新能源前沿技術深度研究：鈉離子電池產業現狀及未來展望報告-220621（30頁）.pdf

《新能源前沿技術深度研究：鈉離子電池產業現狀及未來展望報告-220621（30頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《新能源前沿技術深度研究：鈉離子電池產業現狀及未來展望報告-220621（30頁）.pdf（30頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 2022.06.21 新能源前沿技術深度研究（一）新能源前沿技術深度研究（一） 鈉離子電池專題鈉離子電池專題報告報告： 吐故 “鈉” 新，： 吐故 “鈉” 新， 分庭抗分庭抗 “鋰”“鋰” 龐鈞文龐鈞文(分析師分析師) 石巖石巖(分析師分析師) 021-38674703 0755-23976068 證書編號 S0880517120001 S0880519080001 本報告導讀：本報告導讀： 鈉離子電池是對鋰離子電池的重要補充，具有資源豐富、材料廉價以及工藝兼容等成鈉離子電池是對鋰離子電池的重要補充，具有資源豐富、材料廉價以及工

2、藝兼容等成本優勢，特別適用低速交通及靜態儲能等低能量密度要求的領域，目前正處于大規模本優勢，特別適用低速交通及靜態儲能等低能量密度要求的領域，目前正處于大規模商用的前夕。商用的前夕。 摘要：摘要： 投資建議投資建議： 我們認為在鈉離子電池產業化的過程中， 材料和相關電池企業都將充分受益：1）電池企業：目前來看國內上市公司層面寧德時代進展較快， 同時中科海鈉、 鈉創新能源兩家依靠校企合作的企業也同樣取得不錯進展；2）材料層面一方面是負極集流體采用鋁箔使得鋁箔使用量翻倍， 以及正極方面看好布局金屬層狀氧化物的材料企業。推薦寧德時代、振華新材、鼎勝新材、貝特瑞、容百科技，受益標的：華陽股份、浙江醫藥

3、、多氟多。 有效補充，部分替代。有效補充，部分替代。目前鈉離子電池的理論能量密度和循環性能不及鋰離子電池， 決定其難以完全替代鋰離子電池， 而應是作為后者的補充和延拓， 在一些特殊應用條件下實現部分替代， 同時開辟新的應用場景。我們認為，應根據鈉離子電池的技術特性，重點關注其在具體細分賽道的比較優勢，分析其發展前景和投資價值。 前瞻布局，綜合評價。前瞻布局，綜合評價。目前鈉離子電池的技術路線較多，孰優孰劣尚無定論，需要以前瞻視角進行綜合評價。我們認為，核心考察指標是安全性和低成本。 當前， 對鈉離子電池的安全測試實驗為電芯層面，結果顯示安全性較高，但實際運行后的安全性則亟待觀察。其次，在評估成

4、本時，應當充分考慮實際生產情況，結合技術成熟度、產品良率和一致性等因素，不能局限于 BOM 口徑的理論低成本。 利好上游，轉型升級。利好上游，轉型升級。當前鈉離子電池技術不完美，還在持續不斷發展， 所用的材料體系也并非最終標準， 需要不斷關注新技術的動向，例如水系鈉離子電池、固態鈉離子電池等新技術。 風險提示。風險提示。成本下降不及預期、產業鏈形成不及預期、實用安全性不及預期、其他新型儲能技術的威脅等風險。 評級：評級： 增持增持 上次評級：增持 細分行業評級 相關報告 新興能源大尺寸電池迎拐點，新電池技術將落地 2022.06.19 新興能源CTP 與CTC引領行業變革 2022.06.15

5、 新興能源5 月供應改善明顯，6 月需求有望躍升 2022.06.13 新興能源供應環節改善，需求顯著躍升 2022.06.11 新興能源政策點評關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知 ：新型儲能獨立市場地位確立，市場機制進一步完善 2022.06.10 感謝博士后徐程超對于本文的貢獻 行業專題研究行業專題研究 股票研究股票研究 證券研究報告證券研究報告 新興能源新興能源 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 2 of 30 目目 錄錄 1. 技術簡介：鈉電的前世今生 . 3 1.1. 基本概念與歷史背景：鋰電的“孿生兄弟”.

6、3 1.2. 工作原理與材料：與鋰電大同小異 . 6 1.2.1. 活性材料：正極、負極、電解質 . 6 1.2.2. 非活性材料：隔膜、集流體、導電劑、黏結劑 . 13 1.3. 制造工藝與路線：與鋰電一脈相承 . 14 1.3.1. 電極材料合成：僅普魯士藍較為特殊 . 14 1.3.2. 電池裝配成組：裝配工藝和外觀分類與鋰離子電池相同 . 16 2. 橫向比較：鈉電 vs 鋰電、液流、鉛酸 . 17 2.1. 鈉電 vs 鋰電：性能媲美磷酸鐵鋰，綜合性價比或更高 . 18 2.2. 鈉電 vs 液流：優缺點呈高度互補，或并立于儲能市場 . 19 2.3. 鈉電 vs 鉛酸：逐步替代傳統

7、鉛酸，倒逼后者迭代升級 . 20 3. 產業現狀：群雄并起，百舸爭流 . 21 3.1. 產業結構：類似鋰離子電池 . 21 3.2. 主要企業：全球已超二十余家，中國企業獨領風騷 . 21 3.2.1. 國內：中科海鈉厚積薄發，寧德時代先聲奪人 . 21 3.2.2. 國外：大多數為初創企業，規模小而前瞻性強 . 24 4. 未來發展：充分發揮鈉電資源稟賦和比較優勢 . 25 4.1. 當前問題：材料欠佳、成本偏高、標準未定 . 25 4.1.1. 材料研究有待深入：硬碳機理，性能提升，安全評估. 25 4.1.2. 成本優勢有待實現：技術研發和規模效應缺一不可 . 26 4.1.3. 技術

8、標準有待制定：規范市場秩序，促進健康發展 . 26 4.2. 技術展望：增強安全性，提高比能量 . 26 4.2.1. 水系鈉離子電池：本征安全的鈉離子電池 . 26 4.2.2. 固態鈉離子電池：高能量密度鈉離子電池 . 27 4.2.3. 多客體共嵌負極：石墨作為普適性負極. 27 5. 投資建議 . 28 6. 風險提示 . 29 hY9WsMoNtOmRnMpRpMaQdNaQtRpPoMnPjMnNpRiNnPoMaQnNzQvPpMqPwMmPxO 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 3 of 30 1. 技術簡介技術簡介：鈉

9、電的前世今生鈉電的前世今生 1.1. 基本概念與歷史背景：鋰電的基本概念與歷史背景：鋰電的“孿生兄弟孿生兄弟” 近年來， 發展清潔能源成為世界多數國家的共識， 我國更提出了“碳達峰、碳中和”的宏偉目標，太陽能、風能、潮汐能等清潔能源發電技術得到了快速發展，但這些自然能源具有間歇性、隨機性的特點，以及較強的地理依賴性。為解決新能源發電在時間和空間上的局限，提高新能源的利用率，儲能技術的重要性日益凸顯。按照對電能的轉化和儲存方式，儲能技術分為物理儲能、化學儲能與電化學儲能。其中，電化學儲能包括二次電池技術和超級電容器等，具有能量轉換效率高、響應速度快的特點。尤其是二次電池技術，還具有能量密度高，易

10、模塊化的優勢。 圖圖 1：新能源儲能技術：新能源儲能技術 數據來源：儲能科學與技術、國泰君安證券研究 二次電池二次電池，也稱可充電電池或蓄電池，是一種利用可逆化學反應，能夠，也稱可充電電池或蓄電池，是一種利用可逆化學反應，能夠反復多次充放電，使電能與化學能互相轉換，以實現能量儲存的裝置。反復多次充放電，使電能與化學能互相轉換，以實現能量儲存的裝置。二次電池儲存能量的能力，用能量密度（也稱比能量）來體現，即單位質量或體積的電池能夠輸出的總能量，它是比容量與平均放電電壓的乘積。比容量理論上由參與電極反應物質的摩爾質量和得失電子數決定，因此電荷載體的荷質比越大，則電池的理論比容量越大。放電電壓理論上

11、主要由正負極材料的電勢差和內阻所決定，因此正極電勢越高、負極電勢越低、電池內阻越小，則放電電壓越大。其次，電荷載體必須具有較好的輸運能力和反應動力學活性，這直接影響電池的倍率性能以及功率密度。最后，電極反應的可逆性和副反應等因素決定了二次電池的循環性能和壽命。以鋰為代表的堿金屬具有最低的氧化還原電極電勢，離子荷質比較大且去溶劑化能較低，因此早在 20 世紀 60 年代就被嘗試用于二次電池的負極材料。早期鋰離子電池以金屬鋰或鋰合金為負極，過渡金屬鹵化物（如 AgCl、CuCl、NiF2等）為正極，但此類正極材料導電性差、易溶解、充放電體積劇變，且難以解決。60 年代末，以 TiS2為代表的過渡金

12、屬-硫族化合物被發現具有層間嵌脫能力， 可以作為鋰離子電池的正極材料，且具有高電導率和電化學反應活性，與金屬鋰配合電壓為 2.2 V，具有實用價值。但金屬鋰的高度活潑性使得該電池事故頻 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 4 of 30 發，迫使人們將負極也改用嵌鋰化合物（如嵌鋰石墨） ，這就是“搖椅式電池”的概念： 用低嵌入電勢化合物作為負極， 高嵌入電勢化合物作為正極， 避免了堿金屬枝晶問題。 由于嵌鋰化合物負極的電勢比金屬鋰更高，導致電池整體的電壓和能量密度降低，又迫使人們尋找新的正極材料，并陸續發現了鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰等正極

13、材料。 表表 1：各種電荷載體陽離子（：各種電荷載體陽離子（An+）的性質對比）的性質對比 參數參數 Li+ Na+ K+ Mg2+ Al3+ Ca2+ Zn2+ 相對原子質量 6.94 23.00 39.10 24.31 26.58 40.08 65.38 荷質比 0.144 0.0435 0.0256 0.0822 0.1129 0.0499 0.0306 ACoO2理論質量比容量/mA h g-1 274 235 206 260 268 242 217 ACoO2理論體積比容量/mA h cm-3 1378 1193 906 - - - - 還原電位 E(An+/Aaq)(V vs. S

