1、请务必阅读正文之后的免责条款部分 2022.03.18 ， 01 期 钠离子电池系列报告（一） ：钠离子电池蓄势待发 摘要： 钠离子电池与锂离子电池钠离子电池与锂离子电池原理结构类似， 低成本佳性能赋予替代潜力。原理结构类似， 低成本佳性能赋予替代潜力。 钠离子电池原理与结构同锂电类似，主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，两者的生产设备基本可实现兼容，有利于钠离子电池快速产业化。与锂电相比，钠离子电池资源广、成本低且波动小，在电池级碳酸锂正常价位（10 万元/吨）时，与磷酸铁锂相比，层状金属氧化物和普鲁士蓝体系材料成本优势高达 3040%。虽然目前商业化钠离子电池能量密度比发展成熟的磷酸铁锂电
2、池低 1020%， 但钠离子电池理论能量密度更高， 通过配方和工艺优化，短期可迎头赶上。叠加宽温区和高安全属性，有望在储能领域大展拳脚。 全球储能规模十年破全球储能规模十年破 10亿美元， 锂电领先地位为钠电发展提振信心。亿美元， 锂电领先地位为钠电发展提振信心。 至 2030年， 以发电侧和用户侧新增储能渗透率达到 60%以上计，全球储能新增市场需求将达 1361Gwh，十年 CAGR 突破 150%。中国市场储能也将突破 660 Gwh，产业规模达到 33.1 亿元。快速扩容的储能市场，有望带动钠离子电池产业化进程。 新增储能中电化学储能占比跃升，锂离子电池占比 90%的首选优势为相似性能
3、而成本更优的钠离子电池发展打下“强心剂” 。 钠离子电池产业化钠离子电池产业化启动， 中科海钠拥有异军突起先机。启动， 中科海钠拥有异军突起先机。 全球已有近三十家企业布局钠离子电池，产业化应用涉及储能、电动车多领域。由于钠电原理与结构与锂电类似，锂电龙头具备先发优势，宁德时代具备规模化起量迅速、上下游客户结构稳定两大优势。而钠电先行者中科海钠研发基础雄厚、量产走在世界前列，有利于其先行开拓储能市场。由于所用技术体系不同，我们认为，宁德时代与中科海钠长期将呈现错位竞争关系，而非完全替代。 钠离子电池产业链预计钠离子电池产业链预计 2023年成形， 上游传统化工企业迎来转型契机。年成形， 上游传
4、统化工企业迎来转型契机。 钠离子电池产业链布局承袭锂电，有利于产业化快速导入。由于产业链结构同锂电高度类似，中游锂电厂商具备先发优势，主要变动在上游原材料，部分传统化工企业将受益，控制成本与优质提纯技术为制胜关键。 风险提示：风险提示：降本不及预期、规模化速度不及预期、下游应用（储能、A00 级电动车、两轮电动车）装机不及预期 产业研究中心 Table_DocReport 往期回顾 【新材料系列九】光刻胶：先进制程推进产品技术迭代 2022.01.03 【双碳系列二】储能：海外发力、用户侧比拼 2021.12.24 模拟芯片企业的成长之路（三） ：龙头的并购成长 2021.12.22 【新材料
5、系列八】电子玻璃：盖板已突围，基板又如何 2021.12.20 模拟芯片企业的成长之路（二） ：虚拟 IDM 2021.12.10 感谢博士后文越对于本文的贡献 产业深度 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 25 目目 录录 1. 钠电优势：高性价比的储能潜力股 . 3 1.1. 原理结构与锂离子相似，可借锂电“东风”快速产业化 . 4 1.2. 资源广，成本低，引发钠替代猜想 . 4 1.3. 钠 VS 锂：能量密度与磷酸铁锂基本持平，宽温区、安全性能更优异 6 2. 十年储能规模破十亿美元，钠电储能优势凸显 . 8 2.1. 储能市场崛起，为钠离子电池造就广阔空间 . 8
6、 2.2. 电化学储能昂首挺进，钠离子电池大有可为 . 9 3. 钠电产业化探索逾十载，我国率先铺就产业链 .11 3.1. 钠电十年进步显著，储能、电动车应用纷纷落地 .11 3.2. 钠电之争： 锂电龙头宁德时代据规模优势， 新锐玩家中科海钠抢占先机. 14 3.3. 钠电产业链初具雏形，挖掘传统化工企业新契机 . 15 4. 钠电产业化问题：规模化速度紧扼发展命脉 . 19 4.1. 钠离子电池降本不及预期 . 19 4.2. 钠离子电池市场切入进程不及预期 . 21 5. 附录 . 21 2YjYmZeXoWrUmNsQtQ8ObP6MtRnNpNmOlOmMmPeRtRsQbRmMz
