钠离子电池行业深度研究报告：钠电池从0到1征程开启，推动电池空间第三次跃迁

钠电池从0到1征程开启，推动电池空间第三次跃迁 钠离子电池行业深度研究报告 太平洋证券研究院新能源团队 首席刘强执业资格证书登记编号：S1190522080001 分析师张方一执业资格证书登记编号：S11905220700012022年10月10日 报告摘要 1.从本质上看，钠离子电池具备性能和成本优势，适用于储能、A00、两轮车等场景。 性能方面，钠离子电池具备更优的安全性、放电性和工作温度区间。成本方面，由于钠资源储备丰富，正极上游材料价格低廉且稳定，以及钠离子电池正负极集流体均可使用价格便宜的铝箔，钠离子电池具备显著的成本优势。性能和成本的双重优势使钠电池贴合储能、A00、两轮车等对能量密度要求较低且价格敏感的场景。 2.从空间上看，电池第三次跃迁已经开始（储能市场高增+两轮车升级趋势），钠电池未来发展空间广阔。 储能方面，我们预计未来表前侧储能和用户侧储能市场景气度将迅速增长，到2025年储能市场新增装机量预计将超300GWh。钠离子电池成本下降空间大，使其有望显著改善大储能的收益率，并在大储能领域快速渗透。我们预计2025年，中性/乐观情况下，钠电池在储能领域的渗透率有望提升至6%/13%，在两轮电动车领域渗透率有望提升至20%/40%，预计全球钠电池总需求量有望超过30/70GWh。 3.从产业链看，钠电池各环节加速落地，从0到1的过程加快推进。 目前钠电池暂无大批商业化应用，但由于有锂电池成熟产业链为基础，钠电池从0到1的过程将加快推进。2022年三季度中科海纳和华阳股份GWh级别产能已经实现投产，新兴企业维科技术、传艺科技等+锂电企业宁德时代、多氟多等有望2023年实现GWh级的产能投产，正极、负极、电解液等钠电池材料产能也有望于2023年集中投产，钠电池产业化元年已经开启。 4.重视钠电池中长期机会，从弹性、确定性、主产业链三个维度看未来投资趋势： 1）从弹性角度看，电池、正极、负极等环节面临变革性机会，新公司进入有望改变竞争格局：传艺科技、维科技术等电池新公司，美联新材、华阳股份等正负极新公司受益。2）从确定性角度看，铝箔等环节需求量具有倍增效应（正负极都用铝箔）：鼎胜新材、万顺新材等受益。3）从主产业链看，锂电池产业链创新型公司有望拓展较好第二增长曲线，受益标的包括：容百科技、振华新材、当升科技、贝特瑞、杉杉股份等正负极公司；宁德时代、鹏辉能源、派能科技等电池公司；多氟多、天赐材料、永太科技等电解液产业链公司；恩捷股份、星源材质、中材科技等隔膜公司。 5.风险提示：技术进步不及预期、下游需求不及预期、市场竞争加剧。 目录 Contents 1 钠电池与锂电池同源，具备性能和成本优势 2 应用场景成熟及钠电池技术突破，钠电池发展到达0-1关键时间点 3 多场景发力：储能+两轮车+动力，推动电池空间第三次跃迁（再次十倍级别增长） 4 产业链各环节加速落地，重视中长期趋势性机会 5 风险提示 1.1 与锂电池工作原理相似，拥有独特性能优势 钠离子电池与锂离子电池工作原理类似，也是一种依靠离子在正负电极之间往返嵌入和脱出的摇椅式二次电池。 钠离子电池具备更优的安全性、放电性和工作温度区间。钠电池在放电的时候可以放电到0伏，不存在锂电池同情况下面临的安全问题；同浓度的钠盐电解液比锂盐电解液离子导电率更高，这决定了钠离子电池具有更优秀的快充性能；钠离子电池低温性能更优异，在-20℃低温环境中，也拥有88%以上的放电保持率。 钠离子电池能量密度指标已具备经济性。中科海纳、宁德时代等龙头研发的钠离子电池能量密度已经达到140-160Wh/kg水平。相较而言，磷酸铁锂电芯单体的能量密度在180Wh/kg左右。钠离子电池的能量密度接近磷酸铁锂水平，在对质量和能量密度不十分敏感的储能、低速车、两轮车等领域已经能够满足要求。 