14、HE) -3.04 -2.71 -2.93 -2.4 -1.7 -2.9 -0.76 還原電位 E(An+/Aaq)(V vs. Li+/LiPC) 0 0.23 -0.09 - - - - Shannons 半徑/ 0.76 1.02 1.38 0.72 0.54 1.06 0.74 斯托克斯半徑(H2O)/ 2.38 1.84 1.25 3.47 4.39 3.10 4.3 斯托克斯半徑(PC)/ 4.8 4.6 3.6 - - - - 離子電導率(PC)/S cm2 mol-1 8.3 9.1 15.2 - - - - 去溶劑化能(PC)/kJ mol-1 215.8 158.2 119

15、.2 569.4 - - - 單質金屬熔點/ 180.5 97.8 63.4 650 660 842 420 地殼豐度/mg kg-1 20 23600 20900 23300 82300 41500 70 數據來源：中國科學院物理研究所、國泰君安證券研究 鈉離子電池鈉離子電池的的成本和倍率性能成本和倍率性能相對鋰離子電池相對鋰離子電池具有優勢具有優勢。鈉與鋰處周期表同族，價電子數相同，化學性質更活潑，由于鈉的原子質量和半徑遠大于鋰，故而鈉離子電池的能量密度顯然難以與鋰離子電池媲美，但鈉元素的自然界豐度是鋰的一千多倍，而且鈉離子的去溶劑化能遠低于鋰離子。鈉離子電池幾乎與鋰離子電池同時問世于 7

16、0 年代，但二者的研究歷程略有不同。當時率先出現的鈉二次電池是鈉硫電池，以單質硫和金屬鈉為正負極，-氧化鋁快離子導體為固態電解質，工作溫度在300350。這種高溫鈉硫電池的能量密度較高（150240Wh/kg） ，循環壽命達 2500 次，而與之相似的鋰硫電池則循環壽命僅不到 10 次。為了提高鈉二次電池的安全性，人們對室溫鈉離子電池進行了研發，采用了與鋰離子電池類似的思路， 正極材料經歷了層狀過渡金屬硫化物 （TiS2）到層狀氧化物（NaxCoO2）和磷酸鹽（Na3M2(PO4)3, M 為過渡金屬）的歷程。但到了 80 年代末期，鈉離子電池的研究遇冷，相關研究幾乎停滯。究其原因有三點：第一

17、，難以找到合適的負極材料（能在酯類溶劑中高效儲鋰的石墨卻難以儲鈉） ；第二，研究條件有限（系統水氧含量較高，難以用金屬鈉作為基準電極開展材料評估實驗） ；第三，鋰離子電池獨占鰲頭（大量的研究者把方向錨定在鋰離子電池上） 。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 5 of 30 圖圖 2：鋰離子電池與鈉離子：鋰離子電池與鈉離子電池幾乎同時問世電池幾乎同時問世 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 直到直到 21 世紀，鈉離子電池迎來了轉機。世紀，鈉離子電池迎來了轉機。2000 年，人們發現由葡萄糖熱解得到的硬碳材料具有高達 300mA h/g

18、 的儲鈉比容量，為鈉離子電池提供了一種至關重要的負極材料。2007 年，聚陰離子正極材料 Na2FePO4F被發現，該材料的嵌脫體積形變率僅 3.7%，幾乎沒有應變。在 2000 年至 2010 年間，鈉離子電池的研究速度較為平緩，主要集中在少數幾個實驗團隊。2010 年后，鈉離子電池研究進入了春天，新的材料體系不斷涌現，并逐步嘗試產業化。 圖圖 3：2010 年后鈉離子電池研究進入快車道年后鈉離子電池研究進入快車道 數據來源： 鈉離子電池科學與技術 、國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 6 of 30 1.2. 工作原

19、理與材料：與鋰電大同小異工作原理與材料：與鋰電大同小異 鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池完全相同，即在一定的電勢條件下，客體堿金屬離子在宿主材料中的可逆脫出和嵌入，其中嵌入電勢較高的作為正極，嵌入電勢較低的作為負極，整個電池的充放電循環過程就是堿金屬離子在正負極之間的往返定向遷移過程，這種工作機制的電池就是 M. Armand 所提出的“搖椅式電池”。鈉離子電池的組成結構與鋰離子也完全相同，主要都包括正極、負極、電解質、隔膜和集流體等。按照材料主體是否直接參與電化學反應過程，可將它們分為活性材料與非活性材料。 圖圖 4：鈉離子電池工作原理：鈉離子電池工作原理與鋰電池類似與鋰電池類似 數據來源：

20、Electrochemical Energy Reviews、國泰君安證券研究 表表 2：鈉離子電池鈉離子電池主要構件及種類主要構件及種類 活性材料活性材料 類別類別 非活性材料非活性材料 類別類別 正極材料正極材料 氧化物類：層狀結構、隧道結構 隔膜隔膜 PE 普魯士藍類 PP 聚陰離子類：磷酸鹽、氟磷酸鹽、焦磷酸鹽、硫酸鹽、鉬酸鹽等 復合材料 氟化物類：鐵基氟化物 集流體集流體 鋁箔 有機化合物：- 或 p-共軛體系 負極材料負極材料 碳基材料 鈦基材料：鈦酸鹽、鈦基聚陰離子 導電劑導電劑 炭黑 合金材料：Sn、Sb、In 等合金 石墨粉 有機化合物：- 或 p-共軛體系 納米碳：碳納米管

21、、石墨烯等 其他體系：過渡金屬、族化合物 黏結劑黏結劑 非水溶：聚偏二氟乙烯（PVDF） 電解質材料電解質材料 液態電解質：鈉鹽+有機溶劑 水溶：羧甲基纖維素鈉（CMC） 、海藻酸鈉（SA） 、聚丙烯酸（PAA）等 固態電解質：聚合物、無機物 無溶劑：聚四氟乙烯（PTFE）等 數據來源：國泰君安證券研究 1.2.1. 活性材料：正極、負極、電解質活性材料：正極、負極、電解質 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 7 of 30 鈉離子電池的活性材料包括正極材料、負極材料和電解質材料，它們直接參與電化學反應，因此決定了電池的本征特性。由于鈉離

22、子的半徑和電子結構與鋰離子相差較大，導致兩者在反應的熱力學和動力學行為上迥然不同，因此鈉離子電池活性材料的研發并不能完全仿照鋰離子電池鈉離子電池活性材料的研發并不能完全仿照鋰離子電池。 (1) 正極材料：氧化物、普魯士藍、聚陰離子三大主線正極材料：氧化物、普魯士藍、聚陰離子三大主線 正極材料在充電時發生氧化反應，放電時發生還原反應，一般具有較高的還原電勢。理想的正極材料應滿足還原電勢高（但必須低于電解質的氧化電勢） 、可逆容量大、循環性能穩定、電子和離子電導率高、結構穩定且不怕空氣、安全性高、價格低廉。對于鈉離子電池而言，現有正極材料的理論比容量相對較低，因此成為電池整體容量的主要決定因素之一

23、。目前，鈉離子電池的正極材料主要分為五種類型：氧化物類、聚氧化物類、聚陰離子類、普魯士藍類、氟化物類、有機化合物類陰離子類、普魯士藍類、氟化物類、有機化合物類，其中前三種類型的前三種類型的成熟度最高成熟度最高，已進入產業化初期。 圖圖 5：鈉離子電池正極材料：鈉離子電池正極材料足主要包括足主要包括氧化物類氧化物類、聚陰離子類、普魯士、聚陰離子類、普魯士藍類藍類等等 數據來源：中國科學院物理研究所 氧化物類：工藝最成熟，比容量較高，種類最豐富氧化物類：工藝最成熟，比容量較高，種類最豐富 氧化物類正極材料一般為過渡金屬氧化物，主要包括層狀結構氧化物層狀結構氧化物和隧道結構氧化物隧道結構氧化物。層狀

24、氧化物的研究最早也最廣泛，相比于鋰離子電池僅 Mn、Co、Ni 三種元素的層狀氧化物正極具有可逆電化學活性，鈉離子電池的選擇范圍更廣， 第四周期從Ti至Ni的過渡金屬都具有高活性，其工作機理也更為復雜，常伴隨多種相變行為。層狀氧化物通式為NaxMO2，其中 M 為過渡金屬，常見結構類型主要包括 O3 型和 P2 型，前者的比容量較高但倍率、循環性能往往較差；后者的倍率、循環性能較好，但實際比容量略低。此外，層狀氧化物往往在空氣中易發生吸濕 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 8 of 30 水解?，F階段，層狀氧化物的能量密度較高、制備工藝

25、成熟，有望率先現階段，層狀氧化物的能量密度較高、制備工藝成熟，有望率先產業化，尤其是穩定性較好的產業化，尤其是穩定性較好的 P2 型層狀氧化物。型層狀氧化物。隧道型氧化物具有三維孔道結構，往往出現于低鈉含量的氧化物中，具有優異的循環、倍率性能且對水氧穩定，但比容量過低。未來，隧道型氧化物在富鈉正極以未來，隧道型氧化物在富鈉正極以及水系鈉離子電池的研發中可能具有潛在的競爭優勢。及水系鈉離子電池的研發中可能具有潛在的競爭優勢。 圖圖 6：氧化物類正極材料晶體結構：氧化物類正極材料晶體結構主要包括層狀和隧道型主要包括層狀和隧道型 數據來源： 鈉離子電池關鍵電極材料研究進展 、國泰君安證券研究 普魯士

26、藍類：材料成本低，比容量較高，技術壁壘高普魯士藍類：材料成本低，比容量較高，技術壁壘高 普魯士藍類正極材料屬 于過渡金屬的氰 化配位聚合物 ，通式為AxM1M2(CN)61-yy nH2O，其中 A 為堿金屬離子，M1、M2為過渡金屬離子（分別與 N 和 C 配位） ，為M2(CN)6空位缺陷。由于氰根雙配位的獨特電子結構，以及開放的三維空間，使得該材料具有結構穩定、嵌脫速率快、 比容量大等優點。 此外， 此類材料的核心過渡金屬主要為 Fe、Mn 等廉價金屬，原料易得、成本低廉。但在實際應用中，材料的晶格水含量 （包括結晶水和吸附水） 以及空位缺陷密度會嚴重制約電池性能，導致其容量利用率、能量

