钠电池材料系列之二：正极材料量产在即，三大线路齐头并进

基础化工 行业研究/深度报告 钠电池材料系列之二：正极材料量产在即，三大线路齐头并进 主要观点： 15% 4% -6%11/212/225/228/22 17% 27% 38% 报告日期：2022-11-28 行业评级：增持 行业指数与沪深300走势比较 - - - 基础化工沪深300 分析师：王强峰 执业证书号：S0010522110002电话：13621792701 邮箱：wangqf@hazq.com 联系人：刘天文 执业证书号：S0010122070031电话：18811321533 邮箱：liutw@hazq.com 相关报告 1.【华安化工&新材料】新宙邦：三季度业绩符合预期，电解液一体化布局加速2022-10-31 2.【华安化工&新材料】信德新材：锂电负极包覆材料行业领先者2022-10-27 3.【华安化工&新材料】钠电行业乘风而起，碳基负极未来可期2022- 10-19 钠电池从0到1，正极材料2026年需求有望超30万吨 2026年全球钠电池正极材料需求有望超过30万吨。由于钠离子电 池不断实现技术突破，综合性能不断提升，叠加碳酸锂价格处于高 位，钠离子电池成本优势凸显，其产业化进程正在加速推进，2023年有望成为钠离子电池放量的元年。我们预计2026年全球钠离子电池需求将达到123.7GWh，正极材料作为钠电池核心材料之一，成本占比高达26%，2026年全球需求有望超30万吨，未来三年复合增速超200%。 钠电池正极材料层状氧化物路线有望率先实现产业化。材料选择方 面，钠离子电池正极材料路径多样，主要包括层状氧化物、普鲁士 蓝类和聚阴离子型化合物。其中，层状氧化物材料凭借优异的综合性能以及与锂电正极工艺设备的高兼容性有望率先实现产业化，普鲁士蓝类化合物和聚阴离子化合物也有望实现技术突破，打开新的成长空间。 层状氧化物：综合性能优异，产业化基础齐备 层状氧化物正极材料综合性能优异，工艺与设备逐步成熟。性能方 面，得益于层状氧化物的特殊结构，其克容量和压实密度分别能达到100-170mAh/g和3.0-4.0cm3/g，优于普鲁士类化合物和聚阴离子化合物。工艺与设备方面，钠电层状正极与锂电三元正极高度兼容，能借鉴锂电池三元正极材料的发展经验，因此钠电层状正极的短板正在被不断补齐，具备大规模应用基础。 国内多数企业开始布局层状氧化体系正极材料。目前，全国主流企 业均在加速布局钠离子电池层状氧化物正极材料，大部分企业已经完成了从小试到中试的过程，预计在接下来的两年将陆续有新增产能的建设与投产。成本方面，由于各企业选择的层状氧化物体系存在差异，元素掺杂也不尽相同，因此各企业的层状正极成本差异较大。根据各企业公布的专利，结合当前主要原材料的市场价格，我们计算得出中科海纳Na-Cu-Fe-Mn系层状氧化物正极材料理论原材料成本最低仅1.83万元/吨（按照分子式进行理论计算，不计损耗，不包括加工费用等），相比其他体系层状氧化物正极和锂离子电池三元正极具备成本优势，有望率先应用。 普鲁士蓝类化合物：原材料充足，结晶水问题是关键 普鲁士蓝类化合物原料充足且具有成本优势。普鲁士蓝类化合物由 于具有较大的金属离子通道，可实现Na+的快速嵌入和脱嵌而不发生晶格畸变，可在室温温和条件下制备以及材料安全无毒和成本低等诸多优点而被视为钠离子电池正极材料的理想选项之一。性能方面，由于普鲁士蓝类化合物一般有两个不同的氧化还原活性中心，因此普鲁士蓝类化合物在充放电过程中能实现2个Na+的可逆脱 嵌，其理论充放电比容量可达到170mAh/g。成本方面，以宁德时代Na1.768Mn[Fe(CN)6]0.942·2.132H2O为例，根据当前主要原材料的市场价格，其理论原材料成本约1.50万元/吨（按照分子式进行理论计算，不计损耗，不包括加工费用等，未考虑络合剂柠檬酸），远低于锂电池磷酸铁锂和三元正极。