内容来源:
雪 球
原文链接：
https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202303281584627648_1.pdf?1680042024000.pdf
核心观点
：
钠离子电池和锂离子电池的工作原理非常接近
，
但电池材料方面存在一定差异
。
钠离子电池是利用钠离子在充放电时
，
在正极
、
负极 材料中反复地嵌入
、
脱出
，
从而发生可逆的氧化还原反应
，
故其工作原理与锂离子电池相似
。
电池材料上的差异主要体现在正极
、
负 极和集流体方面
。
正极主要有三种路线
，
层状氧化物有望最先规模化生产
。
层状氧化物比容量较高
、
压实密度高
，
但空气稳定性一般
。
钠电层状氧化物 与锂电三元正极的生产设备兼容
，
有望率先量产
。
普鲁士蓝/白化合物比容量高
，
价格低廉
，
但其结晶水的存在会影响电化学性能
。
聚 阴离子化合物稳定性好
、
循环性能好
，
工作电压高
，
但比容量较低
、
导电性差
。
负极以硬碳为主
，
软碳为辅
。
硬碳作为钠电负极
，
其比容量较高
，
但由于其原料多为生物质
，
产率偏低
，
成本高
。
硬碳原料多样
，
其 中生物质原料制备硬碳为主流选择
。
软碳相对于硬碳在结构上更为有序
，
故储钠比容量较低
，
但采用煤
、
沥青等原料
，
其成本低
。
钠电池材料成本相较于锂电池大幅下降
。
其材料成本降幅在30%-40%
，
其降本原因主要在于
：
1
、
金属钠地壳丰度高
，
价格远低于锂
。
2
、
集流体不同
。
锂电负极集流体必须为铜箔
，
而钠电池正负极集流体可以均为更为便宜的铝箔
。
钠离子电池需求有望快速增长
。
钠离子电池在原料成本
、
低温下的容量保持率
、
耐过放电性能优于磷酸铁锂电池
，
并且其各方面性能 均超越铅酸电池
，
有望应用于电动两轮车
（
替代铅酸电池
）
、
A00级别电动车以及储能领域
（
替代磷酸铁锂电池
）
。
据测算
，
全球钠离 子电池的需求量有望从2023年3.6GWh增长至2025年65.8GWh
，
成长空间巨大
01
、
钠离子电池的构成
钠离子电池和锂离子电池的工作原理非常接近
，
但电池材料方面存在一定差异
。
钠离子电池是利用钠离子在充放电时
，
在正极
、
负极 材料中反复地嵌入
、
脱出
，
从而发生可逆的氧化还原反应
，
故其工作原理与锂离子电池相似
。
电池材料方面
，
钠离子电池也是由正极
、
负极
、
电解液
、
隔膜
、
集流体等材料构成
，
材料上的差异主要体现在正极
、
负极和集流体方面
。
钠离子电池正极三种路线
，
性能上各有优缺点
。
层状氧化物比容量较高
、
压实密度高
，
但空气稳定性一般
。
普鲁士蓝/白化合物比容量高
，
价格低廉
，
但其结晶水的存在会影响电化学性能
。
聚阴离子化合物稳定性好
、
循环性能好
，
工作电压高
，
但比容量较低
、
导电性差
。
钠电层状氧化物正极与锂电三元正极在制备方法上相似
。
制备方法主要有固相法和液相法
。
其中固相法采用金属氧化物与钠源进行球 磨
，
从而混合均匀
，
再进行高温煅烧
。
此方法流程简单
，
但是需要较高的温度
，
且产品的均一性较差
。
液相法先通过金属盐与碱溶液 进行共沉淀反应
，
生成前驱体
，
再混合钠源
，
进行煅烧
，
得到层状氧化物
。
此方法虽然流程上相较固相法更多
，
但可以通过控制反应 条件
，
制备出均一性更好
、
振实密度更高的产物
。
钠电层状氧化物正极与锂电三元正极的生产设备兼容
，
适合大规模生产
。
普鲁士蓝类正极通常采用共沉淀法制备
。
普鲁士蓝类正极可以通过热分解法
、
水热法
、
共沉淀法合成
。
其中热分解法和水热法生产效 率和产率较低
，
且合成过程中容易造成亚铁氰根分解
