稳定性、离子输运及扩散较慢；2）钠离子的质荷比较大，降低材料的理论质量比容量；3）钠具有较高的标准电极电势。钠离子电池能量密度高于铅酸电池，低于锂离子电池。目前商业化钠离子电池的能量密度在90~160Wh/kg，远高于铅酸电池的50~70Wh/kg，循环寿命相较于铅酸电池具有明显的优势，且环保性更佳，未来可能对铅酸电池进行全面的替代。与锂离子电池相比，钠电的能量密度已接近于磷酸铁锂电池120~180Wh/kg的水平，但与三元电池相比具有较大能量密度差距。从长期发展空间来看，钠电的能量密度提升及降本均具有较大挖掘空间，未来在能量密度要求不高的应用场景具备挑战磷酸铁锂电池的潜力。钠离子电池耐候性具有明显优势。钠离子电池的工作温度范围在-40℃~80℃，目前商业化产品可以做到-20℃容量保持率88%的水平，相较于铅酸电池和磷酸铁锂电池60%~70%的容量保持率具有明显优势，在气候寒冷地区展现出良好的应用场景。倍率性能好。钠离子的溶剂化能显著低于锂离子，从而在电解液中具有更快的动力学，离子界面扩散能力更强；同时钠离子的斯托克斯半径更小，相同浓度的电解液中离子电导率更高；高电导率及优秀的离子界面扩散能力赋予钠离子电池出色的倍率性能，具备较好的快充潜力，在储能调频等高功率场景具有较大应用潜力。电芯安全性能优异。钠电池热失控温度高于锂离子电池，电芯层面的安全性有所提升，其原因在于钠离子电池内阻稍高于锂离子电池，在安全性实验中产生的瞬发热量少、电芯温升有限且目前商业化应用的钠电正极材料的热稳定性高于三元锂材料，在过充、过放、短路、针刺等电芯安全测试中均未发生起火爆炸现象。实际运行安全性有待观察，对于普鲁士蓝正极材料在热失控情况下释放氢氰酸、氰气等有毒气体的问题尚需技术攻关。2材料体系初定推动量产在即2.1正极：层状氧化物有望率先破局正极材料体系是钠离子电池研究和产业化的焦点。钠离子电池正极材料主要包括氧化物类、聚阴离子类、普鲁士蓝类、有机物类。其中层状氧化物结构类似锂电三元材料，比容量相对较高、综合性能好，在动力、储能领域拥有较好的应用场景；聚阴离子类正极材料晶体结构与磷酸铁锂相似，稳定的晶体结构使其具有较长的循环寿命，适合应用于储能场景；普鲁士蓝类正极材料，低成本化潜力最大，合成温度低，但对于结晶水的控制较难，影响其电化学性能，材料热失控情况下会释放氢氰酸、氰气等有毒气体；有机类正极材料一般具有多电子反应的特点，从而具有较高的比容量，目前处于实验室阶段，尚未商业化应用。层状过渡金属氧化物层状过渡金属氧化物是当前最接近规模化量产的正极体系。当氧化物中钠含量较高时(x≥0.5)一般以层状结构为主，当钠含量较低时(x＜0.5)主要以隧道结构的氧化物为主。其中层状结构氧化物是研究最早的一类嵌入型化合物，具有较高的能量密度以及易制备的特点，现阶段可逆比容量高达100-145mAh/g，是当前最接近规模化量产钠电体系。隧道型氧化物是将不规则的多面体结构和独特“S”形通道连接形成的，晶体结构较为稳定，循环寿命及倍率性能优异，对水氧稳定，但是其初始钠含量过低限制了其在实际中的应用。层状过渡金属氧化物结构通式为NaxMO2（M=Co,Mn,Fe,Cr,Ni等）。晶体结构中过渡金属元素M与周围六个氧形成的MO6八面体，钠离子位于过渡金属层之间，形成MO6八面体层与NaO6碱金属层交替排布的层状结构。按照钠离子配位构型不同分为O3、O2、P3和P2等不同结构，最常见的是O3和P2两种结构，在特定合成条件下也可以得到P3结构。钠离子电池对于过渡金属元素的选择更加广泛：在镍、钴、锰以外，钛、钒、铬、铁和铜等元素均可以与钠离子形成层状结构并具有电化学活性，通过多元阳离子取代可以减少脱嵌过程中的相变问题，进而提升材料的晶体结构稳定性，从而延长循环寿命，由此，层状氧化物正极材料又分为一元材料和多元材料。