7、QwMqRsOvPnMmN 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 25 1. 钠电优势：高性价比的储能潜力股钠电优势：高性价比的储能潜力股 上世纪 70 年代末， 钠离子电池研究几乎同锂离子电池同步开展。 然而，由于当时钠离子电池面临的能量密度和循环性能限制，锂离子电池更受到人们的关注。近年来，随着锂资源稀缺、分布不均、开发利用困难等问题逐渐暴露，资源分布广的钠离子电池重新回到人们的视野，寻找低成本的替代成为人们关注的焦点。于此同时，对能量密度要求较低的储能市场的开拓更为钠离子电池的产业化吃了一颗定心丸。 近 10 年来， 关于钠离子电池的研究迎来井喷式增长，全球钠离子电池公司
8、陆续成立，标志着钠离子电池产业化时代的到来。 图图 1：钠离子电池钠离子电池从从 2011 年起进入成长期年起进入成长期 资料来源：国泰君安证券研究 图图 2：钠离子电池研究自：钠离子电池研究自 2010 年快速增长（年快速增长（1980-2021） 数据来源：Web of Science，国泰君安证券研究 0500025003000350040004500258947020004200520062
9、00720082009200001920202021文章数专利数 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 of 25 1.1. 原理结构与锂离子相似，可借锂电原理结构与锂离子相似，可借锂电“东风东风”快速产业化快速产业化 钠离子电池组成与锂离子电池类似， 降低了产业化难度。钠离子电池组成与锂离子电池类似， 降低了产业化难度。 正极材料除了分别与三元 NCM （镍钴锰） 和磷酸铁锂结构类似的层状金属氧化物和聚阴离子化合物路线外，还增加了普鲁士蓝类似物路线；负极材料方面，主要包括软碳、硬碳以及软硬复合无定形碳，其中硬碳将成为
10、应用的核心；电解液的溶质将发生改变，由钠盐替代锂盐，溶剂几乎不受影响；隔膜通用，甚至比锂离子电池要求更低。除此以外，由于钠与铝不会发生合金化反应，钠离子电池负极集流体可用廉价的铝箔替换铜箔。 钠离子电池工作原理与锂离子电池钠离子电池工作原理与锂离子电池“摇椅式摇椅式”原理相同。原理相同。 利用钠离子 （Na+）在正负极材料之间的可逆脱嵌实现充放电。 充电时， Na+在电势差的驱动下从正极脱出，经过电解质传输嵌入负极，实现电量储存，放电过程正好相反。但相比于锂离子（0.76） ，钠离子的半径（1.02）更大，扩散动力学更迟缓，使之在能量密度和循环特性上具有本征劣势，解决钠离子电池能量密度及循环特
11、性是钠离子电池能走多远的关键。 图图 2：钠离子电池结构工艺与锂离子电池类似钠离子电池结构工艺与锂离子电池类似 图图 3： 钠离子电池工作原理为： 钠离子电池工作原理为“摇椅式充放电摇椅式充放电”， 同锂电， 同锂电相同相同 资料来源：国泰君安证券研究 资料来源：国泰君安证券研究 1.2. 资源广，成本低，引发钠替代猜想资源广，成本低，引发钠替代猜想 锂资源价格持续攀升， 钠离子电池具备低价、 价稳条件。锂资源价格持续攀升， 钠离子电池具备低价、 价稳条件。 在全球能源结构转型背景下，日益增长的电动汽车市场和储能市场拉动锂电需求，叠加疫情因素， 锂原材料价格持续上涨。 截至 2022 年 2
12、月， 主要原材料电池级碳酸锂盐价格突破 45 万元/吨，创历史新高。此外，锂元素的丰度很低，地壳丰度仅为 0.006%，且大多数集中在南美洲，引发各大电池厂商供应焦虑。与之相比，钠离子电池资源广，价格低廉稳定。据中科海钠团队研究，铜基钠离子电池原材料成本为 0.29 元/Wh，磷酸铁锂电池材料成本为 0.43 元/Wh，铅酸电池成本为 0.40 元/Wh，钠离子电池材料具备显著成本优势，比磷酸铁锂电池低约 1/3。 图图 5：电池级碳酸锂价格再创新高（元电池级碳酸锂价格再创新高（元/吨）吨） 图图 6： 锂资源全球分布不均锂资源全球分布不均 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 of
13、 25 资料来源：wind，国泰君安证券研究 资料来源：U.S. Geological Survey，国泰君安证券研究 图图 7：钠离子电池成本比磷酸铁锂低钠离子电池成本比磷酸铁锂低 30% 资料来源：中科海钠官网，国泰君安证券研究 钠离子电池低成本原因主要为钠离子电池低成本原因主要为： 1） 钠是地壳中含量较高的几种元素之一，比锂丰度高 2-3 个数量级。原材料碳酸钠资源丰富、价格低廉稳定，10年价格保持在 1000-4000 元/吨。2）钠离子电池中正极材料多选用铁、锰、 铜等元素， 几乎摆脱对于丰度较低、 价格昂贵的镍、 钴元素的依赖，且选择范围更广； 3） 负极所用硬碳工艺要求更低，
