赛瑞研究：2023年中国钠离子电池行业研究报告

PART01为什么需要钠离子电池PART02钠离子电池产业分析PART03钠离子电池技术分析PART04钠离子电池市场分析PART05钠离子电池产业链企业分析PART06钠离子电池产业链融资分析PART07钠离子电池未来发展趋势为什么需要钠离子电池?·1.1“碳中和”撬动中国新能源产业百万亿级的市场，电化学春储能快速增长·1.2锂资源动力电池市场份额难以匹配，锂资源储量不足牵制我国电池行业发展·1.3国家政策大力支持钠离子电池·1.4钠离子电池的可实现性·2020年9月，习主席在联合国大会提出：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。·“碳中和”将撬动中国新能源产业百万亿级的市场，而带动新能源产业两驾马车为电动汽车产业和储能产业(高能量密度储能技术)·近年来，国内新能源发电规模大幅上涨，电化学储能装机规模保持持续增长趋势。截至2022年，中国电化学储能累计装机量规模达7GW,预计2023年累计装机将达到9GW。2017年-2023年中国电化学储能累计装机规模预测趋势图998776432104数据来源：CNESA.中商产业研究院数据来源：CNESA.中商产业研究院>我国锂资源受海外牵制较大。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年全球电动汽车电池总装车量为518GWh,同比增长71.8%,其中宁德时代和比亚迪合计占42%市场份额，中国厂商合计占50%以上市场份额。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，随着各国对于外国企业开采本国锂矿的限制提升，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。2022年全球动力电池装机量排名(单位：GWH)全球锂电池需求预测2022年全球动力电池装机量排名(单位：GWH)其他，445其他，4450源7040源704比亚迪，元1.3国家政策大力支持钠离子电池为推动钠离子电池商业化，国家发布多项政策。在政策支持下，整个行业进入快速发展期，钠离子电池量产速度会进一步加快。钠离子电池相关支持政策时间内容2021年7月国家发展改革委，国家能源局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现模《关于加快推动新型健能发展的指导息见》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为导向，探素开展储、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用.2021年8月适时开展钠离子电池标准制定，并在标准立项、标准报数等环节予以支持，有关部门将支持纳离子成果转化，支持先进产品量产能力建设。2021年10月信、建筑，军事等领域广泛应用的重要基础，也是实现碳达峰、破中和目标的关键支撑之一.2021年11月国家能源局、科学技术部研发储备钠离子电池，液态金属电池、固态理商子电池、金属空气电地、锂硫电池等高能量密2022年1月国家发展改革委，国家境源局2022年6月国家发展改革委等九部门2022年8月电池、金属空气电池，律疏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加强新型储能电池产业化技术攻关，研究突破超长寿命高安全性电池体系，大规模大容量高效储能《关于推动能源电子产业发展的指导意见(征动储能等关键技术，加快研发固态电池、钠商子电池、氢绪能/燃料电池等新型电池，在纳南子电池方面，聚焦电池低成本和高安全性，加强储能/燃料电池等新型电池，加强建破负极材料等正负极材料、电解液等材的研究，开发高效模块化系统集成技术，加快钠南子电地技术1.4钠离子电池的可实现性原理为钠离子电池产业化打下坚实基础新材料在线性能资源成本整体材料成本有望较锂电池降低30%-40%。1.4Nat:负极一正极(电池内部)电子：负极一正极(外电路)Na+:正极→负极(电池内部)电子：正极一负极(外电路)1.4.1与锂离子电池工艺类似，传统锂离子电池产线可调试转产l>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。·钠离子电池生产工序整体与锂离子电池类似，仅在负极集流体上换用铝箔、以及配方调整。目前锂离子电池产线基本在调试之后可切换成钠离子电池产线，不需要额外设备投资。·与锂离子电池类似，钠离子电池也可制成软包、圆柱、方壳形态钠离子电池结构钠离子电池生产工序导电剂正极集流体：帽箱无变化隔离膜：无变化正设活正设活涂布粘结制分容分遇入亮分容分遇入亮粘结剂正板材料：(不含性)粘结剂LFP/NCMLFP/NCM→铁候啊/普鲁士蓝→六氯磷酸性→六氯磷酸的流布调压流布调压导电制来源：钜大锂电CopyrightOxin来源：钜大锂电>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。220220铅酸电池钠离子电池(三元锂电池磷酸铁锂电池0质量能量密度(Wh/kg)循环寿命(次)平均工作电压(V)差差差优优优差优差优优优新材料在线1.4.3钠元素储量丰富，不会受到上游原材料不足的限制新材料在线>和锂资源相比，钠资源更为丰富，分布广泛，成本低廉。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%。钠元素的地壳储量为锂的1000倍以上。