钠离子电池层状氧化物正极材料合成工艺与锂电三元材料类似。层状氧化物最常用的合成方法是固相反应法，该方法操作简单、易于控制、具有较短的工艺流程短，更易于工业化生产，主要步骤包括前驱体混合、烧结、掺杂，对于制备环境无特殊要求，可兼容锂电三元材料生产线。中科海钠、钠创新能源、孚能科技、蔚蓝锂芯、传艺科技、湖南立方、Faradion(英国)等公司选择层状金属氧化物路线，其中铜系和镍系相对主流，电芯能量密度可达140Wh/kg以上。聚阴离子类化合物聚阴离子化合物正极能量密度低，循环寿命优异。钠基聚阴离子化合物正极具有稳定材料的晶体结构，因此化学稳定性、热稳定性和电化学稳定性较高，在倍率性能和循环寿命上具有突出优势，但导电率需提升，能量密度存在短板。与磷酸铁锂相似，由聚阴离子多面体和过渡金属离子多面体形成具有三维网络结构的化合物，化学式为NaxMy(XaOb)zZw，M为过渡金属或碱金属等阳离子以Fe、Co、Ni等为代表，X为较高电负性元素如磷或硫，Z为氟或氢氧根等阴离子，常见的聚阴离子类正极材料主要包括磷酸盐、焦磷酸盐、硫酸盐等。磷酸盐体系中具有代表性的两种材料为橄榄石结构的NaFePO4和NASICON型结构Na3V2(PO4)3。对于NaFePO4而言，橄榄石相只能在480℃以下稳定存在，高于此温度后其晶体结构转化为不具备电化学活性的磷铁钠矿相。目前橄榄石型NaFePO4的制备主要通过离子交换法，由橄榄石型LiFePO4脱锂后经电化学钠化合成。Na3V2(PO4)3是具有NASICON型结构钠电正极材料，因其晶体结构稳定，在倍率性能及循环寿命方面表现优异，但比容量低于橄榄石结构材料。此外，钒元素价格较贵且存在毒性，降钒或无钒材料的开发是此类材料的发展方向。焦磷酸盐：焦磷酸盐热稳定性较高，化学式为Na2MP2O7（M=Fe,Co,Mn,Cu)，其结晶体结构包括三斜晶型、四方晶型、正交晶型和单斜晶型几种，多样性的晶体结构似的该材料吸引了广泛的关注，但是该系列材料在比容量及动力学性能上普遍存在短板，尚未得到商业化应用。硫酸盐：硫酸盐类材料大部分来源于矿物，其通式可以写成Na2M(SO4)2·2H2O。该材料电压较高，但SO42-基团热力学稳定性非较差，在400℃下分解产生SO2，此外，该材料易受环境中水分影响其循环寿命，理论容量也相对较低。目前聚焦于聚阴离子类正极材料路线的企业相对有限。鹏辉能源采用磷酸钒钠类正极材料，钠创新能源布局磷酸钒钠及磷酸锰钒钠体系，众钠能源则选择硫酸铁钠方案，此外，法国Naiades采用氟磷酸钒钠作为正极材料。普鲁士蓝类化合物普鲁士类正极材料降本潜力大。普鲁士类正极材料的化学式可表示为NaxM1[M2(CN)6]（0＜X＜2），M1为Fe、Mn或Ni等元素，M2为Fe或Mn，根据Na+含量不同，x＜1称为普鲁士蓝，x≥1称为普鲁士白。该材料有较高的工作电势

（2.7~3.8Vvs.Na+/Na)；利用Mn3+/Mn2+和Fe3+/Fe2+氧化还原电对，最多可以实现两个Na+的可逆脱出/嵌入，对应理论容量可达170mAh/g；具有稳定的三维框架结构及三维离子通道有利于Na+的快速脱出/嵌入；合成工艺简单、成本低廉。结晶水影响其电化学性能。普鲁士蓝类正极材料采用共沉淀法制备，制备过程中晶体结构存在结晶水，结晶水的存在容易占据原本用于储钠的活性点位，并且可能堵塞钠离子疏运通道，结晶水进入电解液后可能造成电池短路。在其影响下材料存在容量利用率低、效率低、倍率差和循环不稳定等问题，并且在热失控情况下会释放氢氰酸、氰气等有毒气体。产业化进度方面，宁德时代