图1：钠离子电池是一种摇椅式二级电池 图2：钠离子电池具备更优的安全性、放电性和工作温度区间 三元锂电池磷酸铁锂电池钠离子电池（现状水平） 质量能量密度 放电性能 安全性 体积能量密度 循环寿命 资料来源：《钠离子电池工作原理及关键电极材料研究进展》，太平洋研究院整理 工作温度区间 资料来源：WoodMakenzie，太平洋研究院整理 1.2 成本下降空间大，具备更高经济性 钠资源储备丰富，正极上游材料价格低廉且稳定 相比锂资源，钠资源非常丰富，地壳中钠是锂的423倍。钠资源更高的丰度保证了正极材料上游原材料价格的低廉。目前碳酸钠价格在0.3万元/吨左右，显著低于目前的碳酸锂的价格（50万元/吨左右）。 图3：钠电池正极、集流体成本优势显著 13% 4% 43% 32% 100% 90% 80% 钠离子电池正负极集流体均可使用价格便宜的铝箔 相较于锂元素，钠离子和铝在低电位下不易发生合金化反应。这使得钠离子电池的负极集流体可替换为成本更具有优势的铝箔（当前铝价1.8万元/吨、铜价6.3元/吨）。 与锂电池生产流程相似，可共用产线 钠电池和锂电池均为摇椅式二次电池，并且两者在化学反应中具有相似的性质。结构的高度相似决定了两者的生产流程和产线接近，未来可共用产线，降低产线建设成本。 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 钠离子电池 锂离子电池（LFP） 正极负极电解液隔膜集流体其它装配物料 资料来源：《钠离子科学与技术》，太平洋研究院整理 目录 Contents 1 钠电池与锂电池同源，具备性能和成本优势 2 应用场景成熟及钠电池技术突破，钠电池发展到达0-1关键时间点 3 多场景发力：储能+两轮车+动力，推动电池空间第三次跃迁（再次十倍级别增长） 4 产业链各环节加速落地，重视中长期趋势性机会 5 风险提示 2.1 十年积累，应用场景成熟及主材技术突破，到达0-1关键时间点 研发史复盘：能量密度低未受重视，2022年是钠电池产业化0-1质变的关键节点。 钠离子电池的研究工作在20世纪70-80年代和锂离子电池同时期萌芽。但负极材料嵌钠能力较弱、钠电池能量密度较低成为钠离子电池商业化的瓶颈。从研究论文上看，2010年以后文献数量近似于锂离子电池在1995年前的状态。2020年以后受锂资源的供需紧张刺激以及储能发展的带动，钠离子电池凭借成本优势重视度不断提升，叠加技术不断创新，国内外各企业开始进行GWh级产能规划，预计规划产能将集中在2023-2024年投产。 图4：钠电池逐渐受到重视，从零到一征程开启 800 700 80 预测：储能、两轮车、动力 等关键应用场景空间潜力大，70 600 500 400 300 200 100 0 钠离子电池的研究工作在20世纪70-80年代和锂离子电池同时期萌芽。但 负极材料嵌钠能力较弱，和能量密度较低成为钠离子电池商业化的瓶颈。便携式电子产品爆发，1990年代起锂电池率先找到应用场景开跑，钠电池被“雪藏”。 2010年以后，二次电池需求扩大，钠电池重回研究热点关注范围。十年积累，关键技术逐渐突破。 钠离子电池凭借成本优势快60 速找到市场切入点。 50 40 高锂价刺激替代方案需求； 储能关键场景爆发。需求30 拉力+技术推力结合，20 2022成为钠离子电池产业 化0-1的关键点。10 0 1980s20082009201020112012201320142015201620172018201920202021 2022 2023202420252026 数据来源：CNKI、太平洋研究院整理 CNKI新发表文献：“钠离子”（左轴） 需求预测（GWh（）右轴） 2.2 驱动因素：电动车爆发推动锂价飙涨，钠电池低成本受到关注 电动车的快速渗透对上游锂材料价格产生了显著的拉动作用，构成钠离子历史机遇的第一个推手。根据国际能源署统计，全球纯电小汽车渗透率从2016年的0.87%快速提升至2021年的8.7%。