27、效率和循環壽命的降低。值得一提的是，最近研究人員發現，應用普魯士藍正極材料的鈉離子電池在熱失控情況下會應用普魯士藍正極材料的鈉離子電池在熱失控情況下會釋放出劇毒的氫氰酸、氰氣等，而熱分解機理與晶格水、空位缺陷密切釋放出劇毒的氫氰酸、氰氣等，而熱分解機理與晶格水、空位缺陷密切相關，可見該技術對材料質量的要求較高。相關，可見該技術對材料質量的要求較高。此外，該材料的制備涉及劇毒的氰化鈉，在生產供應上需要具備特殊資質。 圖圖 7：普魯士藍正極材料晶體結構：普魯士藍正極材料晶體結構成本低廉成本低廉 數據來源：Advanced Energy Materials 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之

28、后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 9 of 30 聚陰離子類：安全性最佳，比容量太低，材料成本高聚陰離子類：安全性最佳，比容量太低，材料成本高 聚陰離子類正極材料是指晶體框架由一系列四面體和多面體陰離子單元構筑的含鈉復鹽，通式為 NaxMy(XaOb)zZw。 ，其中 M 為過渡金屬或堿土金屬等陽離子，X 為磷或硫等較高電負性元素，Z 為氟或氫氧根等陰離子。這類材料的陰離子多面體單元之間具有很強的共價鍵合，因此晶體結構非常穩固，其化學穩定性、熱穩定性以及電化學穩定性都很高，故而具有很好的循環壽命和安全性，而且其電壓平臺往往較寬。其次，過渡金屬離子的價電子局域化程度高，這種電子結

29、構容易利用強電負性元素的誘導效應來提升材料的工作電壓。但也因為其寬帶隙特性，導致本征電子電導率很低，這極大限制了其倍率性能，必須通過添加導電劑或者納米化進行改性。此外，該材料的比容量普遍較低。目前，最典型的聚陰離子材料主要是磷酸鹽，以橄欖石型的 NaFePO4和 NASICON 型的 Na3V2(PO4)3為代表。NaFePO4的結構與磷酸鐵鋰相同，但合成必須依賴復雜的離子交換法， 成本較高。 Na3V2(PO4)3具有極好的倍率性能和循環壽命， 但比容量較橄欖石型材料低。 此外， 還有焦磷酸鹽、 硫酸鹽、鉬酸鹽等新型聚陰離子材料也在研究中，這些體系在工作電壓、倍率性能上有所提升，但仍然存在實

30、際比容量低、循環可逆性差等諸多缺陷。 圖圖 8：聚陰離子正極材料晶體結構：聚陰離子正極材料晶體結構材料成本高材料成本高 數據來源：CNKI 氟化物類：材料較廉價，實用化困難氟化物類：材料較廉價，實用化困難 過渡金屬氟化物具有類似氧化物的高還原電位，通過過渡金屬離子的化合價變換來實現鈉離子的嵌脫，因此也是潛在的正極材料。這類材料的最大問題是電阻率太高，嚴重影響其倍率性能，而且實際比容量普遍很低。迄今為止，具有較大比容量的氟化物材料是鐵基氟化物，典型代表是 NaFeF3（實際 128mAh/g，理論 197mAh/g） 。此外，某些水合氟化鐵材料具有很高的比容量，例如 Fe2F5 H2O（初始 2

31、51 mAh/g） ，但是循環性能還較差。 有機化合物類：不依賴礦產資源，尚處于研究階段有機化合物類：不依賴礦產資源，尚處于研究階段 某些具有豐富共軛體系和孤對電子的有機化合物可以發生可逆的氧化還原反應，因此也可以用來開發正極材料。此類材料的優點是：無需依賴過渡金屬元素資源， 結構和性能容易設計調控， 因此具有一定的潛力。但現階段還存在顯著缺陷：電導率普遍較低，且容易發生溶解。目前，主要有共軛體系導電聚合物（例如改性的聚苯胺、聚吡咯等） 、共軛羰基化合物（例如芳烴衍生物的酚鈉、羧酸鈉）等。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 10 of

32、30 (2) 負極材料：碳基材料最成熟，有望率先產業化負極材料：碳基材料最成熟，有望率先產業化 負極材料在充電時發生還原反應，放電時發生氧化反應，一般具有較低的還原電勢。理想的正極材料應滿足還原電勢低（但必須高于金屬鈉的沉積電勢） 、可逆容量大、循環性能穩定、電子和離子電導率高、結構穩定且不怕空氣、安全性高、價格低廉。對于鈉離子電池而言，負極材料起著負載和釋放鈉離子的重要作用，其直接影響電池整體的動力學性能，例如倍率性能、功率密度等。目前，鈉離子電池的負極材料主要分為五種類型：碳基材料、鈦基材料、合金材料、有機化合物類、其他體系， 其中碳基材料的技術成熟度最高， 資源豐富， 有望率先實現產業化

33、。 圖圖 9：鈉：鈉離子電池負極材料離子電池負極材料 數據來源： 高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析 碳基材料：軟碳硬碳各有千秋，石墨負極尚在研究碳基材料：軟碳硬碳各有千秋，石墨負極尚在研究 根據碳原子的微觀結構， 碳基負極材料分為石墨類材料、 無定形碳材料、納米碳材料。與其他堿金屬離子不同，鈉離子在碳酸酯類溶劑中難以對石墨層間進行有效嵌脫， 這主要是鈉離子-石墨嵌入反應的G0所致。因此，在鋰離子電池中廣泛應用的石墨負極，在碳酸酯作溶劑的鈉離子電池中難以使用。其實在醚類溶劑中，石墨也能有效嵌脫鈉離子，但是電解液的穩定性削弱，易與正極發生反應，有待進一步研究。無定形碳材料具有較高的儲鈉比容量，

34、也是目前最接近產業化的負極材料。按照熱處理石墨化難易程度，分為軟碳和硬碳。軟碳在 2800以上能完全石墨化，硬碳在高溫下也難以石墨化。軟、硬碳差別在于微觀結構中碳層的交聯相互作用， 根本取決于所用碳化前驅體的結構和形狀。 一般來說，熱塑性前驅體（石化原料及副產品）容易形成軟碳，熱固性前驅體（生物質、 樹脂聚合物等） 容易形成硬碳。 相對而言， 軟碳的制造成本較低，工藝易于控制，但比容量不及硬碳；硬碳的比容量較高，但首周效率往往較低，且其性能依賴于所用前驅體和和處理工藝，產碳率較低。值得一提的是，目前人們對硬碳材料的儲鈉機理仍未徹底弄清，還有較大的提升空間。納米碳材料主要有石墨烯、碳納米管，鈉離

35、子主要以吸附的方式儲存在其表面和缺陷處，這類材料的理論比容量較大，但首周庫侖效率低，反應電勢高，而且價格昂貴。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 11 of 30 圖圖 10：碳基負極材料及其充放電曲線：碳基負極材料及其充放電曲線 數據來源：Advanced Energy Materials、國泰君安證券研究 鈦基材料：潛在優勢獨特，短期難以商用鈦基材料：潛在優勢獨特，短期難以商用 四價鈦的還原電勢普遍較低，其化合物空氣穩定，且不同晶體結構的鈦化合物儲鈉電勢不同，因此被用來開發負極材料。目前，鈦基材料主要是一些鈦的氧化物和聚陰離子化合物

36、。氧化物包括層狀的 Na2Ti3O7、Na0.6Cr0.6Ti0.4O2以及尖晶石型的 Li4Ti5O12（也被用于鋰離子電池負極）等，聚陰 離子化 合物包 括正 交型的 NaTiOPO4、NASICON 型的NaTi2(PO4)3。這些材料的比容量普遍不高，但具有很多獨特的優勢，例如 Li4Ti5O12是一種無應變材料，Na0.6Cr0.6Ti0.4O2可以同時充當正負極材料，NaTi2(PO4)3可以用于水系鈉離子電池。 圖圖 11：Na2Ti3O7負極材料晶體結構及首周充放電曲線負極材料晶體結構及首周充放電曲線 數據來源：Advanced Energy Materials、國泰君安證券研

37、究 合金材料：理論比容量巨大，技術難題待克服合金材料：理論比容量巨大，技術難題待克服 金屬鈉能與 Sn、 Sb、 In 等多種金屬形成合金， 可作為鈉離子電池的負極，與鋰離子電池的硅基負極類似。這類材料的優勢是理論比容量很高，且反應電勢很低，因此有望制造高能量密度、高電壓的鈉離子電池。但是這類材料的反應動力學性能較差，而且鈉脫嵌前后的體積變化可達數倍，伴隨巨大的應力， 使活性材料容易從集流體表面脫落， 比容量快速衰減。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 12 of 30 圖圖 12：錫合金：錫合金負極儲鈉機理及充放電體積變化負極儲鈉機理

38、及充放電體積變化 數據來源： 鈉離子電池碳負極材料的制備及儲鈉性能研究 、國泰君安證券研究 有機化合物類：合成條件溫和，尚處研究階段有機化合物類：合成條件溫和，尚處研究階段 有機負極材料的優缺點與有機正極材料類似，目前種類主要包括：羰基化合物、Schiff 堿化合物、有機自由基化合物和有機硫化物等，尚處于實驗室研究階段。 其他體系：多為過渡金屬的其他體系：多為過渡金屬的、族化合物，尚處研究階段族化合物，尚處研究階段 某些過渡金屬氧化物、硫化物、硒化物、氮化物、磷化物也具有可逆儲鈉的電化學活性，這類材料往往同時伴隨轉換反應和合金化反應，因此其理論比容量可超過相應的合金類負極材料，但也更多的技術難

39、題。 (3) 電解質材料：液態電解質為主，形式與鋰電相同電解質材料：液態電解質為主，形式與鋰電相同 電解質是正負極之間物質傳輸的橋梁，用來傳輸離子以形成閉合回路，是維持電化學反應的重要保障，不僅直接影響電池的倍率、循環壽命、自放電等性能，還是決定電池穩定性和安全性的核心因素之一。按照物理形態，鈉離子電池的電解質可分為液態電解質和固態電解質。 液態電解質：與鋰電類似，鋰鹽變鈉鹽液態電解質：與鋰電類似，鋰鹽變鈉鹽 液態電解質常被稱為電解液，一般由溶劑、溶質和添加劑組成。由于水的電化學窗口上限不超過 2V， 因此溶劑是一些極性的非質子有機溶劑，既能大量溶解鈉鹽， 又不能釋放質子氫， 還要有一定的抗氧