2021年发布第一代钠离子电池产品，在普鲁士蓝/硬碳体系下实现能量密度160Wh/kg，其规划第二代钠离子电池电芯单体能量密度将突破200Wh/kg，系统能量密度将达到160Wh/kg；国内多家企业对于此路线均在攻关结晶水问题；美国公司NatronEnergy使用普鲁士蓝体系实现钠离子电池能量密度140Wh/kg。2.2负极：无定形碳为主流路线理想的钠离子电池负极材料应具有较低的氧化还原电势（需高于钠的沉积电势以避免析钠）、平稳的电压输出平台、较高的首周库仑效率、丰富的储纳位点以保证高比容量、在钠离子嵌/脱过程中能维持稳定的结构以确保良好的循环性能、较高的电子和离子电导率以满足快充的需求。主要包括碳基负极材料、钛基负极材料、合金负极材料、有机类负极材料、其他负极材料。其中碳基负极材料的无定形碳路线技术成熟度较高，展现出了优秀的电化学性能，产业化进程最快。目前布局钠电负极材料的企业主要有传统锂电公司及新进入者，主要聚焦于硬碳负极材料路线，目前大都处于中小试阶段。在碳源方面多为生物质、树脂类路线，材料来源较为广泛，木质素、木屑、竹屑、椰子壳或坚果壳等均可作为前驱体来源。碳基负极材料无定形碳是目前最具商业化应用潜力的钠电负极材料。碳基负极材料可以分为石墨类材料、纳米碳材料以及无定型碳材料。石墨材料是目前主流的锂离子电池负极材料，但是由于钠离子与石墨层之间的相互作用较弱于锂离子，难以形成稳定的插层化合物，因此不适合作为钠离子电池的负极材料。纳米碳材料以石墨烯及碳纳米管为代表，以表面吸附原理储钠，电化学性质欠佳，目前不适合商业化应用。无定形碳在钠离子电池中展现了较高的理论容量、循环寿命及较低储钠电位，商业化潜力较大。无定形碳由弯曲的石墨层状结构随机平移、旋转、堆垛而成，在微观结构上具有较高的混乱度。在2800℃以上可以石墨化消除无序结构的称为软碳，软碳晶体结构类似于石墨，但有序程度较低，晶体结构中存在短程有序的石墨微晶，可以插层的方式储钠，在2800℃以上难以完全石墨化的称为硬碳，硬碳的微观结构高度无序，在钠离子电池领域展现出较为优秀的电化学性能，预计会成为主流路线。硬碳材料的独特结构使得其具有较高的储钠位点，具有较高的可逆比容量及较低电位。在硬碳的微观结构中，石墨片层的层间距大且存在较多空洞及缺陷位点，钠离子可以通过石墨片层插层、填孔、在与电解液基础的表面形成电容型吸附、在内部的缺陷位点形成赝电容型吸附等多种方式嵌入，因此具有较高的可逆比容量。软碳因具有缺陷少、结晶度高、电导率高的特点。软碳又称易石墨化碳，微观结构与石墨类似，存在短程有序的石墨化微晶结构，相较于硬碳具有更加规整的碳层排布，因为其电导率较高故拥有较好的倍率性能，但是储钠量低于硬碳。硬碳前驱体的来源较为广泛，主要包括生物质类、树脂类、化工原料类等，生物质前驱体具有广泛的来源和较高的性价比，在钠离子电池领域具有很好的应用场景。软碳前驱体主要来源于石油化工原料，如无烟煤、沥青、石油焦等。钛基负极材料钛基材料具有稳定层状结构，是一种典型的嵌入型负极材料。四价钛元素在空气中可以稳定存在，在不同晶体结构中表现出不同的储钠电位。然而这种材料普遍存在电子电导率差，需大剂量的导电剂配合，过多的导电剂降低了电池的首周库伦效率及循环稳定，降低了电池的能量密度及循环稳定性。合金负极材料与锂电池中的硅负极材料相似，钠也可以与多种金属如锡、锑、铟(Sn、Sb、In）形成合金，合金类材料以具有较高的储钠比容量及相对较低的反应电势，但是也存在着硅基材料在锂电池中应用的困境，即反应动力学较差及脱嵌钠前后巨大的体积变化，循环过程中材料粉化严重，循环寿命较差，实际应用较为困难。