14、具备低成本潜力； 4）钠离子负极集流体可使用更为廉价的铝箔替代传统锂离子电池中的铜箔集流体，从而进一步降低电池成本。 图图 8：碳酸钠价格低廉且稳定（元碳酸钠价格低廉且稳定（元/吨）吨） 图图 9：全球每年矿产量全球每年矿产量 0.00100,000.00200,000.00300,000.00400,000.00500,000.002017-04-052017-09-052018-02-052018-07-052018-12-052019-05-052019-10-052020-03-052020-08-052021-01-052021-06-052021-11-05 产业深度 请务必阅读正
15、文之后的免责条款部分 6 of 25 资料来源：wind，国泰君安证券研究 资料来源：Nature Review Materials A cost and resource analysis of sodium-ion batteries 层状金属氧化物和普鲁士蓝体系具备显著成本优势。层状金属氧化物和普鲁士蓝体系具备显著成本优势。 仅从材料体系角度，钠离子电池三条路线成本具备较大差异。 其中， 普鲁士蓝原料最为便宜，聚阴离子电池由于其中用到的钒元素价格较高，成本最高。对三条路线成本做关于碳酸锂价格敏感性分析测算，与磷酸铁锂电池相比，层状金属氧化物和普鲁士蓝体系在碳酸锂价格全区间均具备经济性。在
16、碳酸锂价格处于 10 万元/吨正常价位时， 材料成本优势高达 3040%。 而聚阴离子钠离子电池仅当碳酸锂价格高于 8 万元/吨时，才具备成本优势。 图图 10：层状金属氧化物和普鲁士蓝体系层状金属氧化物和普鲁士蓝体系在电池级碳酸锂低价区间仍具备价格优势在电池级碳酸锂低价区间仍具备价格优势 注：以碳酸锂价格影响磷酸铁锂正极材料和六氟磷酸钠价格为基础进行测算 资料来源：鑫椤锂电，wind，国泰君安证券研究 1.3. 钠钠 V VS S 锂： 能量密度与磷酸铁锂基本持平， 宽温区、 安全锂： 能量密度与磷酸铁锂基本持平， 宽温区、 安全性能更优异性能更优异 钠离子电池能量密度优于铅酸， 基本与磷酸
17、铁锂持平。钠离子电池能量密度优于铅酸， 基本与磷酸铁锂持平。 目前， 商业化钠离子电池能量密度在 100160 Wh/kg， 显著高于铅酸电池的 3050 Wh/kg。同时，与铅酸电池相比，钠离子电池的循环使用寿命更长，使其能够作为铅酸电池的替代品，以实现低速电动车、储能领域的无铅化。目前，商业化钠离子电池能量密度比发展成熟的磷酸铁锂电池低10%20%， 但0.002,000.004,000.006,000.008,000.0010,000.002012-01-042013-01-042014-01-042015-01-042016-01-042017-01-042018-01-042019-
18、01-042020-01-042021-01-042022-01-04-40%-20%0%20%40%60%80%246810 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40成本降幅电池级碳酸锂价格（万元/吨）三元钠离子电池（铜铁锰氧化物）普鲁士蓝钠离子电池（亚铁氰化钠）聚阴离子钠离子电池（磷酸钒钠） 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 25 钠离子电池实验条件下已能做到 200Wh/kg。 长期来看， 钠离子拥有同磷酸铁锂比肩潜力，叠加其低成本优势，有望在能量密度要求不高的低速电动车和储能领域占据一席之地。 宽温区拓宽高寒应用场景。
19、宽温区拓宽高寒应用场景。 钠离子电池所用电解液体系温度窗口更宽，赋予其低温活性， 适用温度拓宽至-4080 C， 在-20 C 下容量保持率大于88%，远高于其他电池，使其能够解决冬季电动车充电难，以及高寒地区储能电站效率低的问题。 表表 1：铅酸电池、锂离子电池和钠离子电池性能铅酸电池、锂离子电池和钠离子电池性能比较比较 指标 铅酸电池 磷酸铁锂电池 三元锂电池 钠离子电池 质量能量密度（Wh/kg） 3050 120180 220280 100160 循环寿命（次） 300500 3000 800 3000 -20C 容量保持率 60% 70% 88% 耐过放电 差 差 差 优 安全性 优
