钠电池技术进步明显，23年开始产业化元年——钠离子行业深度报告电新首席证券分析师：曾朵红执业证书编号：S0600516080001联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn电动车首席证券分析师：阮巧燕执业证书编号：S0600517120002联系邮箱：ruanqy@dwzq.com.cn联系电话：021-601997932022年9月20日证券研究报告·行业研究·电力设备与新能源行业1 钠电池技术进步明显，23年开始产业化元年2◆钠电规模化后具备明显成本优势，近两年技术进步显著，在储能、低端动力领域应用空间较大。锂电池性能优异一直是主导的电池体系，但21年中以来碳酸锂价格飙升，锂电池成本大幅提升，给产业链带来压力，从而企业寻求新材料体系进行突破，钠电池因为天然的成本优势而成为首选，大规模量产后成本有望降低至0.5元/wh（pack），相较于10万/吨碳酸锂下的磷酸铁锂电池仍具成本优势；同时碳酸钠对应的国内供给充足，供应链更为安全；随着各方在纳电上的研发投入纳电研发进展快速，钠电池技术及材料逐步具备产业化的可能，同时钠离子行业标准制定在即，我们预计年底钠电池技术和材料体系有望基本定型，23年为钠电产业化元年，实现小批量出货，24年实现大批量量产，规模有望达到30GWh，预计未来首先取代铅酸电池，并逐渐切入A00级电动车和储能领域，我们预计25年钠电池全球需求超100GWh，未来有望成为锂电池的一个有效补充。◆技术逐步成熟，正极目前趋向单晶层状氧化物，负极趋向低成本前驱体合成的硬碳，添加剂配方是提升循环寿命的关键。短期看层状氧化物类量产难度低，综合性能优异，成为目前正极主流路线，技术发展趋势为单晶化；长期看三大路线并驾齐驱，层状氧化物类主打能量密度，普鲁士蓝类主打低成本，聚阴离子类主打循环寿命。钠电技术壁垒主要在于负极和添加剂配方，其中负极分为硬碳和软碳，硬碳为主流趋势，其指标严苛，构效关系复杂，为钠电产业化关键瓶颈，亟待低成本前驱体的开拓；添加剂配方是提升循环寿命的关键，钠电高碱度+高电压更加考验钝化膜的稳定性，Know-How壁垒高于锂电池。◆产业链龙头加大布局，23年钠电产业化元年将临。电池厂来看，宁德时代推出普鲁士白体系+AB电池，后续或进一步升级为锰基富锰普鲁士白体系，同时加大层状氧化物布局；中科海钠专注铜铁锰层状氧化物+软碳路线，主打高性价比路线，绑定华阳股份+多氟多；第二梯队方面，立方新能源、钠创新能源、传艺科技层状氧化物产品性能优异，鹏辉能源、众钠能源选择聚阴离子体系，欣旺达具备独家补钠技术。正极厂来看，振华新材突破技术瓶颈开发高性能单晶层状氧化物，容百科技深度绑定宁德时代，产能规划庞大，当升科技、邦普循环、格林美亦加快布局。负极厂来看，佰思格国内量产进度最快，贝特瑞产品稳定性高，凯金能源等传统锂电负极厂商也在加速突破。◆投资建议：钠电技术逐步趋于成熟，23年产业化元年来临，有望实现加速渗透，我们看好钠电产业链前景。第一条主线看好钠电技术领先厂商，推荐宁德时代，关注华阳股份、鹏辉能源、欣旺达等；第二条看好用量翻倍的集流体环节，关注鼎胜新材；第三条线看好价值量高的正极环节，推荐振华新材、容百科技、当升科技，关注厦钨新材、长远锂科；第四条线看好技术壁垒高的负极环节，推荐贝特瑞、璞泰来、杉杉股份；第五条线看好隔膜、电解液及添加剂，推荐恩捷股份、星源材质、天赐材料、新宙邦、天奈科技，关注多氟多。◆风险提示：碳酸锂价格下跌，研发进度不及预期，终端销量低于预期。 目录钠电池成本优势显著，主打两轮车/A00级/储能市场正极以层状氧化物为主，负极以硬碳材料为主3承接锂电成熟产业链，细分标的产业化进程加速投资建议及风险提示 锂/钠电体系对比：锂价维持高位下钠电池有望快速渗透◆相较于锂电池，钠电池成本优势显著，锂价高位时有望实现加速渗透。钠资源丰富且分布均匀，钠电池原料具备成本优势，供给充足，因此未来供应链更加安全。钠电池工作原理与锂电池相同，可充分补充铁锂短板，但痛点在于循环性能和能量密度。