汽車零部件行業：鈉電池降本大趨勢的重要路線體系漸成-230311（19頁）.pdf

《汽車零部件行業：鈉電池降本大趨勢的重要路線體系漸成-230311（19頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《汽車零部件行業：鈉電池降本大趨勢的重要路線體系漸成-230311（19頁）.pdf（19頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、 敬請參閱最后一頁特別聲明 1 行業觀點：降本訴求日益濃厚，鈉電大趨勢無憂。降本訴求日益濃厚，鈉電大趨勢無憂。相較于鋰電，鈉電能量密度較低，產業發展不成熟，但長期成本競爭力顯著。鈉電、鋰電制造工序、良率相近，規?；笾圃熨M用基本相近，鈉電成熟期物料成本約為 0.27 元/wh，而鋰電在 20萬元鋰價時物料成本為 0.42 元/wh，對應單車成本可下降約 4000 元。此外，鈉電高低溫性能、安全性更佳，亦成為鈉電產品有力賣點。產品指標持續升級，應用場景不斷打開。產品指標持續升級，應用場景不斷打開。目前鈉電產品正處于迭代中，目前循環 1500+次、能量密度 140wh/kg 的產品指標已滿足 A0

2、0、兩輪等場景應用要求。我們預計 23 年開始，兩輪車、低速電動車等將逐步開啟應用，預計 2026年鈉電裝機需求量超 110Gw。電池制造：電池制造：供應鏈管控供應鏈管控&一體化盈利兌現度高。一體化盈利兌現度高。鈉電池的低成本應用領域將對制造廠的降本具有很強的要求，供應鏈管控&材料一體化是關鍵。從價值量占比看，正極、負極、電解液分別占成本 30%、18%、30%，具有產業鏈延伸能力企業盈利兌現度強。材料體系：層狀氧化物材料體系：層狀氧化物&硬碳負極為產業化路徑主流。硬碳負極為產業化路徑主流。1）正極材料：普魯士路線低成本、容量相對較高，但循環性能、倍率性能差。層狀氧化物成本適中，容量較高且與三

3、元工藝相近，有望率先量產。聚陰離子循環性能佳，但倍率性能、容量較低，產品仍需迭代。2）負極材料：生物質硬碳目前指標最佳，將率先放量，核心在于資源端的鎖定。從中長期看，瀝青基在規?；?、成本上潛力更大。生產工藝與石墨負極相差較大。3）電解液：溶質以六氟磷酸鈉為主，無需向 NaFSI 等領域迭代，醚基電解液性能更佳，工藝與現有六氟磷酸鋰協同性較強。4）其他：隔膜可以選用成本更低的玻璃纖維，負極采用鋁箔。投資建議：鈉電產業化將至，新舊廠商均有望受益，我們推薦：寧德時代：鈉電產業化領軍者之一，電池指標性能優異，規劃 2023 年實現產業化；多氟多：六氟磷酸鈉龍頭，布局一體化鈉電池產業鏈；振華新材：鈉電材

4、料龍頭，下游客戶優質；貝特瑞：負極行業龍頭，硬碳材料研發領先；元力股份：硬碳材料新星，具有工藝協同、原材料供應優勢。風險提示：鈉離子電池產業化進程不及預期的風險；下游市場發展不及預期的風險。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 2 內容目錄內容目錄 一、產業化：伴鋰起舞，處于量產前夕.4 1.1 前世今生：鋰價高企，鈉電重回舞臺.4 1.2 應用場景：低成本訴求下，場景不斷打開.4 二、材料體系：協同與變革，規?；芰楹诵?8 2.1 正極：三類路線各有應用場景.8 2.2 負極：規?；芰楹诵?12 2.3 電解液：體系變化，工藝延續主流.16 三、投資建議.17 四、風險提示.17

5、圖表目錄圖表目錄 圖表 1：鈉、鋰電池發展進程.4 圖表 2：鉛酸電池、鋰離子電池和鈉離子電池性能對比.5 圖表 3：磷酸鐵鋰-碳酸鋰敏感性分析.5 圖表 4：鈉電物料成本拆分.6 圖表 5：鈉電、磷酸鐵鋰成本曲線.6 圖表 6：儲能套利測算.7 圖表 7：鈉電應用場景比較.7 圖表 8：鈉電替換后產品價格下降幅度.7 圖表 9：鈉電池需求測算.8 圖表 10：鈉離子電池主流正極材料分類.9 圖表 11：鈉離子電池主流正極材料各自工藝.9 圖表 12：傳統層狀鈉離子電池正極材料及其性能.10 圖表 13：PBAs 的三種合成方法.11 圖表 14：PB 及 PBAs 復合材料及性能.11 圖表

6、 15：聚陰離子化合物 Na3V2(PO4)3 的晶體結構圖.12 圖表 16：部分釩基聚陰離子型化合物的主要特征參數和性能水平.12 圖表 17：硬碳&軟碳生產流程.13 圖表 18：負極材料對比.13 圖表 19：鈉電負極分類.14 圖表 20：鈉電負極原材料分類.14 圖表 21：碳化機制.15 圖表 22：硬碳常見摻雜元素.15 aVeZbZaYbUbUcWaY8OcMaQtRnNsQpMkPnNsRlOqRsObRoPrRMYnMtRNZpMsM行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 3 圖表 23：碳材料復合可提高硬碳負極材料在鈉離子電池中的電化學性能.16 圖表 24：使用次氯酸