20、 优 差 优 环保特性 差 优 优 优 资料来源：CNKI，国泰君安证券研究 性能稳定， 缓解厂商安全焦虑。性能稳定， 缓解厂商安全焦虑。 钠离子电池的安全性能比三元电池和磷酸铁锂电池更为优异，原因为：1）钠离子电池内阻比锂离子电池更高，当电池短路时，放热功率低，瞬间发热少，温升低，减少了起火事故的发生频率；2）商用钠离子电池正极材料的热稳定性远高于锂三元材料，更加安全； 3） 钠离子电池将集流体从铜箔换成铝箔， 正极可以放电至 0V而不会影响后续使用，使其在运输和保存过程中更安全，降低了电池的储运成本。 图图 11：钠离子电池具备安全性优势钠离子电池具备安全性优势 注： （a）针刺实验后无明
21、火出现； （b）放电至 0%SOC 后，加热状态下钠离子电池放热量仅为磷酸铁锂电池的 1/15。 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 of 25 资料来源：Advanced Energy Materials From Li-Ion Batteries toward Na-Ion Chemistries：Challenges and Opportunities ，Faradion官网，国泰君安证券研究 2. 十年储能规模破十亿美元，钠电储能优势凸显十年储能规模破十亿美元，钠电储能优势凸显 2.1. 储能市场崛起，为钠离子电池造就广阔空间储能市场崛起，为钠离子电池造就广阔空间 2030
22、 年全球年全球储能储能规模达规模达突破突破 10亿美元亿美元， 2020-2030 年年 CAGR达达 142%。随着全球能源转型迫在眉睫，各国政府相继出台碳中和方案，对新能源储能的需求愈发强烈。电化学储能一方面可以解决风光出力随机性和波动性带来的频率稳定难题，提供调频服务提高电网的可靠性；另一方面能够通过削峰填谷解决风光出力高峰与负荷高峰错配问题。据测算，未来十年全球储能市场将迎来加速成长阶段， 至 2030 年， 储能新增市场需求达 1361.1 Gwh，考虑磷酸铁锂降价后，产业规模突破 10 亿美元，复合增长率达 142%。 储能电站不受能量密度限制， 成本低廉的钠离子电池能够满足储能各
23、项要求，且钠离子电池的低温安全等特性更拓宽了配套储能的应用场景，随着储能市场的快速扩容，有望带动钠离子电池产业化进程。 2030 年中国储能规模突破年中国储能规模突破 660GWh， 产业规模达， 产业规模达 33.1 亿元。亿元。 2021 年中央首次明确了储能是碳达峰碳、碳中和的关键支撑技术，并要求到 2025年，装机规模达到 30GW，新型储能向全面市场化发展。政策推动中国储能市场跨越式发展，根据测算，中国储能规模将突破 150GWh，2030年突破 660GWh。其中的主要增长来源于发电侧，集中式可再生能源发电配套储能电站十年保持高增长，CAGR 达到 170%。国内刚兴起的广阔储能市
24、场还未形成明显的在位者优势，给予新进入者钠离子电池充足的成长机会，有望实现可观规模。 政策政策利好钠离子电池。利好钠离子电池。 2021 年 8 月 25 日， 在工信部答复政协提案中表示，将在“十四五”期间实施“储能与智能电网技术”重点专项，并将钠离子电池技术列为子任务，以进一步推动钠离子电池的规模化、低成本化，提升综合性能。这是工信部首次明确要推动钠离子电池产业化发展，对于钠离子电池在储能市场的推广具有重要意义。 图图 12：全球储能市场全球储能市场快速扩容快速扩容（GWh） 图图 13：中国储能市场中国储能市场爆发式增长爆发式增长（GWh） 资料来源：IRENA，IEA，BP，国泰君安证
25、券研究 资料来源：国家能源局，国家发改委，中电联，国泰君安证券0200400600800020202021E 2022E 2023E 2024E 2025E 2030E发电侧（Gwh）电网侧（Gwh）用电侧（Gwh）00500600700202020212022E 2023E 2024E 2025E 2030E发电侧（Gwh）电网侧（Gwh）用电侧（Gwh） 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 25 研究 表表 2：全球市场与中国市场储能规模测算全球市场与中国市场储能规模测算 2020 2021Ea 2022E 2023E 2024