有机类负极材料有机类负极材料在自然界中含量丰富，具有较低的制备成本，结构设计较为灵活，可实现多电子反应，但大部分有机负极材料的本征电子电导率低，对于导电剂添加量有较高需求，影响电池的首次库伦效率及循环稳定性，因此目前暂未有商业化应用，处于实验室理论研究阶段。2.3其他材料：基本可复用锂电池技术电解液：电解液是连接正负极离子传导的媒介，起到在正负极间传输离子的作用，是电池的重要组成部分，电解液影响电池的倍率、循环寿命、安全性和自放电。电解液主要由溶剂、电解质（溶质）和添加剂构成，三者共同决定了电解液的性质。目前满足需求的钠离子电池电解质主要是六氟磷酸钠(NaPF6)，但是存在化学稳定性较差、易水解、遇痕量水生成HF会导致正极材料金属溶出从而导致正极材料性能衰减的问题。溶剂与锂电池类似，多采用酯类有机溶剂。隔膜：钠离子电池中应用的隔膜与锂离子电池隔膜体系相似，广泛应用于锂离子电池领域的PE/PP隔膜基本都可以移植在钠离子电池中使用。集流体：在锂离子电池中正极集流体通常选用铝箔，负极侧通常选用铜箔，因为在低电势下锂会和铝发生合金化反应，腐蚀集流体。但是在低电势下钠与铝不发生合金化反应，所以在钠离子电池中其正负极两侧都可以选用成本铝箔作为集流体，使得钠离子电池在成本方面更具优势。导电剂：目前钠离子电池中常用的导电剂材料主要是碳素材料，与锂离子电池类似。主要包括乙炔黑、SuperP、导电石墨、科琴黑、碳纳米管(CNT)、碳纤维和石墨烯等。3量产后钠电池性价比有望大幅提升3.1当前钠离子电池成本较高核心原材料尚未大规模量产，电池物料成本偏高。当前，钠离子电池所需的正极、负极和电解液均未实现大规模量产，成本较高且产品性能、价格差异较大。我们通过参考百川盈孚数据、各公司公告、以及《钠离子电池科学与技术》中对于各类材料理论用量的指引搭建了钠离子电池成本模型，按照层状氧化物正极8万元/吨，硬碳负极8.5万元/吨，电解液15万元/吨的价格估算，当前钠离子电池BOM成本约为0.67元/Wh，并不较磷酸铁锂电池具备优势。预计当前生产成本显著高于锂电。参考《钠离子电池科学与技术》中对于钠离子电池生产初期的人工、设备折旧、能源消耗等成本的指引，我们假设当前良品率为90%，测算得钠离子电池成本合计0.93元/Wh，其中原材料以外成本大约较锂电池高0.11元/Wh；上述成本在15%/20/%25%的毛利率下分别对应售价为1.09/1.16/1.23元/Wh，与当前磷酸铁锂电池价格基本持平。3.2核心原料供给提升有望支撑快速降本材料体系的不确定构成了此前量产的瓶颈。钠电正极材料体系众多，互有优劣，即使在层状氧化物路线内部又可进一步划分为铜铁锰、镍铁锰、镍锰钛等多种体系；

负极材料同样存在碳基、钛基、合金材料等多种路线选择，碳基负极体系内部又可细分为生物质、无烟煤、沥青、石墨等多种路线。材料体系的不确定，产品性能无法定型，构成了此前量产的瓶颈。传统正极材料厂商钠电布局提速。目前行业内基本确定了正极材料产业化初期的铜系和镍系层状金属氧化物的路线，电芯能量密度可达140Wh/kg以上，同时层状氧化物正极材料的生产与锂电三元正极材料的生产相似，调整后的产线可兼容两种材料的生产。当前以容百科技、振华新材为代表的传统正极材料厂商的钠电正极进展较快，随着23-24年的初期产能建成，有望通过规模化生产以及传统厂商对于良品率更强的控制能力，显著降低当前钠电正极材料的价格。负极材料制约因素有望逐渐打破。此前负极材料对于钠电产业化也形成了制约，主要原因在于生产工艺适配性差、原材料批次一致性差、依赖日本进口成本高企等。工艺适配性差的原因主要是此前原材料体系尚未确定，而目前各厂商初步确定了以生物质类硬碳为主流的初期量产路线，生产工艺标准化程度有望提高。