40、化-還原能力，最好還具有較低的粘度。因此，一般將高介電常數、高粘度的碳酸酯類和低介電常數、低粘度的醚類混合使用，故電解液高度易燃。溶質主要為具有大半徑陰離子的鈉鹽，分為無機鈉鹽和有機鈉鹽，前者有六氟磷酸鈉、 高氯酸鈉等， 后者主要包括氟磺酸類鈉鹽、 氟磺酰亞胺類鈉鹽等。一般來說，有機鈉鹽的穩定性更高，而無機鈉鹽的價格更便宜。目前有望實現產業化應用的主要是六氟磷酸鈉，其具有相對最佳的電導率，但是對水高度敏感。添加劑在電解液中的含量在 5%以下，主要是一些鈉鹽、酯類、腈類、醚類等化合物，起到輔助 SEI 膜、CEI 膜形成，過充保護，以及阻燃等作用。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的

41、免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 13 of 30 圖圖 13：液態電解質組分及要求：液態電解質組分及要求 數據來源：中國科學院物理研究所 固態電解質：面向固態鈉電，尚處研究階段固態電解質：面向固態鈉電，尚處研究階段 固態電解質材料主要包括三種類型：無機固態電解質、聚合物固態電解質、復合固態電解質。由于避免了易燃易爆的有機溶劑，電池的安全性得到了實質性提升，并且大大拓寬了電化學窗口，使得高電勢正極材料和金屬鈉負極的使用成為可能，繼而大幅提升全電池能量密度。此外，由于正負極之間有剛性的固態電解質阻隔，因而不再需要單獨設置隔膜，再配合雙極性電極工藝，電池的系統能量密度還能進一步提升。此

42、類材料目前面臨室溫電導率較低、 界面阻抗很大等難題， 其產業化尚需時日。 1.2.2. 非活性材料：隔膜、集流體、導電劑、黏結劑非活性材料：隔膜、集流體、導電劑、黏結劑 鈉離子電池中的非活性材料主要包括隔膜、 集流體、 導電劑、 黏結劑等，它們并不直接參與電化學反應，但是必不可少的輔助性材料，其與活性材料的兼容性等因素會對電池性能產生重要影響。 圖圖 14：鈉離子電池非活性材料：鈉離子電池非活性材料 數據來源：中國科學院物理研究所 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 14 of 30 (1) 隔膜：與鋰離子電池通用隔膜：與鋰離子電池通用

43、隔膜的作用是對正負極進行物理分隔，避免二者直接接觸反應，同時還要確保溶劑分子的浸潤和滲透，允許溶劑化鈉離子的快速通過。理想的隔膜材料應具有良好的電子絕緣性和離子導電性，機械強度高且厚度盡量薄，很高的化學惰性（既不與電解液反應，也不與正負極反應） ，良好的熱穩定性。鋰離子電池中廣泛應用的是聚烯烴類聚合物隔膜，例如PE、 PP 以及復合膜等， 這些隔膜材料都可直接移植到鈉離子電池體系。未來在全固態鈉離子電池體系中，隔膜材料將不再需要。 (2) 集流體：正負極均采用鋁箔集流體：正負極均采用鋁箔 集流體是正負極活性材料附著的基底構件，約占電池重量的 1013%，用以匯集電極材料產生的電流，并對外釋放傳

44、導。集流體雖不參與電極反應，但卻是電極材料發揮性能的根本保障，其純度、厚度、應力等參數間接影響電極實際工作性能。用作集流體的材料須具備優良的導電性，與活性物質的接觸電阻小， 很高的化學惰性 （不與電解液及正負極反應） ，加工性能好且力學性能穩定。在鋰離子電池中，正極集流體為鋁箔，負極集流體為銅箔，以避免低電勢條件下鋁與鋰發生合金化。在鈉離子電池中， 由于鈉與鋁不發生合金化反應， 因而正負極集流體都可使用鋁箔，避免了相對昂貴的銅箔。 (3) 導電劑：與鋰離子電池相同導電劑：與鋰離子電池相同 電極材料在實際使用時，還需要添加導電劑，其主要有三方面作用：減輕電極材料的自身極化，降低活性材料顆粒間以及

45、與集流體之間的接觸電阻， 吸附電解液并改善電極的浸潤效果。 常用的導電劑為比表面積大、導電性好的碳材料，如炭黑、石墨粉、碳納米管、石墨烯等。 (4) 黏結劑：與鋰離子電池相同黏結劑：與鋰離子電池相同 黏結劑的功能是將電極材料、導電劑、集流體三者結合，制成可供使用的完整極片，其用量占比很少，但對電極性能有重要影響。用作黏結劑的材料須具有良好的穩定性，易加工，成本低。鈉離子電池常用黏結劑與鋰離子電池相似，多為強極性聚合物，例如聚偏二氟乙烯（PVDF） 、海藻酸鈉（SA） 、聚丙烯酸（PAA） 、羧甲基纖維素鈉（CMC） 、聚四氟乙烯（PTFE）等等。 1.3. 制造工藝與路線：與鋰電一脈相承制造工

46、藝與路線：與鋰電一脈相承 1.3.1. 電極材料合成：僅普魯士藍較為特殊電極材料合成：僅普魯士藍較為特殊 鈉離子電池正極材料合成方法應根據具體材料類別而定，主要分為固相鈉離子電池正極材料合成方法應根據具體材料類別而定，主要分為固相反應法和液相合成法反應法和液相合成法，普魯士藍類材料一般采用液相合成法，具有一定普魯士藍類材料一般采用液相合成法，具有一定特殊性。特殊性。氧化物類和聚陰離子類材料既可采用固相反應法也可采用液相合成法，合成工藝基本與鋰離子電池的對應材料相同，因此生產線可在一定程度上兼容。目前，工業上最廣泛使用固相反應法，該方法制備的產品均勻度有一定局限性， 但操作簡單、 工藝流程短，

47、適合規?；a。液相合成法的產品均勻度高， 但相對昂貴， 對設備要求高， 且廢水較多。此外， 還有溶膠凝膠法、 微波合成法、 噴霧干燥法、 離子交換法等技術，普遍成本較高，暫不適用于工業生產。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 15 of 30 圖圖 15：正極材料合成及電極制造工藝：正極材料合成及電極制造工藝 數據來源：中國科學院物理研究所 目前較為成熟的鈉離子電池負極材料為無定形碳基材料，包括硬碳和軟碳材料，其合成的關鍵工藝是前驅體的選擇和高溫碳化處理。前驅體的碳原子鍵合方式直接決定其合成的無定形碳材料的微觀結構，不同碳源前驅體即便

48、采用完全相同的熱處理工藝，得到的無定形碳材料的結構和性能也有顯著差異。 熱塑性前驅體 （石化原料及副產品） 碳鏈具有柔性，在高溫下自發重排，容易石墨化，因而形成軟碳；熱固性前驅體（生物質、樹脂聚合物等）碳鏈多為剛性較強的三維網絡，在高溫下只能局域重排，難以石墨化，因而易形成硬碳。碳化溫度與材料的缺陷濃度呈負相關， 進而影響負極的電化學性能。 一般而言， 碳化溫度在1000-2000，較低的碳化溫度能保留較高的缺陷濃度，改善材料的電化學性能，但增加了控制難度。 圖圖 16：碳源前驅體和溫度對碳基負極材料的影響：碳源前驅體和溫度對碳基負極材料的影響 數據來源：Advanced Energy Mat

49、erials、國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 16 of 30 表表 3：不同碳源不同碳源前驅體制備的前驅體制備的無定形無定形碳材料性能差異顯著碳材料性能差異顯著 硬碳前驅體硬碳前驅體 電流密度電流密度/mA g-1 首周可逆比容量首周可逆比容量/mA h g-1 首周庫侖效率首周庫侖效率/% 煙煤 20 314.3 82.8 淀粉 30 305.0 90.5 無煙煤 20 252.2 69.6 次煙煤 20 291.0 79.5 聚苯胺 20 319.0 71.0 山竹果殼 20 330 98 松果 30 328

50、91.1 瀝青和酚醛樹脂 30 284.0 88.0 植酸和大豆蛋白 50 359.5 50.1 瀝青 30 280.1 75.0 杏殼 25 400.0 79.0 摩洛哥堅果殼 25 333 96 中間相瀝青 30 331.0 45.0 海帶 25 334.0 64.0 無煙煤 30 368.0 47.7 無煙煤和氧化石墨 50 415.5 37.7 煙煤 100 306.0 54.3 柚子皮 200 260 84.6 數據來源：化工學報、國泰君安證券研究 1.3.2. 電池裝配成組：裝配工藝和外觀分類與鋰離子電池相同電池裝配成組：裝配工藝和外觀分類與鋰離子電池相同 與鋰離子電池類似，鈉離子

51、電池的生產同樣要經歷制漿、涂覆、裝配、注液、化成等工藝。其中，裝配環節主要是將制完的正負極片通過隔膜夾層組合在一起，建立電池內部的鈉離子通路，并隔絕正負極以防內短路。裝配工藝沿用鋰離子電池技術，分為卷繞和疊片工藝，前者又分為圓柱卷繞和方形卷繞。此外，鈉離子電池產品的結構設計和封裝工藝也基本沿襲了鋰離子電池， 外觀大致也分為圓柱、 軟包和方形硬殼三大類，各有優缺點。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 17 of 30 圖圖 17：電池裝配及化成分選工序：電池裝配及化成分選工序 數據來源：中國科學院物理研究所 2. 橫向比較：鈉電橫向比較：

52、鈉電 vs 鋰電、液流、鉛酸鋰電、液流、鉛酸 隨著鈉離子電池產業化推進，勢必將對其他二次電池技術產生不同程度的影響。首當其沖的是鋰離子電池，以及市場關注度較高的液流電池和早已廣泛應用的鉛酸電池。本節我們通過對鈉離子電池與以上三種電池技術的橫向對比，對其未來競爭格局作簡要預測。 圖圖 18：鈉離子電池與鋰離子電池、液流電池、鉛蓄電池各有優缺點鈉離子電池與鋰離子電池、液流電池、鉛蓄電池各有優缺點 數據來源：國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 18 of 30 2.1. 鈉電鈉電 vs 鋰電：性能媲美磷酸鐵鋰，綜合性價比或更高