26、E 2025E 2030E 全全球球 发 电 侧 规 模（Gwh） 6.7 16.7 36.7 70.8 125.7 209.6 975.0 电 网 侧 规 模（Gwh） 1.8 4.9 9.9 13.5 17.1 20.8 68.4 用 户 侧 规 模（GWh） 10.4 12.9 17.9 26.7 43.9 64.8 317.7 合计（合计（Gwh） 19.0 34.6 64.5 111.0 186.6 295.3 1361.1 市场规模 （亿美市场规模 （亿美元）元） 0.3 0.6 1.0 1.6 2.4 3.5 10.9 中中国国 发 电 侧 规 模（Gwh） 1.4 3.7 10
27、.9 23.7 45.2 79.0 364.9 电 网 侧 规 模（Gwh） 1.6 3.8 7.6 10.9 14.6 18.8 79.1 用 户 侧 规 模（GWh） 7.0 8.6 13.7 18.0 32.0 54.4 218.1 合计（合计（Gwh） 10.1 16.1 32.2 52.6 91.8 152.3 662.1 市场规模 （亿元）市场规模 （亿元） 1.0 1.5 2.9 4.5 7.3 11.4 33.1 注：a中国 2021 年相关数据国家能源局已公布，全球相关数据未公布，为期望值 资料来源：国泰君安证券研究 2.2. 电化学储能昂首挺进，钠离子电池大有可为电化学储能
28、昂首挺进，钠离子电池大有可为 电化学储能占比跃升， 锂离子电池占比超电化学储能占比跃升， 锂离子电池占比超90%。 抽水储能由于技术最成熟、存储成本最低、最先实现商用，仍是全球迄今为止应用最广泛的储能方式。但随着以风电和光伏为代表的新能源装机量大幅提升，电化学储能凭借其受地理位置影响小、建设周期短及成本持续下降等优势，逐渐成为新增装机主流。以中国为例，2018 年至 2021 年电化学储能装机占比从 3%跃升至 10%，其中锂离子电池占据 90%以上的主导地位。 高性价比钠电未来发展确定。高性价比钠电未来发展确定。 与其他新型储能方式， 如飞轮储能、 钒电池液流储能、超级电容储能相比，锂离子类
29、电池储能显示出显著的能量成本优势， 投资成本低， 能量密度高， 在功率规模、 响应时间上无短板，可以广泛的应用于电源、电网和用户侧。锂离子电池在电化学储能领域的领先优势为相似模式的钠离子电池的产业化发展亮起绿灯，性价比更高的钠离子电池有望在电化学储能领域昂首挺进。 图图 14：2021 年全球储能路线分布年全球储能路线分布 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 of 25 资料来源：CNESA，国泰君安证券研究 图图 15：中国电化学储能占比跃升中国电化学储能占比跃升 图图 16：中国中国锂离子电池为电化学储能主流锂离子电池为电化学储能主流 资料来源：CNESA，国泰君安证券研究
30、资料来源： CNESA，国泰君安证券研究 表表 3：储能技术路线对比储能技术路线对比 储能方储能方式式 机械储能机械储能 电化学储能电化学储能 光热储能光热储能 电磁储能电磁储能 抽水蓄能抽水蓄能 压缩 空压缩 空气储能气储能 飞轮储能飞轮储能 铅酸电池铅酸电池 钒电池钒电池 锂离子电锂离子电池池 钠离子电钠离子电池池 熔盐储能熔盐储能 超级电超级电容容 超导储能超导储能 响应时响应时间间 分钟级 分钟级 十毫秒级 百毫秒级 百毫秒级 百毫秒级 百毫秒级 分钟级 毫秒级 毫秒级 功率规功率规模模 100MW2GW 10300MW 5kW10MW 1Kw50MW 10kW10MW 1kW100M
31、W 1kW100MW 1MW300MW 1kW1MW 10kW50MW 能量密能量密度度（wh/kg） 0.5-1.5 wh/L 3-6 wh/L 100-200 30-50 40-50 120-180 100-160 50100 5-10 0.5-5 能量转能量转换效率换效率（%） 70-85 40-55(非绝 热 系统)； 60-7080-90 50-70 65-75 85-95 80-90 90-99 90-95 95 抽水储能, 89.3%飞轮储能, 0.2%熔融盐储能, 1.8%压缩空气储能, 0.3%锂离子电池 92.8%钠硫电池 3.1%铅蓄电池 3.0%液流电池 0.8%超级电