7、鈉基電解液作為碳質電極具有較高的容量和較高的庫侖效率.16 圖表 25：鈉電池溶劑-溶質體系.17 圖表 26：推薦標的盈利預測.17 行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 4 一、產業化：伴鋰起舞，處于量產前夕 1 1.1.1 前世今生：鋰價高企，鈉電重回舞臺前世今生：鋰價高企，鈉電重回舞臺 鈉電與鋰電幾乎同時起步，負極瓶頸導致產業化落后。鈉電與鋰電幾乎同時起步，負極瓶頸導致產業化落后。20 世紀 70 年代，鈉電與鋰電同期起步。90 年代，搖椅電池誕生，負極由金屬負極轉向碳負極，而鈉離子半徑比鋰離子大，鈉離子在軟碳和石墨難以發生嵌入和脫嵌，導致相同材料的鈉離子電池的容量比起鋰離子電池大約

8、只有十分之一。1991 年，日本索尼率先將鋰離子電池投入市場，標志著鋰電池商用時代的正式開啟，鈉電研發停滯。鋰電資源供應短缺擔憂，鈉電池商業化鋰電資源供應短缺擔憂，鈉電池商業化再次再次得到重視。得到重視。隨著鋰供應短缺擔憂及低成本儲能電池需求的日益增長，近十年鈉電池研究取得快速發展，國內外已有多家企業布局鈉電池產業，鈉電池已逐步由實驗室走向商業化應用階段。圖表圖表1 1：鈉、鋰電池發展進程鈉、鋰電池發展進程 來源：鉅大鋰電，前瞻經濟學人，國金證券研究所 1.21.2 應用場景：低成本訴求下，場景不斷打開應用場景：低成本訴求下，場景不斷打開 鈉的競爭優勢：低成本、高低溫穩定性佳、倍率性能好等。1

9、）鈉資源儲量豐富、分布廣泛、成本低廉，無發展瓶頸。2）鈉離子電池具有優異的倍率性能和高、低溫性能。3）鈉離子電池在安全性測試中不起火、不爆炸，安全性能好。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 5 圖表圖表2 2：鉛酸電池、鋰離子電池和鈉離子電池性能對比鉛酸電池、鋰離子電池和鈉離子電池性能對比 指標指標 鉛酸電池鉛酸電池 鋰離子電池鋰離子電池 （磷酸鐵鋰（磷酸鐵鋰/石墨體系）石墨體系）鈉離子電池鈉離子電池 （銅基氧化物（銅基氧化物/煤基碳體系）煤基碳體系）質量能量密度 3050Wh/kg 120180Wh/kg 100150Wh/kg 體積能量密度 60100Wh/L 200350Wh/L 1

10、80280Wh/L 循環壽命 300500 次 3000 次以上 2000 次以上 平均工作電壓 2.0V 3.2V 3.2V 20容量保持率 小于 60%小于 70%88%以上 耐過放電 差 差 可放電至 0V 安全性 優 優 優 環保特性 差 優 優 來源：容曉暉等鈉離子電池：從基礎研究到工程化探索，國金證券研究所 從成本競爭力考量，鉛酸電池成本約為 0.4 元/wh，成本比較穩定。鋰電池由于高鋰價，導致成本波動較大。以目前 55 萬元/噸碳酸鋰計算，磷酸鐵鋰物料成本約為 0.66 元/wh，若鋰價回調至 20 萬元/噸，則物料成本約為 0.42 元/wh。圖表圖表3 3：磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰

11、-碳酸鋰敏感性分析碳酸鋰敏感性分析 碳酸鋰（萬元碳酸鋰（萬元/噸）噸）10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 磷酸鐵鋰 1.49 1.77 2.06 2.35 2.63 2.92 3.21 3.49 3.78 4.07 4.35 碳酸鋰 2.34 3.51 4.68 5.85 7.02 8.19 9.36 10.53 11.70 12.87 14.04 磷酸鐵 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 其他 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 電解液 0.35 0.37 0.39 0.41 0

12、.43 0.44 0.46 0.48 0.50 0.52 0.53 六氟磷酸鋰 0.68 0.84 1.00 1.16 1.33 1.49 1.65 1.81 1.98 2.14 2.30 溶劑 0.83 0.83 0.83 0.83 0.83 0.83 0.83 0.83 0.83 0.83 0.83 VC、FEC 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 其他 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 隔膜 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 負極

13、 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 集流體-正極 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 集流體-負極 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 殼體 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 物料成本（wh/元）0.36 0.39 0.42 0.45 0.48 0.51 0.54 0.57 0.60 0.63 0.

14、66 來源：GGII 等，國金證券研究所測算 材料端的規?；氢c電降本關鍵。目前由于正極（假設層狀氧化物目前價格 8 萬元/噸，遠期降至 3 萬元/噸）、電解液（假設六氟磷酸鈉目前 20 萬元/噸，遠期降至 10 萬元/噸）、負極（假設硬碳目前 12 萬元/噸，遠期降至 5 萬元/噸）均未大規模形成產能，導致成本較高。短期相較于磷酸鐵鋰物料成本差別不大，約為 0.60 元/wh。長期三大材料規?；?，將下降至 0.27 元/wh。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 6 圖表圖表4 4：鈉電鈉電物料物料成本拆分成本拆分 成本項成本項 短期短期 中期中期 長期長期 單耗單耗 層狀氧化物 1.8

15、0 1.55 0.82 0.245 碳酸鈉 0.04 0.04 0.04 0.12 其他金屬 2.30 2.30 2.30 1.00 其他(制造費用等)5 4 1 1 電解液 1.77 1.20 0.51 0.16 六氟磷酸鈉 2.60 1.95 0.65 0.13 溶劑 0.83 0.83 0.83 0.83 VC、FEC 0.72 0.72 0.72 0.06 其他 2 1.5 1 1 隔膜 0.14 0.14 0.14 0.19 負極 1.56 0.91 0.52 0.13 集流體-正極 0.10 0.10 0.10 0.1 集流體-負極 0.10 0.10 0.10 0.1 殼體 0.