不过生物质材料的一致性较差，不同年份、产地、部位均会影响硬碳质量；目前以树脂和无烟煤混合硬碳为代表的产品加速研发，有望在产品性能、一致性、性价比和供应稳定等多方面获得提升。另外随着国内企业的技术研发推进，同时国内企业更加贴近终端客户需求，国产硬碳性能与进口产品的差距逐渐缩小，而成本优势较进口产品十分明显。多因素共振有望逐渐打破负极材料对钠离子电池量产的制约。钠电电解液产能规划规模较大，价格有望快速下降。当前锂电电解液产能相对过剩，产品价格跌幅明显，各大厂商对于钠电电解液的布局比较积极。目前钠电电解液缺少大规模产能，而根据我们不完全统计，若各厂商规划产能全部建成，2023年底有望形成3.5万吨钠离子电池电解液和1.6万吨六氟磷酸钠产能，可供约20GWh钠离子电池生产；并且考虑到钠离子电池电解液的理论原料成本应低于锂电，我们预计钠电电解液价格至2025年会出现快速下降的趋势。预计23年和25年钠离子电池成本有望分别降至0.85/0.62元/Wh。我们预计随着正极、负极和电解液的规模化生产，成本有望明显下降；而大量厂商的涌入预计也将显著提升供给，材料价格较当前市场不成熟的阶段有较大的下行空间。并且随着生产良品率的提升，人工、折旧等原料以外成本向锂电生产靠近，我们预计2023年钠离子电池成本有望降至0.73元/Wh，在15%的毛利率下对应售价为0.85元/Wh；预计2025年钠离子电池成本有望降至0.53元/Wh，在15%的毛利率下对应售价为0.62元/Wh。3.3高价碳酸锂显著提高钠电价格空间碳酸锂价格高位震荡。2022年3月电池级碳酸锂价格突破50万元/吨以来，至今维持高位，带动锂电池价格持续攀升；目前电池级碳酸锂报价50-55万元/吨左右，磷酸铁锂电芯价格约0.96元/Wh，磷酸铁锂PACK价格约1.15元/Wh。即使锂价下行，钠离子电池仍具备较大的价格空间。根据我们的测算，假设每GWh磷酸铁锂电池的生产需要650吨碳酸锂，且其他成本维持稳定，预计碳酸锂价格分别降至40/30/20/10万元/吨时，对应的磷酸铁锂电池Pack价格分别为1.1/0.91/0.81/0.72元/Wh。假设将钠离子电池价格较磷酸铁锂电池低20%视为具备价格优势，则结合我们此前的测算，若2023年碳酸锂价格维持45万元/吨以上，则年底首批量产的钠离子电池可较锂电池具备明显价格优势；即使碳酸锂价格低至25万元/吨，钠电价格仍有望低于锂电。而2025年碳酸锂价格在15万元/吨以上，钠电价格即有望具备明显优势。4三大应用场景有望快速扩大市场空间两轮电动车、储能、A级以下乘用车为钠离子电池主要潜在市场。两轮电动车领域对于轻量化、长续航的需求催生了近年来锂电池对铅酸电池的替代，不过随着锂价的大幅上涨，需要通过换装钠离子电池实现降本并加速对铅酸电池的替代。钠离子电池的廉价、耐低温、安全等特点带来储能领域的较大空间；同时由于储能领域对于能量密度的要求相对较低，而对循环寿命的要求较高，与聚阴离子型钠电池的特性比较契合。A级以下乘用车由于对于续航里程的需求较低，而对成本的敏感性较强，同样适合应用钠离子电池；而钠电和锂电的混用技术有望进一步覆盖续航500公里以下的车型需求。4.1两轮电动车领域有望率先放量两轮电动车领域有望成为钠离子电池最先落地的应用场景。小牛电动此前宣布计划于2023年推出首款钠离子电池产品；星恒电源发布了用于两轮电动车领域的钠离子电池，计划产品于23年3月上市；传艺科技公告显示，23年以来陆续给两轮车和储能领域的客户送样钠离子电池。新国标颁布以来锂电渗透率快速提升。2021年我国两轮电动车中锂电产品销量占比23.4%，铅酸电池产品占比76.6%。