钠离子行业标准制定在即，落地后有利于打通上下游供应链，钠电池预计未来首先取代铅酸电池，并逐步实现低速电动车、后备电压和启停电池的无铅化，并逐渐切入A00级电动车和储能领域，我们预计25年需求超100GWh。数据来源：GGII，东吴证券研究所4图钠离子和锂离子产业环节对比参数类别钠离子电池锂离子电池技术路线两种体系中正、负极变化较大，也是生产壁垒所在正极三种主流路线，层状氧化物类正极趋向单晶化，钠电厂商多掌握前驱体工艺，壁垒较高两种主流路线，高镍三元技术壁垒较高，磷酸铁锂安全性领先，锰铁锂等突破在即负极硬碳工艺制备要求较高，亦为量产关键瓶颈多采用石墨，人造石墨技术要求较高电解液采用六氟磷酸钠，和锂电原理类似，量产难度低采用六氟磷酸锂，量产难度低隔膜相较于锂电池体系，变化不大一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜添加剂成膜添加剂为钠电核心壁垒，补钠对容量提升意义大包括成膜/导电/阻燃/过充保护添加剂等集流体负极集流体选用铝箔，其他非活性物质沿用锂电负极采用铜箔，正极采用铝箔成本投入单GWh投资接近于铁锂电池铁锂单GWh投资额2.5亿元盈利能力我们预计毛利率高于锂电15-30%产品良率制备工艺不成熟、生产效率较低，生产良率不高90%+适用场景两轮车、A00级车、储能全场景 锂比钠更适合做为电池材料，因此商业化进度更早◆锂比钠更适合做为电池材料，因此商业化进度更早。锂元素和钠元素同属于碱金属元素，二者化学性质相近，但锂元素从相对原子质量（低16.05）、离子半径（小0.26A）、电势（低0.05V）比钠元素更适合作为电池材料，但钠离子地壳丰度远高于锂离子（2.75%vs.0.0065%），且斯托克斯半径大于锂离子，溶液中导电性更好，因此锂离子电池相对电压高，能量密度高，虽价格偏高，导电率略低，因此更早大规模商业化。数据来源：《高功率高安全钠离子电池研究及失效分析》，东吴证券研究所5图钠离子和锂离子关键指标对比图钠离子和锂离子商业化进程锂电钠电197019801990200020102022研发阶段研发阶段动力、储能初应用研发阶段便携式设备储能应用研发减少研发突破动力电池动力电池、储能全方位应用储能、动力电池逐渐成熟高温硫钠电池，NaMeO2正极Goodenough电池、LIMEO2正极摇椅电池原理充分应用；石墨负极实现技术突破发明高温钠离子电池；缺乏稳定负极商业化应用出现；Sony开辟首次锂电商业化应用硅负极实现技术突破,达到锂电高能量密度高性能锂电池规模化生产；锂资源愈发紧张钠电研发进程放缓；钠-氯化镍电池开始发展硬碳负极材料实现技术突破研发成果快速提升；规模化应用指日可待指标钠锂相对原子质量22.996.94离子半径/A1.020.76电负性0.930.98质量比容量（mAh/g)11653861体积比容量（mAh/ml）11312062碳酸丙烯酯中斯托克斯半径/A4.604.80标准电极电位/V-2.71-3.04地壳丰度2.30%0.0017% 我国锂资源对外依存度高，钠资源丰富具备成本优势数据来源：USGS，百川盈孚，东吴证券研究所6图2022年全球锂资源储量占比图电池级碳酸锂价格走势（万元/吨）◆我国锂资源对外依存度高，钠资源丰富且分布均匀。全球已探明的锂资源量约8900万金属吨，折碳酸锂超1亿吨，其中58%的锂资源集中在南美洲，我国锂资源量仅为世界的5.9%，对外依存度较高，但国外地域政治风险长存，预计未来锂精矿仍维持供应紧张状态。而钠资源的地壳丰度远高于锂离子（2.75%vs.0.0065%），且广泛分布于全球各地，海水中即含有丰富的氯化钠，符合我国战略发展定位。◆锂资源供需紧平衡，锂价高增超预期，钠资源提炼简单价格低廉，因此供应链更加安全。全球锂资源处于供需紧平衡的状态，电池级碳酸锂价格已高达51.41万元/吨（截止22年9月19日），且紧平衡预计维持至23年。