16、48 0.48 0.48 0.06 物料成本（wh/元）0.60 0.45 0.27 來源：GGII，國金證券研究所 圖表圖表5 5：鈉電、磷酸鐵鋰成本曲線鈉電、磷酸鐵鋰成本曲線 來源：容曉暉等鈉離子電池：從基礎研究到工程化探索，國金證券研究所 應用場景一：低速電動車，低成本。充電性能方面，一般需具備3C 倍率的放電能力，充電性能方面，由于低速電動車充電一般采用車載充電機進行充電，220V 家庭用電即可滿足其充電功率要求，同時，充電一般晚上進行，假設 3 小時充滿，對應倍率為 0.33C。循環壽命方面，市場主流低速電動車續航里程，如果規定用車 5 年，則要求循環壽命不低于 900 周。此外，相

17、較于鋰電，鈉電低高溫性能更好，更適合北方使用且安全性更佳。應用場景二：儲能，低成本+長循環。成本角度，以一套 30Kw/（100kwh）的儲能系統為例，假設系統 5 年收回成本，單日充放電頻率為 1 次，按照峰電 1 元/度、谷電 0.3 元/度計算，5 年套利為 89352 元。對應儲能系統成本為 0.9 元/Wh，電芯成本為 0.54 元/Wh，若運行 10 年則需要循環壽命為 3650 次。0.630.60.540.480.420.760.650.450.280.2500.10.20.30.40.50.60.70.820222023E2024E2025E2026E磷酸鐵鋰鈉離子行業深度研

18、究 敬請參閱最后一頁特別聲明 7 圖表圖表6 6：儲能套利測算儲能套利測算 年限年限 1 2 3 4 5 備注備注 電價政策 高峰電價/（元/KWh）1 1 1 1 1 電價政策不變 低谷電價/（元/KWh）0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 收益核算 電池衰減累計 0%2%4%6%8%與初始比 比容量保持率 100%98%96%94%92%與初始比 系統電量/KWh 100 98 96 94 92 與初始比 充放電深度 85%85%85%85%85%降低電池衰減 能量效率 90%90%90%90%90%包括電池與 PCS 可用電量/KWh 76.5 74.97 73.44 71.91 7

19、0.38 考慮 DOD 和壽命，扣除效率 峰谷差價/元 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 一天充放/次 1 1 1 1 1 每年運行/天 365 365 365 365 365 每年存儲電量/KWh 31025 30404.5 29784 29163.5 28543 用電低谷充入 每年放出電量/KWh 27923 27364 26806 26247 25689 用電高峰放出 全年峰谷套利（元/年）18615 18243 17870 17498 17126 高峰時放出電量費用減去低累計峰谷套利/元 18615 36858 54728 72226 89352 來源：容曉暉等鈉離子電池：從基礎

20、研究到工程化探索，國金證券研究所 應用場景三：電動叉車，低成本。電動叉車目前電池主要由鉛酸電池供電，循環壽命要求與低速電動車類似，1000 次左右即可，其對能量密度要求不高，因為對于電動叉車其質量越重越好。圖表圖表7：鈉電應用場景比較鈉電應用場景比較 二輪二輪+三輪三輪 低速電動車低速電動車 儲能儲能 指標 最低標準 是否滿足 最低標準 是否滿足 最低標準（參考鋰電）是否滿足 倍率性能（C）0.3C 0.3C -循環次數（次）1000 1000 5000 部分滿足 能量密度（wh/kg）40wh/kg 70wh/kg 145Wh/kg 部分滿足 來源：容曉暉等鈉離子電池：從基礎研究到工程化探索

21、，國金證券研究所 成本下降幅度：儲能、低速電動車、兩輪下降幅度明顯。從中長期的降本影響度來看，低速電動車、儲能、兩輪單臺/單度電成本下降均達 10%以上，具有顯著的降本效應。圖表圖表8：鈉電替換后產品價格下降幅度鈉電替換后產品價格下降幅度 兩輪兩輪 三輪三輪 電動叉車電動叉車 低速電動車低速電動車 儲能儲能 單臺價格/度電價格（元）1000 4500 15000 50000 1.3 度電（kwh）1 3 7 30 1 現有電池度電成本（元/wh）0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 替換后成本(元/wh）0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 單臺成本下降（元）100 300 700 600

22、0 0.2 成本下降幅度 10.0%6.7%4.7%12.0%15.4%來源：容曉暉等鈉離子電池：從基礎研究到工程化探索，國金證券研究所 預計 2026 年裝機量超 100Gw。拆分下游需求來看，低速電動車、小儲能預計在 23 年初步放量，在大儲領域待鈉電循環性能持續改善后持續放量。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 8 圖表圖表9 9：鈉電池需求測算鈉電池需求測算 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 2026E A0+A00 級銷量（萬臺）98 118 141 169 203 244 滲透率 0.0%0.0%3.0%3.0%10.0%20.0%銷量（萬臺）4.2 5

23、.1 20.3 48.8 單車帶電量（kwh）30 30 30 30 30 30 裝機量（Gwh）1.3 1.5 6.1 14.6 三輪車銷量（萬臺）1000 1000 1000 1000 1000 1000 滲透率 0.0%0.0%2.0%5.0%7.0%15.0%銷量（萬臺）20.0 50.0 70.0 150.0 單車帶電量 3 3 3 3 3 3 裝機量（Gwh）0.6 1.5 2.1 4.5 兩輪車銷量（萬臺）4000 4000 4000 4000 4000 4000 滲透率 0.0%0.0%2.0%5.0%15.0%50.0%銷量（萬臺）80.0 200.0 600.0 2000.

24、0 單車帶電量 1 1 1 1 1 1 裝機量（Gwh）0.8 2.0 6.0 20.0 1、低速電動車裝機量小計（Gwh）2.7 5.0 14.2 39.1 儲能合計 27.3 49.1 88.5 159.2 286.6 372.6 滲透率 0.0%0.5%0.5%3.0%5.0%10.0%戶儲 5.9 13.4 24.3 39.8 63.7 82.8 滲透率 3.0%5.0%10.0%20.0%0.7 2.0 6.4 16.6 5G+IDC 12.5 18.1 22.5 24.9 25.7 26.8 滲透率 2.0%5.0%15.0%25.0%35.0%0.4 1.1 3.7 6.4 9.