原材料方面，普鲁士蓝上游原材料以氰化钠和二价锰材料为主，这两种原材料产能充足，为普鲁士蓝材料大规模产业化提供保障。 普鲁士蓝类正极材料加速应用开发，性能及稳定性有望逐步提升。 目前，普鲁士蓝正极材料面临的主要问题是材料的结晶完整性问题和结晶水问题，以宁德时代为首的企业也在加速研究进度，通过改进工艺、元素掺杂、表面包覆等多种途径助力普鲁士蓝类材料性能提升，未来行业有望加速发展。 聚阴离子化合物：钒系成本高，硫酸盐系是未来重点发展方向 含钒聚阴离子材料具有高能量密度、高功率密度、高稳定性优势。 聚阴离子化合物种类多样，高的氧化还原电位和稳定的结构赋予材料优异的综合性能，其中含钒聚阴离子材料（NVPF）结构性能优异，具有能量密度高、功率密度高、稳定性好等潜在优点，是目前性能最接近实际应用的聚阴离子材料。但是，与其他聚阴离子材料一样，含钒聚阴离子材料的电子导电率极低，仅仅10−12S/cm。未经修饰的NVPF材料即使在低电流密度下仍然难以获得高比容量，同时，由于制备方法不当等带来的体相电子和离子传递阻力较大等缺陷，限制了材料的实际比容量、倍率性能及稳定性，阻碍了该材料的实际应用。由于原材料五氧化二钒价格较高，导致单吨Na3V2(PO4)2F3理论原材料成本高达5.74万元/吨（按照分子式进行理论计算，不计损耗，不包括加工费用等），远高于层状氧化物 （1.83万元/吨）和普鲁士蓝类材料（1.50万元/吨），这进一步限制了其大规模应用。 硫酸盐聚阴离子材料有望加速实现应用。研究发现，硫酸盐聚阴离 子材料具有较强的电负性和氧化还原电势，是一种潜力较大的储钠材料。虽然硫酸盐聚阴离子材料的能量密度较低，但其原材料成本可控，按照当前市场价来计算，理想情况下Na2Fe2(SO4)3的理论原材料成本仅500.4元/吨（按照分子式进行理论计算，不计损耗，不包括加工费用等），相对锂电正极材料和其他钠电正极材料理论原材料成本优势显著，因此国内多家企业积极布局，如多氟多、传艺科技、众钠能源、星空钠电等均在相关领域有专利布局。未来随着技术和制备工艺的突破，硫酸盐聚阴离子材料有望加速实际应用的步伐。 投资建议 相对于锂离子电池，钠离子电池具备原材料优势，成本优势和部分 性能优势，尤其是在碳酸锂价格高企的背景下，钠电池的成本优势进一步凸显，渗透率有望加速提升，进而带动正极材料需求。 层状氧化物正极材料凭借优异的综合性能以及与锂电三元正极工艺设备的高兼容性有望率先实现产业化，因此具备锂电三元正极材料生产经验的企业有望快速切换，建议关注振华新材、当升科技、容百科技、厦钨新能等。 普鲁士蓝类化合物正极材料目前处于小试到中试的阶段，由于普鲁士蓝类正极材料和普鲁士蓝类颜料原材料基本一致，且在工艺上具备一定的相似性，因此普鲁士蓝类颜料生产厂商具备切换至普鲁士 蓝类正极材料赛道的先天优势，建议关注七彩化学、百合花等。 聚阴离子化合物正极材料当前的研究重点是硫酸铁钠体系，但是由于硫酸盐高温易分解且导电性低，因此如何在较低温度下合成出较高结晶度和纯度的材料，如何进行碳包覆等具备较高的技术壁垒， 建议关注具备相关技术储备的钠电池公司如多氟多、传艺科技等。 此外，钠离子电池正极上游原材料方面，建议关注锰化工相关企业如湘潭电化、红星发展等，以及从原材料纯碱进一步延伸至钠电正极材料的企业如雪天盐业等。 公司 EPS（元） PE 评级 2022E 2023E 2024E 2022E 2023E 2024E 多氟多 (002407) 2.79 3.99 4.73 12.91 9.03 7.62 买入 传艺科技(002866) 0.54 1.00 1.47 85.74 46.30 31.50 未评级 振华新材(688707) 2.73 3.26 4.29 18.57 15.55 11.82 未评级 当升科技(300073) 3.99 4.99 6.20 14.99 11.99 9.65 未评级 容百科技(688005) 3.67 5.61 7.52 