相比之下，碳酸钠提钠简单，供给充足，价格稳定低廉，价格仅为2739元/吨（重质纯碱，纯度99.2%，截止22年9月19日），因此供应链更加安全，经我们计算，碳酸锂价格在10万元/吨以上，钠离子电池相比磷酸铁锂电池具备经济性优势。7%41%25%17%10%中国智利澳大利亚其他国家阿根廷01020304050602019/012019/072020/012020/072021/012021/072022/012022/07 钠离子电池主打成本优势，性能优异补足磷酸铁锂短板数据来源：《Ultralow-Concentration Electrolyte for Na-Ion Batteries》，钜大锂电，东吴证券研究所7图表钠离子电池工作原理图表钠离子电池特性成本优势明显倍率性能优异低温容量保持率高能量密度偏低安全性高循环性能偏低◆钠离子电池与锂离子电池工作原理相同，其产品优势在于成本低，倍率性能优异及低温容量保持率高。钠离子在放电时从负极脱出，经过电解液和隔膜，嵌入正极，而充电时则发生相反过程，因此充放电行为和锂离子电池基本一致，均属于摇椅式二次电池。钠离子电池同样采用正极、负极、隔膜、电解液作为电池主材，但具体结构变化在于负极集流体使用铝箔，同时正极材料选择性更广，负材料使用孔隙大的硬软碳而非石墨。在产品性能方面，钠离子主要对标磷酸铁锂电池，其具备成本优势（比LFP低20%以上），同时倍率性能优异（Na+溶剂化程度低），低温容量保持率高（-20°C比三元高10%，比铁锂高20%+），安全性高（热失控温度高，可 过 放 不 带 电 运 输），充 分 补 充 磷 酸 铁 锂 的 短 板，但 其 能 量 密 度 偏 低（140Wh/kg，比LFP低30Wh/kg，比NCM811低70Wh/kg），循环性能偏低（4000次，比LFP低2000次+）。 ◆钠离子电池的材料端成本优势显著，主要体现在正负极、电解液和集流体。钠离子电池正极钠源使用碳酸钠（3千元/吨），相比碳酸锂（50万元/吨）价格优势显著，如果使用铜锰铁元素层状氧化物体系，正极价格比LFP正极便宜一半以上；负极材料使用硬/软碳，目前价格预计8/5（万元/吨），未来成本可降至4/2（万元/吨）以下，其中软碳相比石墨具备成本优势；电解液使用NaPF6，其离子电导率更高，因此用量比锂电更低，同时原材料量产后成本优势显著；集流体方面正负极均使用铝箔，无需使用价格较高的铜箔，因此进一步降低成本（降低60%以上）。◆钠离子目前处于推广期，电池成本预计0.8-0.9元/Wh，远期预计降至0.5元/Wh。目前钠离子电池处于推广期，设备工艺不成熟、生产设备不完善、产业链不完善，我们预计电池成本约0.8-0.9元/Wh，其中电芯材料成本0.5元/Wh；随着产业链完善，储能市场爆发，钠离子电池标准化程度逐步提高，规模效应显现，技术趋于成熟，产品进入发展期，总成本有望降到0.6-0.7元/Wh，其中电芯材料成本降至0.4元/Wh；最终随着新技术应用及比能量大幅提升，钠离子电池进入爆发期，产品成本大幅降低，我们预计电池成本低至0.5元/Wh，其中电芯材料成本降至0.3元/Wh。8数据来源：《钠离子电池科学与技术》，东吴证券研究所测算成本：材料端优势显著，远期电池成本预计0.5元/Wh层状氧化物体系钠离子电池单位用量单位单位价格（万）单位成本单位成本电芯原材料成本（/gwh）（元/wh）占比正极材料2650t7.0 0.16 32%正极导电剂（AB）33t18.00 0.01 1%正极集体流（铝箔）385t2.80 0.01 2%负极活性物质（硬碳）1430t8.00 0.10 20%负极粘结剂1(SBR)44t23.00 0.01 2%负极粘结剂2（CMC）44t5.50 0.00 0%负极集流体（铝箔）550t2.8 0.01 3%电解液1700t7.00 0.11 20%隔膜（湿法涂覆）2420万m22.0 0.04 8%壳体&辊压膜及其他1套0.1 0.05 10%电芯材料成本合计(元/wh)0.52100%BMS及高压线束、