32、容 0.1%其它 0.2%电化学储能 8.5%80%85%90%95%100%20021抽水储能电化学储能压缩空气储能飞轮储能熔盐储能0%20%40%60%80%100%20021锂离子电池铅蓄电池液流电池超级电容其他 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 of 25 （绝热系统） 循环寿循环寿命命/服役服役年限年限 50 年 约 25 年 20年， 100万次 300-500次 2 万次 3000次 3000次 1万次， 20-30 年 5万次 10万次 成本 （元成本 （元/wh） 0.21-0.25 0.3-0.6 3045 0.5
33、-0.8 3.5-3.9 0.8-1.2 0.6-0.9 0.1 9.5-13.5 7090 优势优势 寿命长、 规模大、 技术成熟 规 模 仅次 于 抽水蓄能，寿命长 响应时间极短， 运行 维 护少， 寿命长 技 术 成熟、 结构简单 安全、长寿、 容量-功率独立 能量密度高，寿命长 成本低， 、寿命长，低温性能好 污染小，成本低 响应快 响应时间最短 劣势劣势 选址受限、投资周期长 装 置 巨大， 选址受限 规模小，造价成本高 维修成本高， 能量密度低，寿命短，毒性大 成本费用过高，工作温区窄（045） ， 渗漏液技术待攻克 价格高于钠电，安全 性 较差，高低温使用危险大 能量密度和能量转
34、换效率稍弱于锂电 温度控制要求高（ 240570） ， 存在冷冻和泄露风险 内阻大，不适 合交流 电路运 行要求， 能量密 度低， 成本高 价 格 昂贵，维护复杂，多试验阶段 适用场适用场景景 调频、 系统备用、 电网稳定控制 调峰、 系统备用、电 网 稳定控制 调峰、 系统备用、电网稳定控制 暂态/动态控制、频 率 控制、 电压控 制 、UPS 备 用 电源、调峰填谷、可再 生 储能、能量管理 暂态/动态控制、可再 生 储能、频率控制、电压控制、UPS 暂态/动态控制、可再 生 储能、频率控制、电压控制、UPS 供暖、调峰 暂态/动态控制、电能 质量控制、UPS 电能质量控制、 UPS 资料
35、来源：中国能源研究会，CNKI，国泰君安证券研究 3. 钠电产业化探索逾十载，我国率先铺就产业链钠电产业化探索逾十载，我国率先铺就产业链 3.1. 钠电十年进步显著，储能、电动车应用纷纷落地钠电十年进步显著，储能、电动车应用纷纷落地 能量密度翻倍能量密度翻倍，奠定钠电商用基础，奠定钠电商用基础。世界第一家钠离子电池公司英国Faradion 公司于 2011 年成立，并于 2015 年首次将所生产的层状氧化物体系钠离子电池运用到电动自行车中，当时钠离子电池能量密度仅在80Wh/kg 左右。随着法国 Tiamat、中国中科海钠等全球领先钠离子制造公司陆续成立，钠离子电池能量密度快速增长。目前，钠离
36、子电池能量密度最高已达到 160Wh/kg， 逐步追赶磷酸铁锂电池， 为钠离子电池产业化应用奠定基础。 全球全球近三十近三十家企业开始布局钠离子电池， 储能、 电动车家企业开始布局钠离子电池， 储能、 电动车应用应用多点开花。多点开花。除了 Faradion、Tiamat 和中科海钠世界三大钠离子电池生产厂商外，美国 Natron Energy、中国钠创新能源等二十余家企业纷纷布局商业化钠离子电池， 并逐步拓展产业化应用， 包括储能电站、 5G 基站、 车用电池等。中国中科海钠产业化应用走在世界前列，2021 年全球首套 1MWh 钠离子电池储能系统正式投运；2021 年底，中科海钠宣布，将与
37、三峡能源等 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 of 25 合作，共同建设全球首条钠离子电池规模化量产线，届时规模化钠离子电池的成本优势将得到首次验证。 图图 17：商业化钠离子电池能量密度商业化钠离子电池能量密度 5 年翻倍年翻倍 资料来源：公司官网，国泰君安证券研究 图图 18：全球主要钠离子电池生产企业布局全球主要钠离子电池生产企业布局 资料来源：公司官网，国泰君安证券研究 表 4：钠离子电池产业化最新进展 公司 材料体系 电池性能 下游应用 Faradion 正极： 钠离子层工作电压：4.3 V （1）联合 AceOn 将在尼日利亚建设 1MW 太阳能储能 产业深度 请务
38、必阅读正文之后的免责条款部分 13 of 25 状氧化物 负极：硬碳 电池密度：155 Wh/kg 工作温度：-2060 循环次数：2000-4000 次 倍率速率： 2C （0.5 h） C/10 （10 h） 电站（2023） （2）向印度、澳洲公司供应钠离子电池分别用于商用车和储能领域，预计 2021 年扩产至 1GWh（2020） （3）与捷豹、路虎等企业成立联盟，研发适用于电气化车辆的 12V 电池（2018） Tiamat 正极： 氟磷酸钒钠 负极：硬碳 电池密度：100-120 Wh/kg 循环次数：5000 次，循环保持率80% （1）预计 2030 年达到年产能 6GWh，主