53、鋰電：性能媲美磷酸鐵鋰，綜合性價比或更高 鈉離子電池是對鋰離子電池的補充和延拓，并非完全替代關系。鈉離子電池是對鋰離子電池的補充和延拓，并非完全替代關系。首先，從性能看，現有鋰離子電池體系并不完美：三元正極電池能量密度高，但循環壽命較差；磷酸鐵鋰正極電池循環壽命高，但能量密度較低；錳酸鋰正極電池工作電壓高，但能量密度和循環壽命都較差。此外，鋰離子電池在低溫下易發生嚴重的容量衰減，需要一套溫度控制系統，這將消耗電池系統至少 5 %的能量，且增加了制造成本。相比之下，現有鈉離子電池體系的能量密度已逼近磷酸鐵鋰；循環壽命雖不及磷酸鐵鋰，但顯著優于三元材料和錳酸鋰。 其次，從安全性看，由于鈉離子電池的

54、熱失控起始溫度略高于鋰離子電池，因此電芯層面的安全性有所提升，但這兩種電池都需使用高度易燃的有機電解液，都存在熱失控情形下的爆燃風險。從目前的電芯穿刺等破壞性實驗看，鈉離子電池實際安全性可能與磷酸鐵鋰電池相近。 最后，從成本看，鈉離子電池能有效降低原材料成本。其一，活性材料（正極、電解質）中的鋰化合物整體被鈉化合物替代，鐵、錳等廉價金屬大量替代了正極中較貴的鈷、鎳等金屬；其二，金屬鈉不與金屬鋁形成低共熔合金，正負極集流體均可采用廉價的鋁箔，替代了原先鋰離子電池中較貴的銅制負極集流體；其三，由于鈉離子的斯托克斯半徑小于鋰離子，因此電解質中溶質用量可大大減少。未來，鈉離子電池有可能未來，鈉離子電池

55、有可能與磷酸鐵鋰電池形成較強的競爭關系，尤其是在高寒地區的應用；鋰離與磷酸鐵鋰電池形成較強的競爭關系，尤其是在高寒地區的應用；鋰離子電池則繼續向高能量密度、高工作電壓的方向發展，逐步向全固態電子電池則繼續向高能量密度、高工作電壓的方向發展，逐步向全固態電池等新技術迭代。池等新技術迭代。 表表 4：鋰離子電池與鈉離子電池結構性能：鋰離子電池與鈉離子電池結構性能互補互補 鋰離子電池鋰離子電池 鈉離子電池鈉離子電池 正極材料正極材料 三元材料 錳酸鋰 磷酸鐵鋰 層狀氧化物 聚陰離子 普魯士藍 負極材料負極材料 石墨 無定形碳 電解液電解液 1.0 mol/L LiPF6/EC+DMC+EMC+DEC

56、 0.5 mol/L NaPF6/EC+DMC+EMC+DEC+PC 正、負極集流正、負極集流體體 正極鋁箔，負極銅箔 正負極均為鋁箔 隔膜隔膜 PP / PE PP / PE （質量）能量（質量）能量密度密度 200300 Wh/kg 120 Wh/kg 160 Wh/kg 100-155 Wh/kg 90-130 Wh/kg 120-160 Wh/kg 工作電壓工作電壓 3.7 V 4.1 V 3.4 V 2.53.5 3.04.5 3.03.5 循環壽命循環壽命 800 400 3000-6000 4500 5000 3000 快充性能快充性能 良好 良好 良好 良好 良好 良好 安全性

57、安全性 較差 中等 中等 中等 中等 中等 高、低溫性能高、低溫性能 -20 60 高溫衰減嚴重且不可逆 低溫性能較差 -4080 -4055 -2040 成本成本 高 較低 較高 較低 較低 低 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 19 of 30 圖圖 19：鈉離子電池：鈉離子電池 BOM 成本較磷酸鐵鋰電池降低三成成本較磷酸鐵鋰電池降低三成以上以上 數據來源：中科海鈉官網、國泰君安證券研究 圖圖 20：最近：最近 2 年碳酸鋰與碳酸鈉價格走勢年碳酸鋰與碳酸鈉價格走勢對比對比 數據來源：Wind、

58、國泰君安證券研究 2.2. 鈉電鈉電 vs 液流：優缺點呈高度互補，或并立于儲能市場液流：優缺點呈高度互補，或并立于儲能市場 鈉離子電池與液流電池具有很強的互補性，前者適用于小型靈活儲能，鈉離子電池與液流電池具有很強的互補性，前者適用于小型靈活儲能，后者適用于大中型規模儲能。后者適用于大中型規模儲能。液流電池是一種液相（水相體系為主）的電化學儲能裝置，其特點在于活性工作物質溶解在電解液中，通過改變活性物質的氧化價態實現能量的存儲與釋放，典型代表有全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池等。液流電池的最大優勢在于其水相體系的本征安全性，以及超長的循環壽命，特別適用于中大型的電化學儲能設施，但缺點

59、則是能量密度低、工作溫區窄，因此很難小型化或應用于高寒地區。 相比之下， 鈉離子電池的能量密度約是液流電池的3 倍以上，可耐受-40的低溫，但本征安全性和循環壽命則不及液流電池。未來，鈉離子電池和液流電池在有望在儲能領域實現優勢互補。例如，戶用和移動式小型儲能設備對能量密度要求較高，適合使用鈉離子電池；大中型的電化學儲能電站對安全性的要求較高，適合使用液流電池。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 20 of 30 表表 5：液流電池與鈉離子電池性能對比：液流電池與鈉離子電池性能對比 液流電池液流電池 鈉離子電池鈉離子電池 正極正極 硫酸

60、氧釩 硫酸鐵 液溴 層狀氧化物 聚陰離子 普魯士藍 負極負極 硫酸釩 硫酸亞鉻 金屬鋅 無定形碳 電解液電解液 H2SO4水溶液 ZnBr2水溶液 0.5 mol/L NaPF6/EC+DMC+EMC+DEC+PC 集流體集流體 碳極板 鋁箔 隔膜隔膜 全氟磺酸樹脂 PP / PE （質量）能量密度 50 Wh/kg 20Wh/kg 190Wh/L 100-155 Wh/kg 90-130 Wh/kg 120-160 Wh/kg 工作電壓/V 1.5 1.18 1.82 2.53.5 3.04.5 3.03.5 循環壽命/次 13000 10000 10000 4500 5000 3000 快

61、充性能 良好 良好 良好 良好 良好 良好 安全性 優秀 優秀 中等 中等 中等 中等 高、低溫性能 545 -2070 -4055 -4080 -4055 -2040 成本 較高 較低 較高 較低 較低 低 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 2.3. 鈉電鈉電 vs 鉛酸：逐步替代傳統鉛酸，倒逼后者迭代升級鉛酸：逐步替代傳統鉛酸，倒逼后者迭代升級 鈉離子電池有望逐步替代傳統鉛酸電池，倒逼鉛炭電池等新技術研發。鈉離子電池有望逐步替代傳統鉛酸電池，倒逼鉛炭電池等新技術研發。鉛酸電池產業化應用的時間超過一個半世紀，其“生產-消費-回收”的產業閉環已高度完備，優點是低成本、易回收、安全性好，缺點

62、是能量密度小、循環壽命短、充電耗時較長。目前，鉛酸電池仍然在不斷發展升級，最具代表性的是融合了超級電容器技術的“鉛炭電池”，其循環壽命高達 3000 次以上，具備快充能力，并且保留了原鉛酸電池的安全性等優點，但能量密度進一步降低，且制造成本也相應升高。相比之下，鈉離子電池的多數性能優于傳統鉛酸電池，未來隨著成本進一步降低，有望實現對傳統鉛酸電池的逐步替代。同時，鈉離子電池的崛起可能會間接地加快傳統鉛酸電池向鉛炭電池升級迭代的進程，未來的鉛蓄電池可能將以鉛炭電池等形式煥發新生，而非完全退出歷史舞臺。 表表 6：鉛蓄電池與鈉離子電池性能對比：鉛蓄電池與鈉離子電池性能對比 鉛酸電池鉛酸電池 鉛炭電池

63、鉛炭電池 鈉離子電池鈉離子電池 正極正極 二氧化鉛 二氧化鉛 層狀氧化物 聚陰離子 普魯士藍 負極負極 金屬鉛 金屬鉛+多孔碳 無定形碳 電解液電解液 H2SO4水溶液 0.5 mol/L NaPF6/EC+DMC+EMC+DEC+PC 集流體集流體 鉛合金板柵 鋁箔 隔膜隔膜 多孔 PE，吸液式超細玻璃棉 PP / PE （質量）能量密度 3555 Wh/kg 40 Wh/kg 100-155 Wh/kg 90-130 Wh/kg 120-160 Wh/kg 工作電壓 2 V 1.8 V 2.53.5 3.04.5 3.03.5 循環壽命 300500 30004000 4500 5000

64、3000 快充性能 差 優秀 良好 良好 良好 安全性 優秀 優秀 中等 中等 中等 高、低溫性能 -4060 -2040 -4080 -4055 -2040 成本 低 較高 較低 較低 低 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 21 of 30 3. 產業現狀：群雄并起，百舸爭流產業現狀：群雄并起，百舸爭流 當前，全球范圍內涉足鈉離子電池產業的企業有接近 30 家。由于技術路線的優劣尚無定論，也無統一標準，因此不同企業的競爭本質上就是不同技術路線的競爭。雖然鈉離子電池的研究歷史長達半個世紀，但其真正高

65、速發展卻是最近的十年，得益于電極材料研發所取得的重要突破。我們認為，該產業在未來 3 年內仍將處于導入期向成長期過渡的階段。 3.1. 產業結構：類似鋰離子電池產業結構：類似鋰離子電池 鈉離子電池產業鏈與鋰離子電池類似，鈉離子電池產業鏈與鋰離子電池類似， 包含上游、 中游、 下游三個部分。包含上游、 中游、 下游三個部分。上游：原材料供給和電極材料合成，主要原材料包括純堿、鋁箔、錳礦等， 以及各類輔材， 涉及基礎化工和有色金屬等產業。 中游： 電芯封裝、電池系統構建與集成等，涉及各類耗材和電子元器件。下游：終端應用市場，主要包括儲能和低速電動交通工具等。 圖圖 21：鈉離子電池產業鏈結構：鈉離