，
产生毒气
。
共沉淀法可以视为安全环保且能够大规模制备此类材料的方法
，
其 工艺简单
、
无需高温烧结
，
成本低廉
。
主要通过亚铁氰化钠
、
过渡金属盐
、
络合剂等
，
进行共沉淀反应
，
制备而成
。
络合剂的加入
，
可以降低过渡金属盐与亚铁氰化钠的反应速度
，
从而减少空位和结晶水的形成
。
加入抗氧化剂和使用惰性保护气氛的目的是使过渡金 属离子始终处于低价态
，
从而保证最终产物中较高的钠含量
。
可以通过采用表面包覆
、
金属元素掺杂
、
改进工艺等方法降低结晶水和空位
。
星空钠电公开了一种利用氧化钙降低普鲁士蓝结晶水含 量的方法
（
专利公开号CN115180634A
）
，
其将氧化钙与普鲁士蓝研磨混合后
，
在惰性气氛中加热
，
在不破坏普鲁士蓝晶形结构的同时
，
有效除水
。
主流的聚阴离子正极为磷酸盐聚阴离子和硫酸盐聚阴离子
，
如磷酸钒钠和硫酸铁钠
。
钒价高昂
，
且随价格波动剧烈
，
钒源成本高达钠 电正极原料成本96%
，
从磷酸钒钠向磷酸锰/铁钒钠体系的
“
降钒
”
有望降低成本
。
众钠能源主推硫酸铁钠体系
，
通过硫酸亚铁和硫酸钠简单的工业级原料
，
搭配碳纳米管
，
经过混合后煅烧
，
即可制备
。
其优势在于
：
1
）
材料很纯
，
原材料100%利用
。
2
）
能耗很低
。
3
）
环保
、
工艺简单
，
不产生污染和副产物
。
4
）
材料烧结温度相对较低
，
相比于锂电和层 状氧化物七八百度以上的温度
。
此外
，
可直接沿用目前现有磷酸铁锂的生产设备
钠电负极主要采用硬碳和软碳
。
石墨是商业化的锂离子电池负极材料
，
但因为钠离子半径大于锂离子
，
石墨的层间距对于钠电而言过 小
，
钠离子在石墨层间嵌入和脱出较为困难
，
故钠离子电池负极材料使用结构含有大量的缺陷的无定形碳
（
包括硬碳和软碳
）
，
其储 钠容量相比石墨更大
。
软碳是指在2500℃以上的温度下可以石墨化的碳材料
，
否则即为硬碳
。
硬碳作为钠电负极
，
其比容量较高
，
但由于其原料多为生物质
，
产率偏低
，
成本高
。
软碳相对于硬碳在结构上更为有序
，
故储钠比容 量较低
，
但采用煤
、
沥青等原料
，
其成本低
。
目前主流厂商在钠电负极上的布局
，
以硬碳为主
，
软碳为辅
。
硬碳原料多样
，
其中生物质原料制备硬碳为主流选择
。
生物质原料可选范围多样
（
椰壳
、
秸秆
、
毛竹等
）
，
所制备的硬碳综合性能适 中
，
但需要解决原料稳定供应和产品一致性等问题
；
高分子类原料
（
酚醛树脂等
）
，
其所制备的硬碳比容量高
，
产品均一
，
结构易调 控
，
但是成本高昂
；
沥青
、
无烟煤等原料虽然成本较低
，
但是其所制备的硬碳比容量相对较低
。
钠离子电池电解液与锂离子电池电解液配方相似
，
均由电解质
、
溶剂和添加剂组成
。
碳酸酯类溶剂EC和PC
，
具有电化学窗口宽
、
介电常数大
、
化学稳定性好的优点
，
是钠电池优异的有机溶剂
。
醚类溶剂
，
因其在钠电体 系中具有更好的抗氧化还原能力
，
可以在负极表面生成薄且稳定的SEI膜和高的首次库仑效率
，
也可于钠电池
，
但其很少在锂电池中 使用
。
溶质从锂电池的六氟磷酸锂
（
LiPF6
）
换成钠电池的六氟磷酸钠
（
NaPF6
）
。
两者合成的原理和技术路线相似
，
六氟磷酸钠容易量产
。
添加剂方面
，
钠电与锂电体系并无太大区别
，
主要有成膜添加剂
、
阻燃添加剂
、
过充保护添加剂等
。
集流体方面
，
钠电池正负极集流体均使用廉价的铝箔
，
但锂电池负极集流体必须为铜箔
。
这是由于铝和钠在低电位不会发生合金化 反应
，
而铝和锂在低电位下易发生此反应
。
故铝箔在钠电池中的用量
，
相对于锂电池
，
翻倍增长
。