39、要集中于电动车与固定存储应用 （2）合作 Plastic Omnium 集团开展混合动力汽车钠离子电池应用测试（2021） （3）与 Oreca、Valeo_Group、MygaleCars 合作研发混合版的基于 48V 钠离子电池供电的第四方程式单座赛车（2021） Natron energy 正极： 普鲁士蓝 负极：硬碳 电池密度： 最高 700 W/L （2 min） 工作温度：-2040 循环次数：25000 次，循环保持率 90% 倍率性能：快充时间 8 分钟（0-99% SOC） （1）筹建位于 Sion 的工厂，投资 1 亿 CHF。随着供应链和工厂协议的签订，Natron 的制
40、造能力将在 2022 年增加 200 倍 （2）与 Extreme Power Conversion 合作，推出业界首款用于数据中心的架构体系钠离子不间断电源 UPS（2021） （3）联合雪佛兰，开发固定式储能系统车辆充电站（2019） 中科海纳 正极： 铜铁锰层状氧化物 负极： 无烟煤基软碳 电池密度：145 Wh/kg 工作电压：3.2V 工作温度：-4080 循环 次数 ： 4500 周 83%（2C/2C） 倍率性能：5C 容量1C 容量的90% （1）1MWh 钠离子电池储能系统正式投运（2021） （2）推出全球首个 100 kWh 钠离子电池储能电站（2019） （3） 与华阳
41、股份合作， 共建年产能 2000 吨 （0.8 GWh）的钠离子正/负极材料生产线（2021） ，2022 年投产，并于 2023 年扩产至 10 GWh （4）与三峡能源、三峡资本及安徽省阜阳市人民政府达成合作，将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 1GWh 将于 2022 年正式投产 宁德时代 正极： 普鲁士白 负极：硬碳 电池密度：160 Wh/kg 工作温度：-20环境下可保持90%放电率 倍率性能：快充 15 分钟达 80%以上 将助力储能、电动车、电动化+智能化集成应用 钠创新能源 正极： 铁酸钠基层状氧化物、 磷酸钒钠 负极：硬碳
42、电池密度：130-160 Wh/kg 工作温度：-4055 循环次数：5000 次 （1）与爱玛科技联合发布了全球首批钠离子电池驱动双轮电动车（2021） （2）全球首套钠离子电池-甲醇重整制氢-燃料电池综合能源系统产品问世，可用于军用、民用电源领域（2021） （3）预计 2022 年年产 8 万吨正极材料生产线投产 Altris 正极： 普鲁士蓝 比容量：160 mAh/g 电压：3.25 V 生产标准化正极材料，可支持外部基础科研工作 星空钠电 正极： 铁基普鲁士蓝 负极：硬碳 循环性能： 循环 1000 次后容量保持率达 94.6% （1）钠离子电池进入量产，是世界首条钠离子电池生产线
43、（2019） （2）已经获得国网辽宁综合能源的百亿订单（2019） 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 of 25 资料来源：公司官网，国泰君安证券研究 3.2. 钠电之争： 锂电龙头宁德时代据规模优势， 新锐玩家中科钠电之争： 锂电龙头宁德时代据规模优势， 新锐玩家中科海钠抢占先机海钠抢占先机 专业钠电公司走在量产前列，专业钠电公司走在量产前列， 宁德时代宁德时代上下游布局成熟上下游布局成熟。 目前， 钠离子产业化中有两类企业备受关注。 一类是以宁德时代为首的锂电龙头企业，具备规模化起量迅速、上下游客户结构稳定两大在位者优势，有利于其快速抢占钠电市场。另一类是以中科海钠为首的专
44、注于钠离子电池研发的新锐企业，研发基础雄厚，涉及电池、正负极、电解液、隔膜等全领域，量产走在世界前列，具备先行开拓市场潜力。宁德时代所用普鲁士白体系成本优势显著，也拥有迄今为止最高电池密度，而中科海钠层状金属氧化物体系则显示出优越的循环性能，长期将呈现错位竞争关系，而非完全替代。 表 5： 国内企业钠离子电池布局 公司 中科海钠 宁德时代 材料对比 材料体系 铜铁锰层状金属氧化物正极-煤基软碳负极体系 普鲁士白化合物正极-硬碳负极体系 参数对比 电池密度：145 Wh/kg 工作电压：3.2V 工作温度：-4080 循环次数：4500 周83%（2C/2C） 倍率性能：5C 容量1C 容量的