2019年电动自行车新国标以来，由于要求整车质量小于55kg，而传统铅酸电池组相对笨重，可占整车限重的60%以上，因此能量密度更高的锂电池渗透率快速提升。不过当前锂价的高企抑制了两轮电动车领域的锂电化进展。钠离子电池在两轮车领域有望对铅酸电池和锂电池快速替代。钠离子电池在循环寿命和能量密度等方面的性能显著优于铅酸电池，当前各厂商产品的性能参数已足以应对电动两轮车领域的需求，并且我们预计23-24年量产产品的价格有望明显低于锂电池，因此对于铅酸电池和锂电池均有较大的替代空间。4.2大型储能的应用需待循环寿命提升钠离子电池在储能领域开始示范性应用。22年10月，中国能建中标三峡能源安徽阜阳市300MW/600MWh储能项目，其中包括30MW/60MWh钠离子电池储能单元，是当前国内最大规模的钠离子电池储能项目，相较此前投运的中科海钠1MWh钠离子电池储能示范项目而言规模大幅提升。广西、深圳、山西、河南等地的能源领域规划性文件中提及开展钠离子电池在储能领域的应用示范。低能量密度可能导致早期钠离子电池储能系统的初始投资高于锂电。我们通过建立储能电站的盈利模型分析钠离子电池在储能领域的经济性。假设钠离子电池和磷酸铁锂电池的成本分别为0.85元/Wh和0.95元/Wh；由于能量密度的劣势，同等规模的钠电系统需要更多预制舱，预计电池以外的设备成本会高于锂电；假设钠电和锂电的循环寿命分别为3500次和5000次，而钠电在放电深度上可具备优势；假设储能电站每年运行350天，每天一充一放，主要通过现货市场套利、容量补偿和共享储能租金获得收入。5000次以上的循环寿命和较锂电低15%的价格，是钠离子电池储能项目具备经济性的关键。钠离子电池在大型储能项目，在上述假设条件下，我们测算得钠离子电池储能系统的IRR为3.63%，而锂电池储能IRR为7.15%。我们对钠离子电池价格、循环寿命和能量密度进行了敏感性分析，认为影响储能项目收益率的最主要因素在于循环寿命；当循环寿命为4000次，能量密度为130Wh/kg时，预计钠离子电池价格降至0.55元/Wh可获得高于锂电的储能项目收益率；当循环寿命提升至5000次，能量密度保持不变，0.8元/Wh的电池价格即有望获得优于锂电的收益率。钠电在用户侧储能、数据中心和基站储能等中小型储能领域有望率先渗透。大型电力储能项目对于项目收益率的要求较高，且随着电网波动性较大、调频需求的提升，对于电池循环寿命的要求预计会提升。不过在户用储能、工商业储能、数据中心和通信储能等调用次数较低、项目规模较小的领域，钠离子电池循环寿命和能量密度低的缺点或被缩小，而更高的安全性、耐低温等优势或被放大，率先得到应用。4.3钠锂混搭打开乘用车应用空间钠离子电池有望渗透A级以下电动车市场。A0和A00级电动车对于续航里程要求较低，对于电池能量密度的要求可放低，且对电池价格的敏感性更高，提供了钠离子电池的市场机会。2022年1-10月，A级以下电动车占据了我国电动车销量40.6%的市场份额，市场空间较大。宁德时代提出AB电池解决方案，可以实现钠离子电池与锂离子电池的集成混合共用。将两种电池集成到同一个电池包中，按照特定的比例和排列进行混搭，串联、并联、集成，通过BMS的精准算法，进行不同电池的均衡控制，实现二者电池性能的取长补短。既弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板，也发挥了它高功率、低温性能的优势。这样的钠锂电池系统，就能够应用于更多复杂场景。钠锂混搭有望满足续航500公里的车型需求，覆盖65%的纯电乘用车市场。2022年11月，宁德时代研究院副院长黄起森在钠离子电池产业链与标准发展论坛上表示，此前市场观点认为钠离子电池普遍只能满足续航400公里以下的车型需求；不过通过钠锂混搭的AB电池结构，钠离子电池可以满足续航500公里的车型需求，有望覆盖纯电动乘用车65%左右的市场。