20.38 13.33 9.95 未评级 厦钨新能(688778) 4.04 6.12 7.98 21.31 14.07 10.79 未评级 格林美 (002340) 0.33 0.48 0.63 24.15 16.60 12.65 未评级 中伟股份(300919) 2.96 6.00 8.80 25.17 12.42 8.46 未评级 道氏技术(300409) 1.18 1.55 1.97 13.03 9.92 7.81 未评级 七彩化学(300758) 0.08 0.14 0.25 174.5 99.71 55.84 未评级 百合花 (603823) 0.77 0.81 0.89 21.30 20.25 18.43 未评级 雪天盐业(600929) 0.59 0.72 0.86 15.64 12.82 10.73 未评级 湘潭电化(002125) 0.72 0.97 1.28 20.69 15.36 11.64 未评级 红星发展(600367) 1.07 1.32 1.54 15.97 12.95 11.10 未评级 图表1建议关注公司 资料来源：iFinD，华安证券研究所 注：除多氟多为华安证券预测之外，其余均为同花顺机构一致预期，股价截止至2022年11月 25收盘价 风险提示 （1）技术突破不及预期； （2）钠离子电池性能不及预期； （3）钠离子电池需求不及预期； （4）碳酸锂价格下降导致钠离子电池成本优势不及预期； （5）产业链配套能力不及预期。 正文目录 1钠离子电池量产在即，正极材料产业链迎来新机遇8 1.1钠离子电池技术不断成熟，原材料与成本优势是核心8 1.2预计2026年钠电正极材料需求将超30万吨14 1.3钠电正极材料：多路线并存，层状氧化物或率先产业化15 2层状氧化物：产业化前夕，大规模应用在即17 2.1层状氧化物性能优异，与锂电正极工艺和设备兼容性高17 2.2性能短板逐渐补齐，具备大规模应用基础19 2.3主流企业加速布局，大规模应用在即21 2.4NA-CU-FE-MN系具备成本优势，原材料供应充足23 3普鲁士蓝类化合物：性价比高，结晶水问题是关键28 3.1普鲁士蓝类材料综合性能较好，国内外企业加速布局28 3.2普鲁士蓝正极原材料成本低且供应充足29 3.3各企业加大研发，多途径助力材料性能提升33 4聚阴离子化合物：钒系成本高，硫酸盐系是未来重点发展方向37 5投资建议42 风险提示：43 图表目录 图表1建议关注公司3 图表2钠离子电池充放电原理8 图表3钠离子电池发展历史9 图表4国内外企业钠离子电池布局情况（不完全统计）9 图表5钠离子电池优势11 图表6常用电池基础性能对比12 图表7全球新能源汽车及A00级销量（万辆）12 图表8全球新能源汽车及A00级电池总容量（GWh）12 图表9钠离子电池在A00级新能源车中装车量（GWh）13 图表10全球新增储能电池规模（GWh)13 图表11钠离子电池在储能中需求量（GWh）13 图表12全球二轮电动车电池规模（GWh)13 图表13钠离子电池在二轮电动车中需求量（GWh）13 图表14全球钠电正极材料需求测算（万吨）14 图表15钠离子电池成本构成（%）15 图表16钠离子电池正极材料优缺点对比16 图表17钠离子电池正极材料性能参数对比16 图表18国内企业钠离子电池正极材料路径布局统计（不完全统计）17 图表19钠离子电池层状过渡金属氧化物结构示意图18 图表20钠电/锂电正极材料参数对比18 图表21钠电层状氧化物正极材料制备工艺19 图表22P2相材料在充放电过程中相变为O2相20 图表23各公司采取的提升层状氧化物正极材料性能方式的统计（不完全）20 图表24相关公司在钠电层状正极材料的布局情况22 图表25不同企业层状氧化物主要原材料成本测算（元/吨）23 图表26三元正极材料NCM523价格（元/吨）24 图表27全球钠电层状正极材料主要原材料需