25、4 大儲及其他 8.9 17.6 41.7 94.5 197.2 262.9 滲透率 1.0%5.0%10.0%0.0 0.9 9.9 26.3 2、儲能裝機量（Gwh）0.4 1.9 6.7 22.7 52.2 電動叉車銷量（萬臺）66.2 86.1 111.9 145.4 189.1 245.8 滲透率 0.0%0.0%0.2%3.0%15.0%35.0%銷量（萬臺）0.2 4.4 28.4 86.0 單車帶電量 7 7 7 7 3、電動叉車裝機量（Gwh）0.0 0.3 2.0 6.0 鈉電裝機量合計（Gwh）0.0 0.4 6.4 15.0 47.0 116.5 來源：GGII 等，國

26、金證券研究所測算 二、材料體系：協同與變革，規?；芰楹诵?2 2.1.1 正極：三類路線正極：三類路線各有應用場景各有應用場景 正極材料在很大程度上決定電池的能量密度和循環性能。目前研究的鈉離子電池正極材料主要分為層狀氧化物、普魯士藍類化合物和聚陰離子型化合物，其中層狀氧化物和普魯士藍類化合物因可逆比容量高、能量密度高、原材料價格較低等優勢，成為目前產業化靠前的兩大主流路線，聚陰離子循環性能佳更佳適合用于儲能，但其能量密度低、電導率低，需持續改進。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 9 圖表圖表1010：鈉離子電池主流正極材料分類鈉離子電池主流正極材料分類 正極材料正極材料 晶體結構晶

27、體結構 優點優點 缺點缺點 單價單價 代表性材料代表性材料 比容量比容量（mAh/g）電壓（電壓（V）層狀氧化物體系 可逆比容量高、能量密度高、倍率性能高、技術轉化容易 容易吸濕、循環性能稍差 銅鐵錳層狀氧化物約 3 萬元/噸、鎳鐵錳層狀氧化物約 4.2萬元/噸 NaCu1/9Ni2/9Fe1/3Mn1/3O 127 3.1 NaCu0.22Fe0.30Mn0.48O2 100 3.2 NaNi0.60Fe0.25Mn0.15O2 190 3.1 普魯士藍類化合物體系 工作電壓可調、可逆比容量高、能量密度高、合成溫度低 導電性差、庫倫效率低 2.2 萬元/噸 Na4Fe(CN)6 亞鐵氰化鈉

28、89 3.4 Na2Fe2(CN)6 亞鐵氰化鐵鈉 160 3.1 Na2MnFe(CN)6 亞鐵氰化錳鈉 150 3.4 聚陰離子型 工作電壓高、熱穩定性好、循環好、空氣穩定性好 可逆比容量低、部分含有毒元素 NaFePO43 磷酸鐵納 142 3.4 NaVPO4F 氟磷酸釩鈉 130 3.3 Na2MnSiO4 200 2.9 Na3V2(PO4)2O1.6F1.4 155.6 3.8 來源：Fundamentals,status and promise of sodium-based batteries，室溫鈉離子電池技術經濟性分析，Chemical BooK，國金證券研究所 從生產工

29、藝看，層狀氧化物與三元工藝相近，聚陰離子更相近與磷酸鐵鋰，普魯士藍主要是采用共沉淀法，與現有正極材料工藝體系無較大的關聯性。圖表圖表1111：鈉離子電池主流正極材料鈉離子電池主流正極材料各自工藝各自工藝 來源：公司公告等，國金證券研究所 層狀氧化物：容量高，量產化可行度強。層狀氧化物正極材料在充放電過程中通常會經歷 一些復雜的相變過程,在一定程度上導致電池能量密 度和循環壽命的衰減.這是由于在行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 10 充電過程(脫鈉)中,Na+對過渡金屬層的屏蔽作用逐漸減弱,層間 O2之間的排斥力逐漸增大,導致過渡金屬層發生滑移而發生相轉變,進而降低了材料的循環穩定性。從路

30、線看，P2、O3 相為主流。P2 相的理論容量略低于 O3 相。然而，P2 相層狀過渡金屬氧化物材料具有更穩定的結構、更好的離子導電性和更好的倍率性能。圖表圖表1212：傳統層狀鈉離子電池正極材料及其性能傳統層狀鈉離子電池正極材料及其性能 材料類別材料類別 材料材料 充放電過程中的相變充放電過程中的相變 優勢優勢 劣勢劣勢 O3-NaMeO2 NaFeO2 由 O3 向 O3 轉變 低電壓區間內能夠保持可逆的充放電容量 截止電壓升至 4.5V時，首次放電容量急劇下降 NaCrO2 O3O3P3(P3)低電壓區間內能夠保持可逆的充放電容量 截止電壓升至 4.5V時，首次放電容量急劇下降 NaCo

31、O2 O3O3P3(P3)截止電壓升高時，無過渡金屬離子遷移現象，首次放電容量無明顯下降 隨著充放電過程反復，會發生晶格氧釋放，容量不斷衰減 NaNiO2 O3O3P3(P3)截止電壓升高時，無過渡金屬離子遷移現象，首次放電容量無明顯下降 隨著充放電過程反復，會發生晶格氧釋放，容量不斷衰減 NaMnO2 未發現 P 相存在-容量衰減嚴重，衰減機制尚未明確 P2-NaxMeO2 Na0.74CoO2 脫/嵌鈉過程是由多個固溶體反應和兩相反應交替變化組成（由 Na/空位有序排列產生的結構重排所導致）Na0.59Mn0.90O2 P2P2-具有高達 10%的 Mn 空位、電荷紊亂嚴重；在 2.5 V