66、子電池產業鏈結構 數據來源：國泰君安證券研究 3.2. 主要企業：全球已超二十余家，中國企業獨領風騷主要企業：全球已超二十余家，中國企業獨領風騷 國內外的鈉離子電池相關企業都是在2010 年以后成立 （或進入該領域） ，目前全球已有超過 20 家相關企業，主要分布在中國、美國、歐洲以及日本， 大都為初創型企業， 以技術研發和戰略布局為主， 尚未形成規模。 3.2.1. 國內：中科海鈉厚積薄發，寧德時代先聲奪人國內：中科海鈉厚積薄發，寧德時代先聲奪人 我國的鈉離子電池研究和產業化世界領先，國內鈉離子電池企業可分為我國的鈉離子電池研究和產業化世界領先，國內鈉離子電池企業可分為兩類：一類是科研院所自

67、研技術轉化創建的初創企業，以中科海鈉為代兩類：一類是科研院所自研技術轉化創建的初創企業，以中科海鈉為代表；另一類是鋰離子電池成熟企業，切入鈉離子電池賽道參與競爭，以表；另一類是鋰離子電池成熟企業，切入鈉離子電池賽道參與競爭，以寧德時代為代表。寧德時代為代表。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 22 of 30 中科海鈉成立于 2017 年，是國內首家專注鈉離子電池開發與制造的高新技術企業， 由中國科學院物理研究所孵化， 擁有陳立泉院士、胡勇勝研究員帶領的研發團隊，歷經 10 余年探索與積累，是少數擁有鈉離子電池全領域核心專利技術的電池企

68、業之一，已推出多個示范項目，并開建首條 1GWh 規模產線。作為中科院物理所孵化的作為中科院物理所孵化的科技企業，中科海鈉創新能力強勁，掌握從科技企業，中科海鈉創新能力強勁，掌握從活性材料的基礎研發到活性材料的基礎研發到放大生產、從材料到電芯、從單體電池到電池模塊、從電池組件到放大生產、從材料到電芯、從單體電池到電池模塊、從電池組件到應用端的全領域技術。應用端的全領域技術。 鈉創新能源成立于 2018 年，由上海電化學能源器件工程技術研究中心、上海紫劍化工科技有限公司和浙江醫藥股份有限公司共同發起，帶頭人為上海交大馬紫峰教授及其學生車海英。2021 年，公司完成了百噸級前驅體和正極材料合作生產

69、基地，目前正在建設萬噸級正極材料生產線。鈉創新能源的產品覆蓋了鈉離子電池全產業鏈，鈉創新能源的產品覆蓋了鈉離子電池全產業鏈，對電池材料的關注度較高，尤其在正極材料和電解液方面具有比較對電池材料的關注度較高，尤其在正極材料和電解液方面具有比較優勢，已經具備量產能力。優勢，已經具備量產能力。 寧德時代成立于 2011 年，2018 年在創業板上市，是全球領先的鋰離子電池研發制造公司,專注于新能源汽車動力電池系統、 儲能系統的研發、 生產和銷售， 核心技術包括在動力和儲能電池領域， 材料、電芯、電池系統、電池回收二次利用等全產業鏈研發及制造能力。2021 年 7 月，公司正式推出其第一代鈉離子電池。

70、 作為鋰離子電池作為鋰離子電池行業龍頭，寧德時代具有強大的資本優勢、上下游整合能力行業龍頭，寧德時代具有強大的資本優勢、上下游整合能力和技術和技術積累，有利于快速切入與鋰離子電池工藝相似的鈉離子電池賽道。積累，有利于快速切入與鋰離子電池工藝相似的鈉離子電池賽道。 湖南立方新能源成立于 2013 年， 主要從事鋰鈉電池研發生產銷售。公司經過 6 年研發已具備鈉電量產能力， 包括普魯士藍、 聚陰離子、層狀氧化物，其中層狀氧化物是主要路線。2021 年，全資子公司鈉方新能源成立，開展鈉電動力儲能業務。2022 年 4 月，公司宣布其第一代鈉離子電池產品進入量產。湖南立方是國內第三家宣布鈉離湖南立方是

71、國內第三家宣布鈉離子電池量產的公司，具有一定的核心技術積累，結合其鋰離子電池子電池量產的公司，具有一定的核心技術積累，結合其鋰離子電池制造生產經驗和產業資源，有望在近兩年內快速實現量產。制造生產經驗和產業資源，有望在近兩年內快速實現量產。 賁安能源成立于 2017 年，是一家主要從事水系鈉離子電池研發和生產的高科技跨國企業。公司在新加坡、中國及美國設有全球研發中心，開展水系鈉離子電池的材料、電芯和結構的研發；在中國、美國及澳大利亞設有區域公司，負責電池材料的生產制造以及區域市場業務。公司專注于固定式儲能應用領域，產品具有本征安全性公司專注于固定式儲能應用領域，產品具有本征安全性高、環保無毒的特

72、點，特別適用于人口密集的城市區域儲能電站，高、環保無毒的特點，特別適用于人口密集的城市區域儲能電站，同時適用于室內環境布置；也適合長時間浮充運行，可廣泛應用于同時適用于室內環境布置；也適合長時間浮充運行，可廣泛應用于工業備電系統。工業備電系統。 其他涉足鈉離子電池研發制造的國內企業還有星空鈉電、鵬輝能源、欣旺達、漢行科技、眾鈉能源等。此外，長城企業、長安企業、廣汽集團也都有相應研發布局。不同企業選擇的電極材料體系各不相同，技術路線各有優缺點，可持續關注其后續研發和生產情況。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 23 of 30 表表 7：

73、國內部分鈉離子電池相關企業：國內部分鈉離子電池相關企業 公司公司 材料體系材料體系 電池性能電池性能 產業動態產業動態 中科海納中科海納 正極： 銅鐵錳層狀氧化物 負極：無煙煤軟碳 電解液：有機 能量密度：145 Wh/kg 工作電壓：3.2V 工作溫度：-4080 循環次數： 4500 周83%（2C/2C） 倍率性能：5C 容量1C 容量的 90% 1、 1MWh 鈉離子電池儲能系統正式投運 （2021） 2、 推出全球首個 100 kWh 鈉離子電池儲能電站（2019） 3、與華陽股份合作，共建年產能 2000 噸 （0.8 GWh） 的鈉離子正/負極材料生產線 （2021 年） ，20

74、22 年投產，2023 年擴產至 10 GWh。 寧德時代寧德時代 正極：普魯士白 負極：硬碳 電解液：有機 能量密度：160 Wh/kg 工作溫度：-20環境下保持 90%放電率 循環次數：3000 次 倍率性能：快充 15 分鐘達80%以上 1、AB 電池解決方案，實現鈉離子電池與鋰離子電池集成混合共用，通過 BMS 協同管理。助力儲能、電動車、電動化+智能化集成應用。 鈉創新能鈉創新能源源 正極：鐵基層狀氧化物、磷酸釩鈉 負極：硬碳 電解液：有機 能量密度：130-160 Wh/kg 工作溫度：-4055 循環次數：5000 次 1、 與愛瑪科技聯合發布全球首批鈉離子電池驅動雙輪電動車（

75、2021） 2、全球首套鈉離子電池-甲醇重整制氫-燃料電池綜合系統（2021） 3、預計 2022 年年產 8 萬噸正極材料生產線投產 湖南立方湖南立方 正極：層狀氧化物 負極：硬碳 電解液：有機 能量密度：140Wh/kg 工作溫度：-20 度 0.2C 可放電 88 循環次數：2000 次 倍率性能：3C 充放電 15分鐘充放電 80% 1、發布第一代鈉離子電池產品，先用于儲能、兩輪、 大巴和 A級車以下價格敏感車上。（2022） 2、制備 5Ah 軟包層狀氧化物鈉離子電池，能量密度 130wh/kg。動力儲能業務對應子公司湖南鈉方新能源于 11 月成立，預計 22 年實現收入 2.5 億

76、。 （2021） 賁安能源賁安能源 正極：普魯士藍 負極：鈦酸鹽 電解液：水系 循環次數：10000 次 1、下屬中科賽諾與 上?？睖y設計 院簽署2.5MW/6MWh 水系鈉鹽電池儲能系統供貨協議；2GWh 規模鈉離子儲能材料產業基地建設在貴州正式啟動；中標海外 20MWh 水系鈉鹽電 池 供 貨 合 同 ； 泰 國 電 力 皇 室 工 廠60KW/150KWh 光儲一體化示范項目； （2022） 2、開展 6MWh 水系鈉鹽電池儲能系統-內蒙烏蘭察布風光儲一體化基地示范項目（2021） 3、 與富士電機合作， 在海外某電力公司全球高安全電池項目中標， 安裝 1600 套 BAP1 系列產品（

77、400 個變電站） ，穩定運行。 （2020） 4、獲軟銀中國資本 A 輪融資。 （2017） 星空鈉電星空鈉電 正極：普魯士藍 負極：硬碳 循環性能： 循環 1000 次后容量保持率達 94.6% 1、 鈉離子電池進入量產， 是世界首條鈉離子電池生產線（2019） 2、已經獲得國網遼寧綜合能源的百億訂單（2019） 數據來源：公司官網、國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 24 of 30 3.2.2. 國外：大多數為初創企業，規模小而前瞻性強國外：大多數為初創企業，規模小而前瞻性強 國外的鈉離子電池企業主要分布歐美和日

78、本等發達國家，各種材料體系國外的鈉離子電池企業主要分布歐美和日本等發達國家，各種材料體系和技術路線均有公司采用，這些企業大都創立時間較短且生產規模有限，和技術路線均有公司采用，這些企業大都創立時間較短且生產規模有限，但是技術前瞻性很強。但是技術前瞻性很強。 英國英國 Faradion 公司主推層狀氧化物正極公司主推層狀氧化物正極。公司成立于 2011 年，是全球第一家商品化鈉離子電池企業，目前共擁有 31 項鈉離子電池專利，覆蓋電池材料、電池基礎設施、電池安全與運輸等。公司對產品的成本和能量密度十分重視，最終目標是以鉛酸般的價格提供鋰電般的性能。2021 年底，公司被印度信實新能源太陽能有限公