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元元素丰度资样来原方静(座T的子电地度术经界性分析)CopyrightO其他美国中国康U8Gs阿根廷智利1.4.4钠离子电池产业化后，整体材料成本有望较锂电池降低30%-40%1.4.4钠离子电池产业化后，整体材料成本有望较锂电池降低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),通过降低30~40%降低30~40%于电地单价-当下(元)(元)(元/Wh)成本-远期(元Wh)电解液隔膜集流体(铝箔)新材料在新材料在停滞期：在1979年法国Armand提出“摇椅电池”概念后，由于锂离子电池体系中应用较为广泛的石墨负极储钠能力欠缺，对钠离子重启期：直至2000年加拿大Dahn等发现硬碳负极具备优异的可逆储钠能>复兴期：到2010年，随锂离子电池研究和产业链建设趋于成熟，以及对锂资源的担忧，钠离子电池的研究和产业化进程，进入复兴时爆发期：直至2021年7月，宁德时代发布第一代钠离子电池，宜布计划2023年形成基本产业链，叠加锂价在2021年底-2022年年初快速上张，引发全产业链对互补、替代方案——钠离子电池的高度重视，涌现数十家推动钠离子电池及计原材料量产的企业。当前碳酸锂价注于18650圆柱钠池的研究离子电池20世纪70年代2017年20世纪70年代2017年纳成立2021年2021年电池发展2018年2019年钠离子电池产业分析·2.1钠离子电池发展历程·2.2钠离子电池产业链图谱·2.3钠离子电池应用场景2.2钠离子电池产业链图谱三化二二ass属属子电德*nnAA00新材料在结2.3钠离子电池应用场景新材料在结由于能量密度限制，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。A00级电动车单车带电量不大，钠离子电池技术满足需求，在新能源车领域替代部分低端磷酸铁大型电力储能项目对于项目收益率的要求较高对于电池循环寿命的要求预计会提升。但在中小型储能领域钠电池缺点被缩小，有望率先渗透，车车家用商用储能中科海纳介中科海呐研制出48V/10Ah钠离子电池组应用于电动自行车中科海纳全球首款纳离子电池家用储能系统(3+4.中科海纳介中科海呐研制出48V/10Ah钠离子电池组应用于电动自行车中科海纳全球首款纳离子电池家用储能系统(3+4.8kW&BLUETTI)正式亮相拉斯维加斯C钠离子应用场景三峡集团乌兰察布“源同荷储一体化”项目开展园区多责安能原模平台调试工作，贵安能源水系钠入测试运行车时电动自行车2021年6月中科海钠推出全球首辆钠南子电池电动汽车(72V/80Ah)推出全球首个100kWh钠离子电池储能电站，首次实现在大规模储能中科海钠推出全球首辆钠南子电池电动汽车(72V/80Ah)中科海纳全球首套1MWh情离子电池储能系统在山西太原正式投入运营2022年1月家用储能2021年9月航标电池中科海钠池中低速电动车收到多个客户的样品及量产订单，用于中低2022年4月电动大巴及立方新能源用储能等领域，6月将开始小批量生产纳离子软包电池，并2021年5月储能器件推出全球首套钠南子电池-甲醇重整制氧-燃料电池2021年7月双轮电动车品钠创新能源钠创新能源与爱玛科技联合发布全球善批纳离子电池驱2021年10月贵安能原全线自动化水平超90%,年产25MWhP2电池。是贵安能源近年在国内2022年8月2022年10月电网侧储能CopyrightOxincailiao.中科海钠三峡能源安微阜阳南部风光储基地项目，30MW/60MWh钠南钠离子电池技术分析3.1正极材料主流路线：层状氧化物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子体系3.2负极材料主流路线：碳基材料、钛基化合物、有机材料、合金材料3.3电解液主流路线：NaPF₆正极材料离子电池的生产工艺，国内多家企业布局正极材料负极材料电解液钠离子电池电解质盐也采用NaPF6,溶剂为链状碳酸酯和环状碳酸酯共用隔膜目前常用的隔膜主要分为干法隔膜和湿法隔膜两类，主要包括PP、PE、PP/PE以及负极也可采用铝箔作为集流体，目前市场上电池级铜铝箔成本(22-30元/kg)的3倍。同时钠离子电池负极可采用对应的铜镀镍极耳或镍极耳，成本有一定的降低3.13.1正极材料主流路线：层状氧化物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子体系新材料在线>钠离子电池正极材料多样，各有优势与不足。目前研究的钠离子电池正极材料主要分为层状氧化物、普鲁士蓝类和聚阴离子型化合物等。>其中，层状氧化物因制备方法简单、技术转化容易、能量密度高、可逆比容量高、倍率性能高和具有可逆的钠离子脱/嵌能力而成为钠离子电池首选的正极材料。以宁德时代和中科海纳为代表的公司均有选择层状氧化物路线。钠离子电池正极材料优缺点对比项目技术转化容易比容量低公司层状氧化物体累√√√√多氟多√√√√Source:各公司官网公告3.1.1正极材料主流路线——层状氧化物&普鲁士蓝制备工艺高温固相共沉淀-高温固相烧结法M水溶性M盐的混合溶液氮水(调节pH)共沉淀陈化Na2CO3.MnO2.混合均匀一次境结粉碎二次境结成品制备工艺除团陈化黄血盐钠黄血盐钠草酸储Source:Source:CNK新材料在线新材料在线钠离子电池负极材料优缺点对比优点缺点研发技术成熟比容量低、倍率性能差结构性能好、倍率性能好比容量低理论比容量高循环性能差新材料在线新材料在线>从目前各家披露的专利看，硬碳生产工艺主要包括粉碎、碳化、纯化、活化等过程，生物质前驱体还需要酸洗等步骤，树脂则需要与乙醇混合等。软碳生产工艺主要包括预氧化以及高温碳化，同时需要根据材料的性能需求进行元素掺杂、材料复合等工艺。各企业硬碳/软碳负极材料生产工艺流程中比动力生物质原中比动力生物质原材第一前驱体第二前電体第三前韆体中间品材中国科学院物理研究所酣醒树脂图化后的酚臂树脂硬破负极材料酣醒树脂两青前电体预氧化沥青软碱负极材多氟多无烟焊粉碎预氧化处理软碱负极材料>钠离子电池电解液由溶质、溶剂、添加剂组成。其中溶质须锂盐替换为钠盐，溶剂、添加剂基本可复用锂离子电池中的成熟体系，但也需要根据钠离子特性做配方调整以提升性能。钠离子斯托克斯直径比锂离子小，低浓度的钠盐电解液具有较高的离子导电率，理论上