32、以下發生不可逆相變并導致容量不斷衰減 NaxMnO2-具有較高的可逆容量(可達 200 mA h/g 以上)-水鈉錳礦型氧化物 Birnessite-層間水分子支撐主體結構、屏蔽靜電斥力，充放電過程不易發生相變 水分子的層間占位抑制 Na 的嵌入量，限制可逆比容量，且隨著反復的充放電，層間水分子脫出會破壞其結構，造成容量衰減 來源：朱曉輝等鈉離子電池層狀正極材料研究進展，國金證券研究所 普魯士藍理論比容量達 170mAh/g，但庫倫效率較低、循環穩定性差。由于普魯士藍是在水溶液體系中合成，其晶體骨架中不可避免地存在大量Fe(CN)6空位和晶格水分子。Fe(CN)6空位的存在會使得晶胞中 Na+

33、的含量減少，同時Fe(CN)6空位在 PBAs 晶體中往往隨機分布，容易導致骨架坍塌，影響晶體結構的穩定性，降低循環性能。此外，晶格水分子占用間隙空位，抑制鈉離子嵌入/脫出，會降低庫倫效率。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 11 圖表圖表1313：P PBAsBAs 的三種合成方法的三種合成方法 來源：Chemical Properties,Structural Properties,and Energy Storage Applications of Prussian Blue Analogues，國金證券研究所 圖表圖表1414：PBPB 及及 PBAsPBAs 復合材料及性能復合材

34、料及性能 復合方式復合方式 復合后材料復合后材料 性能性能 有機高分子聚合物復合 PBPANI 納米立方體 聚苯胺 PANI 具有獨特的質子摻雜/去摻雜機制，可提供高的比容量，該復合材料在 2A/g下經過 1000 次循環后比容量幾乎沒有衰減。NMHFCPPy 聚吡咯 PPy作用:作導電涂層，增加 PBAs 電子電導率，提高材料倍率性能;作保護層，減少 Mn2+在電解液中的溶解（Mn2+會催化電解液熱分解），改善材料循環性能;摻雜了 ClO4，可提高復合材料比容量。MnHCFPEDOT 聚（3,4-乙烯二氧噻吩）PEDOT 涂層可抑制 Mn2+和 Fe2+溶解，抑制相變并改善電荷存儲，提升材料

35、可逆容量和循環壽命。石墨烯復合 Fe-HCFNSsGRs 石墨烯包裹有效防止活性材料在有機電解液中溶解，在一定程度上抑制副反應的發生，在電流密度為 150mA/g 時，經 500 次循環后，比容量為 110mAh/g，容量保持率為 90%。K0.33FeFe(CN)6 在 0.5C 下，經過 1000 次循環后該復合材料具有 92.2%的容量保持率。碳材料復合 PBC 在 20C 下經過 2000 次循環后比容量為 90mAh/g，容量保持率為 90%。Na4Fe(CN)6/C 3.4V的高電位下可逆比容量達 90 mAh/g，經 500 次循環后容量保持率為 88%，在電流密度為 8C 時仍

36、保持初始容量的 60%。來源：李歡等普魯士藍及普魯士藍類化合物材料在鈉離子電池中的研究進展，國金證券研究所 聚陰離子化合物 NaxMy(XaOb)z 相較于層狀氧化物，其熱穩定性及安全性更高，但電子電導率較低，常通過包覆、摻雜提高其電導率，改善電化學性能。原理：聚陰離子材料含有一系列四面體陰離子單元（XO4）n-和強共價鍵 MOx 多面體。四面體型陰離子單元（XO4）n-：安全性的重要來源。（XO4）n-允許在開放框架中快速傳導鈉離子、穩定過渡金屬在充放電過程中的氧化還原電位，牢固的 X-O 共價鍵增加了晶格中氧的穩定性，提高材料安全性。結構多樣、充放電體積變化小，循環穩定性好。MO6 八面體

37、與 XO4 四面體共享角或邊，行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 12 可定向嵌入/脫出離子，材料在充放電過程中體積變化及結構重排極小，使得材料具備較高的工作電壓和良好的循環穩定性。圖表圖表1515：聚陰離子化合物聚陰離子化合物 Na3V2(PO4)3Na3V2(PO4)3 的晶體結構圖的晶體結構圖 來源：O3 型層狀氧化物正極材料的儲鈉性能研究，國金證券研究所 聚陰離子化合物分類：主要可分為磷酸鹽、焦磷酸鹽、混合聚陰離子、硫酸鹽以及含氟聚陰離子化合物等。釩基聚陰離子型電極因釩價態豐富（V2+、V3+、V4+、V5+）、氧化還原電位較高、鈉離子擴散快（約 10-1110-12 cm/s）、

38、結構穩定，成為目前聚陰離子化合物正極材料的研究重點。圖表圖表1616：部分部分釩基聚陰離子型化合物的主要特征參數和性能水平釩基聚陰離子型化合物的主要特征參數和性能水平 聚陰離子材料類型聚陰離子材料類型 物質物質 結構結構 電化學性能電化學性能 單一磷酸鹽 NaV2(PO4)3 三斜晶系(R/3c)3.4 V(vs.Na+/Na),116 mAh/g(QTH=117.6 mAh/g)含氟磷酸鹽 NaVPO4F 四方晶系(l4/mmm)3.9 V(vs.Na+/Na),135 mAh/g(QTH=143 mAh/g）其他磷酸鹽 Na4Fe3(PO4)2P2O7 斜方晶系(Pn21a)3.2 V(v