79、司（RNESL）以 1 億英鎊的價格收購，后者還將投資 2500 萬英鎊作為增長資本，以加速鈉離子電池的商業推廣。 法國法國 Tiamat 公司主推聚陰離子正極。公司主推聚陰離子正極。公司成立于 2017 年，由法國國家科學研究中心 （CNRS） 與多家大學在法國儲能研究項目 （RS2E）的合作研究成果基礎上創立。公司的鈉離子電池采用 NVPF 聚陰離子正極和硬碳負極，主要應用于靜態儲能（電網調頻）和動力汽車（48V 輕度混動汽車， 12V 啟動照明及點火， 快充型電動公交車等） ，目前尚未規?；慨a，預計在 2030 年產能達到 6 GWh。 瑞典瑞典 Altris 公司主推鐵基普魯士藍正極

80、。公司主推鐵基普魯士藍正極。公司成立于 2017 年，是一家專注于鈉離子電池正極材料研發的初創企業，以鐵基普魯士藍為主。公司致力于探索新的合成工藝，研發和生產高質量的普魯士藍正極材料，目前已經具備量產能力，預計 2023 年后正極材料產能將達到 2000 噸/年，對應大約 1 GWh 的鈉離子電池產能。 美國美國 Natron Energy 公司主推水系鈉離子電池。公司主推水系鈉離子電池。公司成立于 2012年，是一家研發生產水系鈉離子電池的企業，主推普魯士藍正極材料。公司高度注重鈉離子電池的安全性，不使用有機溶劑電解質，其產品安全性極高、 循環壽命很長， 功率密度僅略低于鋰離子電池，但能量密

81、度僅與鉛蓄電池相當， 主要面向靜態儲能應用 （數據中心、叉車和電動汽車的快速充電站） 。目前，其鈉離子電池已經初步實現商業化，在加利福尼亞州圣克拉拉運營著一條試點生產線。下一步目標是擴大生產，形成鈉離子電池產業鏈。 表表 8：國外部分鈉離子電池相關企業：國外部分鈉離子電池相關企業 公司公司 材料體系材料體系 電池性能電池性能 產業動態產業動態 英國英國 Faradion 正極： 層狀氧化物 負極：硬碳 電解液：有機 工作電壓：4.3 V 能量密度：155 Wh/kg 工作溫度：-2060 循環次數：2000-4000 次 倍率速率：2C（0.5 h） C/10（10 h） 1、聯合 AceOn

82、 將在尼日利亞建設 1MW 太陽能儲能電站（2023） 2、向印度、澳洲公司供應鈉離子電池分別用于商用車和儲能領域， 預計 2021 年擴產至 1GWh （2020） 3、與捷豹、路虎等企業成立聯盟，研發適用于電氣化車輛的 12V 電池（2018） 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 25 of 30 法國法國 Tiamat 正極： 氟磷酸釩鈉 負極：硬碳 電解液：有機 能量密度：100-120 Wh/kg 循環次數：5000 次保持80% 功率密度：5kW/kg 倍率性能：5 分鐘 1、預計 2030 年達到年產能 6GWh，主要用于低

83、速電動車與靜態儲能。 2、合作 Plastic Omnium 集團開展混合動力汽車鈉離子電池應用測試（2021） 3、與 Oreca，V aleo_Group，MygaleCars 合作研發混合版的基于 48V 鈉離子電池供電的第四方程式單座賽車。 （2021） 瑞典瑞典 Altris 正極：普魯士藍 負極：硬碳 電解液：有機 工作電壓：3.25V 理論容量：160A h/kg 1、以鐵基普魯士藍正極為主。與 Sandvik Materials科技公司簽署了一項協議，將在 Sandvik 設立其首個制造工廠，其名稱為“Ferrum”。Ferrum 工廠，預計 2023 年后正極材料產能將達到

84、2000 噸/年，對應大約 1 GWh 的鈉離子電池產能。 （2022） 美國美國 Natron Energy 正極：普魯士藍 負極：普魯士藍 電解液：水系 能量密度：最高 700 W/L（2 min） 工作溫度：-2040 循環次數：25000 次，循環保持率 90% 倍率性能：快充 8 分鐘（0-99% SOC） 1、 宣布與電池生產商 Clarios International 公司建立戰略合作伙伴關系，以利用 Clarios 公司在密歇根州現有的鋰離子電池 Meadowbrook 工廠的生產設施。2023 年開始量產，年產 600MW 鈉離子電池。（2022） 2、正在籌建位于 Sio

85、n 的工廠，投資 1 億 CHF。隨著供應鏈和工廠協議的簽訂， Natron 的制造能力將在 2022 年增加 200 倍。 3、與 Extreme Power Conversion 合作，推出業界首款用于數據中心的架構體系鈉離子不間斷電源UPS。 （2021） 4、聯合雪佛蘭，開發固定式儲能系統車輛充電站。（2019） 數據來源：公司官網、國泰君安證券研究 4. 未來發展：充分發揮鈉電資源稟賦和比較優勢未來發展：充分發揮鈉電資源稟賦和比較優勢 4.1. 當前問題：材料欠佳、成本偏高、標準未定當前問題：材料欠佳、成本偏高、標準未定 4.1.1. 材料研究有待深入：硬碳機理，性能提升，安全評估材

86、料研究有待深入：硬碳機理，性能提升，安全評估 目前學術界對于硬碳的儲鈉機理尚存諸多爭議，并未完全闡明。目前學術界對于硬碳的儲鈉機理尚存諸多爭議，并未完全闡明。為改善現有硬碳負極首周效率較低等缺陷，必須深入理解其儲鈉的動力學機制，為技術研發提供最根本的理論指導。 現有鈉離子電池的材料性能尚有較大的改良空間?，F有鈉離子電池的材料性能尚有較大的改良空間?？傮w而言，現階段的鈉離子電池的能量密度與理論值存在較大差距，而且其循環性能也需要進一步提升。一方面，需要對活性材料進行不斷改進。另一方面，也需要考慮其整體系統的設計和集成管理。 對鈉離子電池的實際運行安全性需要審慎評估。對鈉離子電池的實際運行安全性需

87、要審慎評估。當前，對鈉離子電池的安全測試實驗是在電芯層面，結果顯示雖安全性較高，但實際運行后的 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 26 of 30 安全性則亟待觀察，不宜盲目樂觀。尤其是普魯士藍正極，其在熱失控情況下會釋放出氫氰酸、氰氣等劇毒氣體。 4.1.2. 成本優勢有待實現：技術研發和規模效應缺一不可成本優勢有待實現：技術研發和規模效應缺一不可 鈉離子電池成本鈉離子電池成本的降低依賴于持續技術迭代對可變成本的削減，以及規的降低依賴于持續技術迭代對可變成本的削減，以及規?；慨a對固定成本的攤薄。?；慨a對固定成本的攤薄。理論上，鈉離

88、子電池的確具有很大的材料成本優勢， 但目前產品的實際總成本在 1 元/Wh 以上， 還高于磷酸鐵鋰，這主要是由于現階段的技術成熟度不夠而且尚未出現規模效應。一方面，電極材料的種類、制造工藝等都未標準化，而前驅體也缺乏穩定可靠的供應鏈，這導致電極材料的良率、一致性偏低，實際成本較高，這只能通過持續的技術探索改進。另一方面，生產設備的價格較高且折舊損耗較大，約占制造成本的 2030%，這只能通過規?；慨a進行攤薄。 4.1.3. 技術標準有待制定：技術標準有待制定：規范市場秩序，促進健康發展規范市場秩序，促進健康發展 鈉離子電池行業需要建立科學的統一標準，以規范企業的生產活動，促鈉離子電池行業需要

89、建立科學的統一標準，以規范企業的生產活動，促進產業健康有序發展。進產業健康有序發展?，F階段，從事鈉離子電池研發生產的廠商的技術路線各不相同，孰優孰劣存在較大爭議。目前，廠商主要是參照鋰離子電池，結合鈉離子電池特性和產業發展情況，制定適合各自企業的標準或產品規范，并以此指導產品設計及制造工藝、確保產品的良率和一致性，這導致了不同企業之間的產品性能和技術水平參差不齊。行業技術標準的統一制定，能起到較好的行業引領作用，是實現規模效應的必要保障。尤其是安全標準，更是約束產品質量的重要依據，也是規范市場秩序和促進產業健康可持續發展的重要手段。 4.2. 技術展望：增強安全性，提高比能量技術展望：增強安全

90、性，提高比能量 4.2.1. 水系鈉離子電池：本征安全的鈉離子電池水系鈉離子電池：本征安全的鈉離子電池 以水溶液電解質替換有機電解質，能從根本上提高鈉離子電池的安全性。以水溶液電解質替換有機電解質，能從根本上提高鈉離子電池的安全性。當前的鈉離子電池延續了鋰離子電池的有機電解液體系，因此無法從根本上規避爆燃風險，若將其替換為水溶液，不僅能大大提高安全性，還能簡化生產工藝，同時降低生產過程中的環境污染。目前人們已經報道了大量的水系鈉離子電池體系方案，其中普魯士藍體系的循環性能最佳，已經開始產業化嘗試，代表性企業有 Natron Energy、賁安能源等。長期來看， 水系鈉離子電池是一個非常有前景的

91、方向， 尤其適用于儲能領域。 圖圖 22：水系鈉離子電池：水系鈉離子電池 數據來源：Natron Energy 官網 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 27 of 30 4.2.2. 固態鈉離子電池：高能量密度鈉離子電池固態鈉離子電池：高能量密度鈉離子電池 以固態電解質材料替換液態有機電解質，能夠制造出固態鈉離子電池。以固態電解質材料替換液態有機電解質，能夠制造出固態鈉離子電池。由于避免了易燃易爆的有機溶劑，電池的安全性得到了實質性提升，并且大大拓寬了電化學窗口，使得高電勢正極材料和金屬鈉負極的使用成為可能，繼而大幅提升全電池能量密度。