在隔膜方面
，
钠电池与锂电池均可使用PP
、
PE隔膜
。
02
、
钠离子电池的成本和性能
钠电池材料成本相较于锂电池大幅下降
。
其材料成本降幅在30%-40%
，
其降本原因主要在于
：
1
、
金属钠地壳丰度高
，
价格远低于锂
。
此外
，
钠电正极还选用资源量丰富的铁
、
铜
、
锰等金属
，
故正极材料价格大幅下降
，
正极占比从 锂电的43%下降至26%
。
2
、
集流体不同
。
锂电负极集流体必须为铜箔
，
而钠电池正负极集流体可以均为铝箔
。
铝价格远低于铜
。
钠离子电池在成本
、
低温性能等方面具备优势
。
虽然钠离子电池与磷酸铁锂电池在能量密度
、
循环寿命方面存在差距
，
但是其原料成 本相较于磷酸铁锂电池低30%左右
，
并且其低温下的容量保持率
、
耐过放电性能均优于磷酸铁锂电池
。
钠电池可放电至0V
，
在储存
、
运 输方面比锂电池更稳定
。
将钠离子电池与铅酸电池对比
，
可发现钠离子电池各方面性能均超越铅酸电池
，
有望在铅酸电池的主流应用 场景中实现替代
。
03
、
钠离子电池的市场空间
钠离子电池需求有望快速增长
。
根据钠离子电池的上述性能
，
我们推断其未来主要应用于对能量密度要求较低
，
但对成本敏感的领域
，
如电动两轮车
（
替代铅酸电池
）
、
A00级别电动车以及储能领域
（
替代磷酸铁锂电池
）
。
据测算
，
全球钠离子电池的需求量有望从2023 年3.6GWh增长至2025年65.8GWh
，
成长空间巨大
。
04
、
钠离子电池重点企业分析
公司研发实力领先
。
公司专注于钠离子电池研发与生产
，
现拥有以中国科学院物理研究所陈立泉院士
，
胡勇胜研究员为技术带头人的研 究开发团队
。
除钠电池外
，
公司同时供应钠电池正负极材料与电解液
。
正负极材料分别选用成本低廉的钠铜铁锰氧化物和无烟煤基软 碳
，
从而具备了明显的成本优势
。
目前已经成功开发出了NaCP08/80/138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
。
能量密度已达到145Wh/kg
，
是铅酸电池的3倍左右
。
2021年12月
，
公司与
三峡能源
、
三峡资本及安徽省阜阳市人民政府达成合作
，
共同建设全球首条钠离子电池规模化量产线
。
该产线规 划产能5GWh
，
分两期建设
，
一期产能1GWh
。
2022年11月
，
中科海钠
（
阜阳
）
全球首条GWh级钠离子电池生产线产品下线
。
阜阳海钠1GWh 钠离子电池生产项目总投资5.88亿元
。
后续将在各方共同努力推动下
，
建设不少于30GWh钠离子规模量产线
。
公司与华阳股份合作
。
2022年
，
华阳股份
与中科海钠通过华钠铜能
、
华钠碳能
、
华钠芯能
，
布局2000吨钠离子电池正负极材料以及1GWh 钠离子电池电芯
（
圆柱钢壳和方形铝壳
）
。
电池正负极材料已经于2022年3月试生产
。
公司是国内无烟煤龙头
，
积极转型发展
新能源
。
公司与中科海钠合作
：
公司间接持有中科海钠7.75%股权
。
两者深度合作
，
成立合资公司华钠铜能和华钠碳能
，
布局钠电池正负极材料 各2000吨/年
。
设立全资子公司华钠芯能
，
建设钠电电芯1GWh
。
公司与
多氟多
合作
：
公司与多氟多
，
通过梧桐树资本的产业基金
，
布局钠电电解质和添加剂
。
其第一代钠离子电池
，
正极材料采用比容量较高的普鲁士白
，
创新性地对材料体相结构进行电荷重排
，
解决普鲁士白循环过程中容量快 速衰减的问题
；
负极材料采用具有特殊孔隙结构的硬碳
。
电芯能量密度达160Wh/kg
；
常温下充电15分钟
，
电量达到80%以上
；
零下20℃
，
仍有90%以上放电保持率
；
系统集成效率达到80%以上