39、s.Na+/Na),129 mAh/g(QTH=129 mA.h/g)單一硫酸鹽 Na6Fe5(SO4)8 單斜晶系(C2/c)3.6 V(vs.Na+/Na),110.2 mAh/g(QTH=120 mAh/g)含氟硫酸鹽 NaFeSO4F 單斜晶系(C2/c)3.7 V(vs.Na+/Na),105 mAh/g(QTH=138 mAh/g）其他硫酸鹽 Na2Fe(SO4)2 2H2O 單斜晶系(P21/c)3.25 V(vs.Na+/Na)70 mAh/g(QTH=118 mAh/g）其他單一聚陰離子 Na2Fe2(C2O4)3 2H2O 單斜晶系(P2,/c)3.3 V(vs.Na+/N

40、a),116 mAh/g(QTH=117 mAh/g)混合聚陰離子 Na2Fe(C2O4)(HPO4)單斜晶系(P21/c)3.2 V(vs.Li+/Li),71 mAh/g(QTH=320 mAh/g)混合聚陰離子 Na2Fe(C2O4)(SO4)H2O 六方晶系(P62m)3.2 V(vs.Na+/Na),170 mAh/g(QTH=176 mAh/g)來源：易紅明等鈉離子電池釩基聚陰離子型正極材料的發展現狀與應用挑戰，國金證券研究所 2 2.2.2 負極：規?；芰楹诵呢摌O：規?；芰楹诵?相較于鈉的半徑和存儲機制和鋰相差較大，無法采用晶體狀的石墨作為負極，主要采用無定型碳，主流路線

41、可以分為軟碳和硬碳。富氧前驅體通過固相碳化形成硬碳，即非石墨化碳，而富氫前驅體通常通過液相碳化形成石墨化碳（軟碳）。通過固相碳化形成的硬碳材料中存在豐富的孔隙結構，而通過液相碳化形成的軟碳基本上是無孔的大塊狀結構。鈉電負極的性能機理研究尚未成熟，因此目前在生產過程中涉及了眾多 know-how。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 13 圖表圖表1717：硬碳硬碳&軟碳生產流程軟碳生產流程 來源：寧德時代鈉離子電池發布會，國金證券研究所 圖表圖表1818：負極材料對比負極材料對比 材料材料 石墨石墨 硬碳硬碳 軟碳軟碳 微觀結構示意圖 原料 天然石墨/瀝青/石油焦 樹脂/瀝青/生物質 無煙煤

42、/瀝青等 碳化溫度 25003000 C 80 1.11.2 220 層間距離(nm)0.335 0.370.42 0.340.37 鈉離子電池比容量(mAh/g)35 330350 220 真實密度(g/cm3)2.2 1.41.8 2.2 壓實密度(g/cm3)1.51.8 0.91.0 1.2 電極膨脹率(%)10 1 110 低溫性能/快充性能-15 C/3 C-50 C/10 C-20 C/10 C 循環性能 中 高 高溫時快速下降 首周庫倫效率 極好 差 極好 安全性 好 極好 極好 是否使用 PC 電解液 否 是 是 典型應用 鋰離子電池 鋰/鈉/鉀離子電池 鈉離子電池 成本 低

43、 高 中 來源：寧德時代鈉離子電池發布會，國金證券研究所 軟碳、硬碳生產工藝上大體類似，主體工藝為碳化，主要是原材料的區別，軟碳成本低但容量也低，硬碳容量較高。硬碳按照原材料分為生物質、酚醛樹脂、瀝青基等，對于不同原材料、路線需要在工藝上進行持續的調整改進，因此材料的定型尤為關鍵。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 14 圖表圖表1919：鈉電負極分類鈉電負極分類 來源：寧德時代鈉離子電池發布會，國金證券研究所 從原材料選取上并無最終方案，生物質目前因為性能較好、成本較低走在產業化前面，酚醛樹脂性能更好但成本較高，瀝青基產業相對早期，但可規?；瘽摿^強。圖表圖表2020：鈉電負極原材料分類

44、鈉電負極原材料分類 前驅體前驅體 碳化溫度（碳化溫度（）容量容量-首周庫倫效率（首周庫倫效率（mAh/g）倍率性能（倍率性能（mAh/g）循環次數循環次數 循環性能（循環性能（mAh/g）可再生棉花 1300 315-83%180/0.3 A g-1 100 305(97%)聚苯胺 1150 270-51.6%40/3 A g-1 500 207(77%)核桃殼 1000 257-71%48/2 A g-1 300 170(70.8%)橡樹葉 1000 360-74.8%270/0.04 A g-1 200 243(90%)櫻桃花瓣 1000 310.2-67.3%25/1 A g-1 500

45、 131.5(89.8%)海帶 1300 334-64.1%96/1 A g-1 200 205(93%)木質素 1100 299-68%77/3 A g-1 300 298(98%)蜂窩 900 221.5-59.8%87.3/5 A g-1 200 203(91.6%)柚子皮 700 314.5-27%71/5 A g-1 220 181(99.3%)蓮花莖 1400 351-70%150/0.5 A g-1 450 330(94%)殼聚糖 800 245-32.3%55/5 A g-1 100 155(63.3%)鹵蟲囊腫殼 850 325-32%63/5 A g-1 200 174(5

46、3.3%)蛋殼膜 1300 310-89%142/0.5 A g-1 250 236(99%)紙 1300 338.2-91.2%170/2 A g-1 1000 286.5(93%)瀝青 1400 300.6-88.6%-200 279.8(93.1%)軟木衍生物 1600 358-81%-200 312(87%)酚醛樹脂 1400 410-84%-40 393.6(96%)Mg(C6H11O7)2 1500 478-88%360/2.5 A g-1 35 450(94.1%)聚乙烯吡咯烷酮 1000 393.4-89%79.9/2 A g-1 100 399.5(97.2%)氧化石墨烯 1