4.4钠离子电池需求有望快速扩大预计钠离子电池在两轮车、储能和A级以下乘用车领域率先放量。我们认为国内厂商对于寻求锂电替代品的需求迫切性高于海外，故在钠离子电池产业化初期的2023-2027年5年时间内，主要市场或将集中在国内。我们假设钠电在电动两轮车领域的渗透率在2025年快速提升至与当前锂电渗透率相当的25%左右；假设在户用及工商业储能、5G基站、数据中心领域2025年渗透率达到15%；大型储能领域的应用从2025年开始放量；假设A00级电动车2025年渗透率达到10%，A0级电动车通过锂钠各占50%混搭的形式应用，假设2025年渗透率为10%。预计25年市场空间有望达到200亿元，27年有望超过800亿元。根据上述假设条件，我们测算得2025年国内市场钠离子电池需求量有望达到32.9GWh，对应市场空间约203.7亿元；预计2027年国内市场钠离子电池需求量有望达到137.3GWh，对应市场空间约824亿元；市场空间有望快速扩大。5投资分析5.1

传艺科技：打造钠电一体化布局公司2022年前三季度实现营业收入15.19亿元，同比增长8.5%，归母净利润0.93亿元，同比下降28.3%；扣非后归母净利润1.30亿元，同比增长19.8%；公司2022年前三季度综合毛利率为24.6%，同比提升3.3pct，主营业务笔记本电脑键盘、触控板和FPC等业务稳健增长。钠电产能建设进展较快。公司钠电池中试线已于2022年10月27日投产，各项生产顺利，工艺持续优化，产品18650号电池性能测试优越；公司已完成一期4.5GWh的厂房建设，设备陆续安装进场，预计2023年上半年即可投产；公司预计2023年钠离子电池出货量可达2GWh-3GWh，主要面对储能和两轮电动车用户，当前送样反馈较好。前瞻布局钠电一体化。公司建立材料端和电池端两大业务体系，着眼实现钠电池产业一体化模式，有望降低材料成本和电池成本；公司目前已取得A00级车、小动力车以及基站等领域客户的订单，产品可应用于太阳能风能等大型储能领域；公司研发实力雄厚，四个团队70余人进行钠电研发，产品性能行业领先。5.2

维科技术：携手钠创推进钠电池量产与浙江钠创合作开拓钠电池市场。2022年9月，维科技术与浙江钠创签订《深度合作战略框架协议》，维科技术将参与浙江钠创A轮融资。浙江钠创是钠离子电池领域领先企业，深耕钠电技术创新多年，在钠电产业链核心材料和电芯制造方面取得了较大的成果，目前已投产年产4万吨钠离子正极材料项目，在未来的3-5年内分期建设8万吨正极材料和配套电解液生产线，这将对维科技术钠电池生产提供材料供应等方面的支持。规划2GWh钠离子电池产能。维科技术在锂电池生产方面有多年经验，考虑到钠离子电池具有更好的市场前景，公司于2019年开始研究钠电池，已建立了钠电池工程研究中心，目前研发中心开发的钠电池能量密度150Wh/kg，循环次数3000次以上。同时，维科技术将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，该项目将于2023年6月实现全面量产，主要面向低速车和储能市场。传统锂电业务稳健发展。维科技术是国内领先的3C数码电池供应商，2017-2022Q3营业收入平稳增长，同时积极拓展小动力和储能领域市场，为钠离子电池业务的开展提供客户资源和技术储备。现阶段，公司锂电产能利用率处于高位，有望为新业务的开拓贡献稳定现金流。5.3

振华新材：钠电正极产能加速扩充业绩高速增长，盈利能力提升。由于疫情停产停工、订单延迟，2