45、90% 电池密度：160 Wh/kg 工作温度：-20环境下可保持 90%放电率 倍率性能：快充 15 分钟达 80%以上 优势 发展最成熟，理论比容量最高，合成过程简单 成本低，比容量高，离子扩散速率快 劣势 钠离子脱嵌造成的循环性能问题，需通过元素掺杂解决 结晶水易使结构崩塌造成的循环稳定问题，导电性不好 专利情况 涉及电池、正负极、电解液、隔膜等全领域 主要以正极为主 量产安排 预计至 2025 年，钠离子电池+材料产能将达到 40GWh 暂无 应用 全球首座 1MWh 钠离子电池储能系统投运 以“AB 电池解决方案” ，为电动车锂电低温补充 产业化优势 1、 研发基础雄厚，已开始量产和
46、应用，具备先手优势 2、 所用软碳负极与煤企华阳股份合作，显著降低层状金属氧化物成本，量产后有望与普鲁士蓝类材料竞争 1、 锂钠电设备切换快，规模化起量容易 2、 上下游布局成熟，已有部分储能合作基础，具备抢占市场优势 产业化劣势 1、 长期看规模化程度难以与宁德时代抗衡 2、 电池循环性能可能欠佳，优化需要时间，量产时间未定 3、 普鲁士蓝类材料结晶水问题为本征隐患，几乎难以解决 资料来源：公司公告，国泰君安证券研究 图图 18：中科海钠与宁德时代专利数对比中科海钠与宁德时代专利数对比 图图 19：中科海钠量产产能预测中科海钠量产产能预测 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 o
47、f 25 资料来源：国家专利局，国泰君安证券研究 资料来源： 公司官网，国泰君安证券研究 图图 20：宁德时代钠离子宁德时代钠离子电池电池产业链布局产业链布局 资料来源：公司官网，国泰君安证券研究 3.3. 钠电产业链初具雏形，挖掘传统化工企业新契机钠电产业链初具雏形，挖掘传统化工企业新契机 钠电产业链布局承袭锂电， 利于产业化快速导入。钠电产业链布局承袭锂电， 利于产业化快速导入。 我国钠离子电池产业链还处于初级阶段，产业布局尚不成熟。钠离子电池产业链结构与锂电类似，包括上游资源企业、中游电池材料及电芯企业。目前，钠离子电池处于三路线同时发展阶段。层状金属氧化物和聚阴离子化合物分别与三元电池
48、和磷酸铁锂电池同体系，均有良好产业化转换基础，而普鲁士蓝类似物作为钠离子电池特有体系， 需要特定的研发基础和产业化配套。除了正负极材料加工外，钠离子电池在集流体铝箔、电解液、隔膜、电池组装等产业链均可直接使用现有锂离子电池产业链，为钠离子电池产业化提速创造了便利条件。 图图 21：钠离子钠离子电池电池产业链布局产业链布局 010203040中科海钠宁德时代00222023E2024E2025E产能（GWh）正负极材料钠离子电池 产业深度 请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 of 25 资料来源：国泰君安证券研究 电池企业陆续布局，电池企业陆续布局， 宁德时代推动产业链
49、成形。宁德时代推动产业链成形。 目前， 包括宁德时代、中科海纳、钠创新能源、鹏辉能源、欣旺达在内的多家公司均已布局钠离子电池。中科海钠、钠创新能源、众钠能源已经开始量产。随着 2021年 7 月锂电龙头宁德时代公布第一代商业化钠离子电池，钠离子产业化进程加速，预计 2023 年钠电产业链基本形成。 表 6： 国内企业钠离子电池布局 公司 产业布局 是否上市 宁德时代 开发出第一代商业钠离子电池，预计 2023 年将形成基本产业链 是 中科海钠 1、与三峡能源合作，共同建设全球首条钠离子电池规模化量产线。规划产能5GWh，分两期建设，一期 1GWh 将于 2022 年正式投产。 2、与华阳股份合
50、作，共建年产能 2000 吨（0.8 GWh）的钠离子正/负极材料生产线（2021） ，2022 年投产，并于 2023 年扩产至 10 GWh 完成亿元级 A 轮融资（2021.3） 钠创新能源 1、预计 2022 年年产 8 万吨铁酸钠正极材料生产线投产，由浙江医药投资 15亿建立（持股 14%） 2、Pre-A 轮融资，着手万吨级铁酸钠基正极材料及其电解液的生产 完成亿元级 Pre-A 轮融资（2021.11） 鹏辉能源 进入钠离子电池中试阶段 是 欣旺达 拥有钠离子电池补钠、钠离子电池及制备的多项专利，与南开大学合作设立院士工作站，目前暂未量产钠离子电池 是 ST 猛狮 2021 年
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