47、000 417-57.3%83/5 A g-1 100 133(83%)filter paper-pitch 1000 282-80%75/1.2 A g-1 100 191(74%)木糖 1200 363.8-84.93%214/10 A g-1 400 337(92.6%)來源：寧德時代鈉離子電池發布會，國金證券研究所 目前國內硬碳是指標上卡瓶頸的環節，容量、首效較低。由于硬碳儲鈉機理未清晰，硬碳性能的提升在初步的框架上更多依靠自行摸索。性能提升：（1）通過調控前驅體的合成以及熱解過程在微觀上調控硬碳的孔隙結構和層間距；（2）與其他材料的包覆和復合、雜原行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲

48、明 15 子摻雜等來調控材料的缺陷程度和層間距；（3）電解液的調控以及預鈉化的處理。碳化：碳化：碳化過程中碳化溫度的控制非常關鍵。當前驅體在低溫（約 600-800）下碳化時，其微觀碳層結構通常表現出相對較低的石墨化程度且含有豐富的缺陷和孔隙率。此外，低溫碳化的碳材料具有較大的比表面積，從而導致第一次循環中的材料表面上形成大量的SEI 膜。隨著碳化溫度的升高，硬碳材料的石墨化程度會有所增強，材料中存在的孔隙也會逐漸塌陷和閉合，導致較低的表面積，使充放電循環中材料表面 SEI 膜減少。因此，在較高溫度下熱解的硬碳材料可給出高的 ICE 和比容量。但過高的溫度會促進硬碳材料過度石墨化，從而帶來比容

49、量和鈉離子擴散勢壘方面的不利影響。所以，合成溫度的過高反而會導致 ICE和比容量的衰減。這可能與碳化溫度范圍和 前驅體的性質有關。鑒于此，為了獲得理想的 ICE 和高的可逆比容量，碳化條件應控制在合理的范圍內。圖表圖表2121：碳化碳化機制機制 來源：Fundamentals,status and promise of sodium-based batteries，室溫鈉離子電池技術經濟性分析，Chemical BooK，國金證券研究所 原子摻雜：原子摻雜：為了發揮硬碳材料的潛力，雜原子摻雜（通 常是氮、硼、硫和磷）可以用來改善硬碳材料的特性，如表面結構、電子導電性、層間距等。氧元素廣泛存在于

50、大多數的有機前驅體中，由此所得的大多數硬碳材料都含有含氧 官能團。這些含氧官能團的引入能夠提供一些儲鈉的活性位點，從而增強可逆容量（圖 13a）。但在許多研究中，含氧官能團被認為能催化電解質的分解并形成更厚的 SEI 層。因此，高氧含量通常與低的硬碳材料的 ICE 相關。圖表圖表2222：硬碳常見摻雜硬碳常見摻雜元素元素 N S P 作用 提高電子電導率并為硬碳材料提供更多的鈉活性存儲位點 有助于提高硬碳材料的可逆容量 擴大層間距并增加可逆容量 元素載體 吡啶-N、吡咯-N 和石墨-N 含硫前驅體 含氮前驅體 來源：鈉離子電池硬碳基負極材料的研究進展，國金證券研究所 碳材料復合：碳材料復合：將

51、其它材料與硬碳材料復合是解決硬碳材料固有大比表面積和導電性不足的一種有效方法。例如，導電性碳材料（軟碳、石墨、石墨烯、碳納米管等）和硬碳材料的的復合能夠在一定程度上提高硬碳負極材料在鈉離子電池中的電化學性能。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 16 圖表圖表2323：碳材料碳材料復合復合可可提高硬碳負極材料在鈉離子電池中的電化學性能提高硬碳負極材料在鈉離子電池中的電化學性能 來源：鈉離子電池硬碳基負極材料的研究進展，國金證券研究所 2 2.3.3 電解液：體系變化，工藝延續主流電解液：體系變化，工藝延續主流 溶質：六氟磷酸鈉為主流。六氟磷酸鈉、次氯酸鈉這兩種鹽是鈉離子電池中最常用的體系，使

52、用次氯酸鈉基電解液作為碳質電極具有較高的容量和較高的庫侖效率。含氟磺?；鶊F的鈉鹽雖然具有較高的熱穩定性和無毒的特點，但是很少單獨被用作鈉鹽來使用，這主要歸因于其陰離子對鋁箔集流體具有腐蝕作用。圖表圖表2424：使用使用次氯酸鈉次氯酸鈉基電解液作為碳質電極具有較高的容量和較高的庫侖效率基電解液作為碳質電極具有較高的容量和較高的庫侖效率 來源：鈉離子電池硬碳基負極材料的研究進展，國金證券研究所 溶劑：對于傳統酯類來講，EC/PC 基溶劑體系下，硬碳具有最好的循環穩定性。此外，在鋰離子電池中，醚類電解液很少被作為電解質使用，因為它們在陽極上鈍化能力差，在超過以上的工作電壓下不穩定。然而，近年來，在鈉

53、離子電池領域中，醚類電解質已經被廣泛地使用，因為它們在鈉電體系中具有更好的抗氧化還原能力，相比酯類電解質其行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 17 可以在負極表面生成更薄和具有穩定的膜和高的首次庫侖效率。圖表圖表2525：鈉電池溶劑鈉電池溶劑-溶質體系溶質體系 來源：鈉離子電池硬碳基負極材料的研究進展，國金證券研究所 三、投資建議 電池降本趨勢下，鈉離子電池產業化大趨勢持續確認，產業鏈多環節有望持續受益。重點推薦：寧德時代（鈉電領軍者，電池指標性能有意，規劃 2023 年實現產業化）、多氟多（六氟磷酸鈉龍頭，布局一體化鈉電池產業鏈）、振華新材（鈉電材料龍頭，下游客戶優質）、貝特瑞（負極行業