。
在系统集成方面
，
公司开发了AB电池系统解决方案
，
即钠电与锂电两种电池按一定比例进行混搭
，
通过BMS精准算法进行不同电池体系 的均衡控制
，
从而弥补了钠离子电池在现阶段的能量密度短板
，
也发挥出了它高功率
、
低温性能好的优势
。
第一代钠离子电池既可以用 于电动车
，
尤其在高寒地区优势明显
，
又可以适配储能全场景应用
。
公司主要从事笔记本电脑输入设备的研发
、
制造和销售
。
是全球四大顶级键盘制造商
（
达方电子
、
群光电子
、
精元电脑
、
光宝电子
）
柔 性线路板核心部件的主要供应商
，
为联想
、
惠普
、
戴尔
、
华硕四大品牌笔记本电脑提供键盘配套
，
全球市占率20.56%
，
国内市占率40%
。
公司致力于钠电池产业一体化模式
，
包括钠离子电池正极
、
负极
、
电解液
、
电芯四个研发部门来进行
。
同时
，
公司与3所大学合作研发
。
公司钠电池产品性能优异
。
钠电池中试线已经于2022年10月27日投产
，
18650型号电池在2022年12月中旬送到第三方测试机构测试
，
能 量密度157Wh/kg
，
低温-20℃的容量保持率93%
，
两周共测试100多圈
，
容量保持率99.6%
。
中试生产的产品
，
已经达到超过5000次的循环 寿命
，
可以满足A00级车
、
小动力车
、
两轮车和储能的客户使用需求
。
公司钠电池进程较快,2023年上半年可投产
。
一期4.5GWh的厂房建设已完毕
，
设备已陆续进场安装
，
预计2023年上半年左右即可投产
。
包括两条圆柱电池生产线和一条方形电池生产线
，
其中圆柱的生产线主要用于A00和两轮车方面
，
方形电池主要用于储能方面
。
两条业 务线各占50%
，
同时运行
，
不分先后
。
二期产能规划依据市场情况而定
。
预计2023年钠电池出货量2-3GWh
。
公司锂电池业务以3C数码电池为核心
，
积极拓展动力和储能电池市场
。
其为国内排名前五的3C数码电池供应商
，
客户包括国内主流手 机品牌
、
欧美主要通讯运营商等
。
维科动力电池以维科电池十余年的锂电池生产技术为依托
，
可生产软包动力电池
、
铝壳动力电池等电 芯产品
，
应用领域覆盖乘用车电池
、
特种车辆电池
、
家电用电池
、
储能电池等
。
公司与浙江钠创深度合作
，
保证钠电材料供应
。
2022年9月
，
公司与浙江钠
创新能源
有限公司签订
《
战略框架协议
》
及
《
增资协议
》
，
对浙江钠创投资额3000万元
。
钠创新能源的钠离子电池正极材料为铁酸钠基三元正极和磷酸钒钠
，
电解液型号多样
，
适配多种正负极材 料
。
其拥有3000吨/年正极材料和5000吨/年电解液产线
。
浙江钠创可对
维科技术
钠电池的生产优先保证材料供应
。
公司2GWh钠电池项目预计2023年6月量产
。
2022年10月
，
公司公告变更原募投资金用途
，
将原募投项目未使用资金2亿元投资至
“
年产 2GWh钠离子电池项目
”
，
由全资子公司南昌维科电池在南昌实施
。
项目总投资6.8亿元
。
项目于2022年开工建设
，
预计2023年6月实现量 产
，
主要面向低速车和储能
报告节选
：
报告出品方/作者
：
华金证券
，
张文臣
，
顾华昊
精选报告来源
：
【
未来智库
】
关注更多
碳
（
CO
2
）资讯
请长按
识别下方二维码
关注
3060
CCTC®
（华夏气候技术中心）致力于
1. 气候技术综合应用示范推广
2. 气候技术与绿色金融融通
3. 碳达峰碳中和及与气候变化、能源相关研究传播与咨询
……
合作
/
投稿
请
联系电话：0755-21002565
邮箱：
若对
气候变化
感兴趣
关注
气候变化
（
狭义/泛义
）资讯
请长按
识别下方二维码
关注
华夏气候