过去五年，全球纯电小汽车渗透率增长9倍，这导致上游电池锂盐的需求快速增长；并且受到全球疫情对于供应链的打击，以及各国对于稀有金属锂的管控，锂资源扩产周期大幅长于下游扩产速度，锂盐价格上涨显著。截至2022年9月29日，碳酸锂/氢氧化锂价格分别较2022年年初上涨80.41%/117.67%。 锂的供需紧张刺激新电池方案，具备成本优势的钠离子电池得到较好的发展契机。从中长期来看，锂资源供需错配和锂价高涨仍有维持的可能。更多的资本和企业开始重视或者布局对钠离子电池产业链，以寻求锂之外的另一稳定高效的能源来源；同时国家在政策层面明确鼓励发展钠电池，钠电池在新技术中顺位优先。 政策时间政策名称政策内容 表1：钠电池发展受政策支持 2022/7/14《工业和信息化部办公厅关于印发2022年第二批行 业标准制修订和外文版项目计划的通知》 2022/6/1国家发展改革委、国家能源局等9部门联合印发《“ 十四五”可再生能源发展规划》 国家能源局和科学技术部印发《“十四五”能源领域 计划表中指出推荐制定基础的标准化钠离子电池符号，命名，术语以及词汇，项目周期为24个月。 加强可再生能源前沿技术和核心技术装备攻关。加强前瞻性研究，加快可再生能源前沿性、颠覆性开发利用技术攻关。˙重点开展…，研发储备钠离子电池、液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等高能量密度储能技术。推进大容量风电机组创新突破 在储能技术方面，研发长寿命、低成本、高安全……等研究，研发钠离子电池、液 2022/4/2 2022/3/22 科技创新规划》 发改委、能源局印发的关于《“十四五”新型储能发展实施方案》 态金属电池、钠硫电池、固态锂离子电池、储能型锂硫电池、水系电池等新一代高 性能储能技术 开展钠离子电池、新型锂离子电池、铅炭电池、液流电池、压缩空气、氢（氨）储能、热（冷）储能等关键核心技术、装备和集成优化设计研究；集中攻关……新一代高能量密度储能技术。 资料来源：工信部官网、国家发改委官网、国家能源局官网，太平洋研究院整理 2.3 驱动因素：性能特性和储能适配，显著提升大储收益率 市场快速响应顶层规划+清洁能源刚性需求，储能规模有望快速放大。2022年6月，伴随《南方区域新型储能并网与辅助服务管理实施细则》等对《“十四五”新型储能发展实施方案》顶层规划的落实，风光发电的进一步持续成长和储能的配套渗透率提升已是明确的趋势。 钠离子电池高度匹配储能需求，成本优势使其有望显著改善大储能的收益率，并在大储能领域快速渗透。电化学储能技术具有高转化效率、组装灵活、成本下降迅速等优点。在海外市场，分布式储能系统已经初步具备商业化应用的条件。在大规模的电力储能应用方面，目前电化学储能技术还需要满足各项技术指标和成本要求。其中，高安全性、低成本、长寿命、环保是全球储能技术发展的核心目标。 图5：2011-2021中国电化学储能新增装机量快速增长图6：中国电化学储能累计装机量占比持续提升 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 600% 500% 400% 300% 200% 100% 0% -100% -200% 100% 95% 90% 85% 80% 75% 2016 2017 2018 2019 2020 2021 20112012201320142015201620172018201920202021 抽水储能电化学储能其他 新增装机规模（MW）（左轴） 资料来源：CNESA，太平洋研究院整理 新增装机增速（右轴） 资料来源：CNESA，太平洋研究院整理 目录 Contents 1 钠电池与锂电池同源，具备性能和成本优势 2 应用场景成熟及钠电池技术突破，钠电池发展到达0-1关键时间点 3 多场景发力：储能+两轮车+动力，推动电池空间第三次跃迁（再次十倍级别增长） 4 产业链各环节加速落地，重视中长期趋势性机会 5 风险提示 3.1 钠电池推动