54、龍頭，硬碳材料研發領先）、元力股份（硬碳材料新星，具有工藝協同、原材料供應優勢）。圖表圖表2626：推薦標的盈利預測推薦標的盈利預測 歸母歸母凈利潤凈利潤（億元）（億元）EPS（元（元/股）股）PE 21A 22E 23E 24E 21A 22E 23E 24E 22E 23E 24E 寧德時代 159.31 307.29 440.35 540.05 6.84 12.58 10.02 12.28 22.51 18.35 14.37 多氟多 12.60 24.80 35.50 44.53 1.64 3.24 4.63 5.81 10.52 7.37 5.87 振華新材 4.13 12.80 14

55、.35 18.26 0.93 2.89 3.18 4.03 15.16 13.77 10.86 貝特瑞 14.41 20.77 30.21 40.57 2.97 2.85 4.15 5.57 15.37 10.56 7.87 元力股份 1.52 2.18 2.69 3.43 0.49 0.61 0.74 0.94 29.16 24.03 18.86 來源：iFind，國金證券研究所 注：振華新材、元力股份盈利預測來源于 iFind 一致預期，截至 2023 年 3 月 11 日，寧德時代 22 年為實際值 四、風險提示 鈉離子電池產業化進程不及預期鈉離子電池產業化進程不及預期 鈉離子電池尚處于

56、產業化進程的初期，若未來無法順利實現規?；慨a，將導致生產成本偏高，產業化發展進程將受阻。下游市場發展不及預期下游市場發展不及預期 目前鋰離子電池在動力及電化學儲能領域均處于絕對主導地位，若未來市場仍然偏好鋰離子電池，鈉離子電池產業發展或將難以取得突破。行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 18 行業行業投資評級的說明：投資評級的說明：買入：預期未來 36 個月內該行業上漲幅度超過大盤在 15%以上；增持：預期未來 36 個月內該行業上漲幅度超過大盤在 5%15%；中性：預期未來 36 個月內該行業變動幅度相對大盤在-5%5%；減持：預期未來 36 個月內該行業下跌幅度超過大盤在 5%以上。

57、行業深度研究 敬請參閱最后一頁特別聲明 19 特別聲明：特別聲明：國金證券股份有限公司經中國證券監督管理委員會批準，已具備證券投資咨詢業務資格。本報告版權歸“國金證券股份有限公司”（以下簡稱“國金證券”）所有，未經事先書面授權，任何機構和個人均不得以任何方式對本報告的任何部分制作任何形式的復制、轉發、轉載、引用、修改、仿制、刊發，或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。經過書面授權的引用、刊發，需注明出處為“國金證券股份有限公司”，且不得對本報告進行任何有悖原意的刪節和修改。本報告的產生基于國金證券及其研究人員認為可信的公開資料或實地調研資料，但國金證券及其研究人員對這些信息的準確性和完整性不作

58、任何保證。本報告反映撰寫研究人員的不同設想、見解及分析方法，故本報告所載觀點可能與其他類似研究報告的觀點及市場實際情況不一致，國金證券不對使用本報告所包含的材料產生的任何直接或間接損失或與此有關的其他任何損失承擔任何責任。且本報告中的資料、意見、預測均反映報告初次公開發布時的判斷，在不作事先通知的情況下，可能會隨時調整，亦可因使用不同假設和標準、采用不同觀點和分析方法而與國金證券其它業務部門、單位或附屬機構在制作類似的其他材料時所給出的意見不同或者相反。本報告僅為參考之用，在任何地區均不應被視為買賣任何證券、金融工具的要約或要約邀請。本報告提及的任何證券或金融工具均可能含有重大的風險，可能不易

59、變賣以及不適合所有投資者。本報告所提及的證券或金融工具的價格、價值及收益可能會受匯率影響而波動。過往的業績并不能代表未來的表現?？蛻魬斂紤]到國金證券存在可能影響本報告客觀性的利益沖突，而不應視本報告為作出投資決策的唯一因素。證券研究報告是用于服務具備專業知識的投資者和投資顧問的專業產品，使用時必須經專業人士進行解讀。國金證券建議獲取報告人員應考慮本報告的任何意見或建議是否符合其特定狀況，以及（若有必要）咨詢獨立投資顧問。報告本身、報告中的信息或所表達意見也不構成投資、法律、會計或稅務的最終操作建議，國金證券不就報告中的內容對最終操作建議做出任何擔保，在任何時候均不構成對任何人的個人推薦。在法

60、律允許的情況下，國金證券的關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易，并可能為這些公司正在提供或爭取提供多種金融服務。本報告并非意圖發送、發布給在當地法律或監管規則下不允許向其發送、發布該研究報告的人員。國金證券并不因收件人收到本報告而視其為國金證券的客戶。本報告對于收件人而言屬高度機密，只有符合條件的收件人才能使用。根據證券期貨投資者適當性管理辦法，本報告僅供國金證券股份有限公司客戶中風險評級高于 C3 級(含 C3 級）的投資者使用；本報告所包含的觀點及建議并未考慮個別客戶的特殊狀況、目標或需要，不應被視為對特定客戶關于特定證券或金融工具的建議或策略。對于本報告中提及的任何證

61、券或金融工具，本報告的收件人須保持自身的獨立判斷。使用國金證券研究報告進行投資，遭受任何損失，國金證券不承擔相關法律責任。若國金證券以外的任何機構或個人發送本報告，則由該機構或個人為此發送行為承擔全部責任。本報告不構成國金證券向發送本報告機構或個人的收件人提供投資建議，國金證券不為此承擔任何責任。此報告僅限于中國境內使用。國金證券版權所有，保留一切權利。上海上海 北京北京 深圳深圳 電話：021-60753903 傳真：021-61038200 郵箱： 郵編：201204 地址：上海浦東新區芳甸路 1088 號 紫竹國際大廈 7 樓 電話：010-85950438 郵箱： 郵編：100005 地址：北京市東城區建內大街 26 號 新聞大廈 8 層南側 電話：0755-83831378 傳真：0755-83830558 郵箱： 郵編：518000 地址：中國深圳市福田區中心四路 1-1 號 嘉里建設廣場 T3-2402