92、此外，由于正負極之間有剛性的固態電解質阻隔，因而不再需要單獨設置隔膜，再配合雙極性電極工藝，電池的系統能量密度還能進一步提升。此類材料目前面臨室溫電導率較低、界面阻抗很大等難題，其產業化尚需時日。 圖圖 23：固態鈉離子電池不再需要隔膜固態鈉離子電池不再需要隔膜 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 4.2.3. 多客體共嵌負極：石墨作為普適性負極多客體共嵌負極：石墨作為普適性負極 石墨負極在石墨負極在“多客體共嵌反應多客體共嵌反應”中同樣可以實現絡合鈉離子的有效嵌脫。中同樣可以實現絡合鈉離子的有效嵌脫。由于鈉離子-石墨嵌入反應的 G0， 因此鈉離子在碳酸酯類溶劑中難以對石墨層間進行有效嵌脫，

93、故而難以使用石墨負極。事實上，在醚類溶劑中，鈉離子與醚氧原子形成配位鍵，能以配位離子的形式共同嵌入石墨層間。這種“多客體共嵌反應”具有重要的啟發意義。一方面，這意味著石墨負極也可能作為鈉離子電池負極，從而與鋰離子電池共用材料產線，有利于規?；党杀?。另一方面，這為設計新一代多電荷離子電池提供了可能性。但是，醚類電解液的穩定性偏弱，易與正極發生反應，有待進一步深入研究。 圖圖 24：多：多客體共嵌入反應客體共嵌入反應 數據來源：Chemical Society Reviews 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 28 of 30 5. 投資

94、投資建議建議 目前鈉離子電池的技術成熟度尚不及鋰離子電池，處于導入期向成長期過渡階段，尚未形成產業規模，多種技術并行發展，且技術壁壘較高。我們認為在碳酸鋰價格居高不下的背景下，鈉離子電池的成本優勢將更為顯著，同時我們看到隨著新能源裝機規模帶來的儲能需求以及海外戶用儲能的發展，鈉離子電池的成長空間將進一步打開。目前來看電池、正極、負極等核心材料國內產業鏈均有相關企業布局。 表表 9：國內企業加快鈉離子產業鏈布局國內企業加快鈉離子產業鏈布局 代碼 公司 環節 布局 300750 寧德時代 電池 開發出第一代商業鈉離子電池，預計 2023年將形成基本產業鏈 600348 華陽股份 電池、負極 間接有

95、中科海鈉 1.66%股份，共建年產能 2000噸（0.8 GWh）正/負極材料生產線，2022年投產， 2023年將擴產至 10 GWh 600216 浙江醫藥 電池、正極 持有鈉創新能源 40%股份，投資 15億建立鐵酸鈉正極產線，預計2022年年產 8萬噸。 688707 振華新材 正極 層狀氧化物路線，公司鈉電正極材料具有高壓實密度、高容量、低 pH 值和低游離鈉的特性，能有效提升鈉電池能量密度、穩定性及一致性，降低電池產氣鼓脹的風險。目前處于送樣階段，已得到部分下游客戶的認可，且新擴產線與鈉電正極兼容。 688005 容百科技 正極 具備鈉電正極材料的噸級生產能力， 正在配合下游客戶規

96、劃開發。 835185 貝特瑞 負極 已實現硬碳和軟碳負極量產 002709 天賜材料 電解液 已有六氟磷酸鈉量產技術，正在規劃產能。 002407 多氟多 電解液 正在開發 NaFSI 產品。 603876 鼎勝新材 鋁箔 2021年底電池箔產能 9.4萬噸/年， 預計 2022年產能將達 15萬噸；與寧德時代簽訂 4年的框架協議，供貨量合計 51.2萬噸。 數據來源：Wind，國泰君安證券研究 我們認為在鈉離子電池產業化的過程中，材料和相關電池企業都將充分受益：1）電池企業：目前來看國內上市公司層面寧德時代進展較快，同時中科海鈉、鈉創新能源兩家依靠校企合作的企業也同樣取得不錯進展；2）材料

97、層面一方面是負極集流體采用鋁箔使得鋁箔使用量翻倍，以及正極方面看好布局金屬層狀氧化物的材料企業。推薦寧德時代、振華新材、鼎勝新材、貝特瑞、容百科技，受益標的：華陽股份、浙江醫藥、多氟多。 表表 9：投資建議一覽：投資建議一覽 代碼 公司 收盤價 EPS PE 評級 2022.06.21 2022E 2023E 2024E 2022E 2023E 2024E 300750 寧德時代 507.85 9.18 16.69 25.19 44.61 24.53 16.25 增持 600348 華陽股份 12.39 2.20 2.39 2.54 5.62 5.19 4.87 - 600216 浙江醫藥 1

98、3.52 1.38 1.67 1.98 9.77 8.09 6.84 - 688707 振華新材 72.33 2.36 3.11 3.90 20.18 15.33 12.23 增持 688005 容百科技 119.40 4.17 6.05 - 29.79 20.54 - 增持 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 29 of 30 835185 貝特瑞 82.80 3.59 4.74 6.22 16.72 12.68 9.66 增持 002407 多氟多 40.26 2.43 2.94 - 16.55 13.71 - - 603876 鼎勝

99、新材 40.53 1.66 2.13 - 21.45 16.76 - 增持 備注：華陽股份、浙江醫藥、多氟多盈利預測來自于 Wind 一致預期 數據來源：Wind、國泰君安證券研究 6. 風險提示風險提示 產品降本速率不及預期。產品降本速率不及預期。雖然鈉離子電池具有理論低成本的優勢，但目前尚未實現。如果未來技術進步和市場規模的發展速率不及預期，則會導致鈉離子電池產品的降本速率不及預期，這將極大地拖累該產業發展。 產業鏈形成不及預期。產業鏈形成不及預期。鈉離子電池的產業鏈形成需要上下游企業的合作，而非純技術因素。目前，促使鈉離子電池快速發展的重要外因是碳酸鋰價格的高企。如果未來鋰價回落至相對較

100、低水平，而在此之前鈉離子電池的產業鏈仍未完善，那么將該產業可能面臨發展后勁不足的問題。 實用安全性不及預期。實用安全性不及預期。目前對于鈉離子電池安全性的研究大都基于實驗室層面， 在真正進入實用化后， 可能面臨與鋰離子電池相似的安全問題，而安全事故所帶來的負面影響會嚴重阻礙鈉離子電池產品的競爭力以及產業發展。 其他儲能技術的威脅。其他儲能技術的威脅。 新型儲能技術除鈉離子電池以外， 還有鉛炭電池、液流電池等等， 而且技術迭代迅猛， 因此鈉離子電池也面臨很大的挑戰。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 30 of 30 本公司具有中國證監會

101、核準本公司具有中國證監會核準的證券投資的證券投資咨詢咨詢業務資格業務資格 分析師聲明分析師聲明 作者具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格或相當的專業勝任能力，保證報告所采用的數據均來自合規渠道，分析邏輯基于作者的職業理解，本報告清晰準確地反映了作者的研究觀點，力求獨立、客觀和公正，結論不受任何第三方的授意或影響，特此聲明。 免責聲明免責聲明 本報告僅供國泰君安證券股份有限公司（以下簡稱“本公司”）的客戶使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告僅在相關法律許可的情況下發放，并僅為提供信息而發放，概不構成任何廣告。 本報告的信息來源于已公開的資料，本公司對該等信息

102、的準確性、完整性或可靠性不作任何保證。本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷，本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可升可跌。過往表現不應作為日后的表現依據。在不同時期，本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息保持在最新狀態。同時，本公司對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改，投資者應當自行關注相應的更新或修改。 本報告中所指的投資及服務可能不適合個別客戶，不構成客戶私人咨詢建議。在任何情況下，本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的投資建議。在任何情況下，本公司、本公司員工或者關聯機構不承諾投資者一定獲利

103、，不與投資者分享投資收益，也不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。投資者務必注意，其據此做出的任何投資決策與本公司、本公司員工或者關聯機構無關。 本公司利用信息隔離墻控制內部一個或多個領域、部門或關聯機構之間的信息流動。因此，投資者應注意，在法律許可的情況下，本公司及其所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券或期權并進行證券或期權交易，也可能為這些公司提供或者爭取提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等相關服務。在法律許可的情況下，本公司的員工可能擔任本報告所提到的公司的董事。 市場有風險，投資需謹慎。投資者不應將本報告作為作出投資決策的唯一參考因素，亦不應認為本

104、報告可以取代自己的判斷。在決定投資前，如有需要，投資者務必向專業人士咨詢并謹慎決策。 本報告版權僅為本公司所有，未經書面許可，任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發表或引用。如征得本公司同意進行引用、刊發的，需在允許的范圍內使用，并注明出處為“國泰君安證券研究”，且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。 若本公司以外的其他機構（以下簡稱“該機構”）發送本報告，則由該機構獨自為此發送行為負責。通過此途徑獲得本報告的投資者應自行聯系該機構以要求獲悉更詳細信息或進而交易本報告中提及的證券。本報告不構成本公司向該機構之客戶提供的投資建議， 本公司、 本公司員工或者關聯機構亦不為該機構之客

105、戶因使用本報告或報告所載內容引起的任何損失承擔任何責任。 評級說明評級說明 評級評級 說明說明 1.1.投資建議的比較標準投資建議的比較標準 投資評級分為股票評級和行業評級。 以報告發布后的 12 個月內的市場表現為比較標準，報告發布日后的 12 個月內的公司股價 （或行業指數） 的漲跌幅相對同期的滬深 300 指數漲跌幅為基準。 股票投資評級股票投資評級 增持 相對滬深 300 指數漲幅 15%以上 謹慎增持 相對滬深 300 指數漲幅介于 5%15%之間 中性 相對滬深 300 指數漲幅介于-5%5% 減持 相對滬深 300 指數下跌 5%以上 2.2.投資建議的評級標準投資建議的評級標準

106、 報告發布日后的 12 個月內的公司股價（或行業指數） 的漲跌幅相對同期的滬深300 指數的漲跌幅。 行業投資評級行業投資評級 增持 明顯強于滬深 300 指數 中性 基本與滬深 300 指數持平 減持 明顯弱于滬深 300 指數 國泰君安證券研究國泰君安證券研究所所 上海上海 深圳深圳 北京北京 地址 上海市靜安區新閘路 669 號博華廣場20 層 深圳市福田區益田路 6009 號新世界商務中心 34 層 北京市西城區金融大街甲 9 號 金融街中心南樓 18 層 郵編 200041 518026 100032 電話 （021）38676666 （0755）23976888 （010）83939888 E-mail：