电力设备与新能源行业深度研究：钠离子电池：引领电池体系新革命

证券研究报告 2023年02月03日 行业报告 行业深度研究 │ 电力设备与新能源 钠离子电池：引领电池体系新革命 我国锂资源储量相对不足，未来或将进一步牵制电池产业发展；钠离子电池理论成本低廉，能量密度和循环寿命与锂电的差距逐渐拉近；高倍率耐低温更安全的特性较锂电具备独特优势，有望于23年初步形成产业化。 层状氧化物路线有望先行量产 钠电与锂电原理类似，产业化可延续锂电经验。正极材料预计维持多种路线并存的格局，并匹配不同场景下的需求。负极材料硬碳的前驱体来源、批次一致性及工艺适配性亟待突破，是制约其产业化的关键一环。我们认为，以层状氧化物正极+无定形碳负极+六氟磷酸钠电解液为基本体系，凭借其成熟的技术发展及较高的能量密度及锂电产线兼容性有望先行量产。 高价碳酸锂带来钠电池关键产业化窗口 由于核心原材料尚未量产，根据我们的测算，当前钠电池理论价格大约为1.09-1.23元/Wh，性价比较低；随着23年内各环节产能释放，预计23年底和25年钠电池成本有望分别降至0.85/0.62元/Wh。钠电产业化窗口与锂价高度相关，我们预计23年内锂价或将在40-45万元/吨左右高位震荡，首批量产的钠电池可具备较明显价格优势；我们预计26年碳酸锂价格或将维持在30万元/吨以上，并且只要26年碳酸锂价格在15万元/吨以上，钠电即有望具备较大产业化窗口。 三大应用场景有望快速扩大市场空间 预计钠离子电池在两轮车领域凭借较铅酸和锂电更高的性价比率先快速替代；储能领域凭借安全和耐低温的优势，率先应用在对于能量密度和循环寿命要求较低的用户侧储能、通信基站和数据中心；乘用车领域通过钠锂混搭技术有望覆盖65%纯电乘用车市场。根据我们的测算，预计25年国内钠电池需求有望达到32.9GWh，对应市场空间约203.7亿元；预计27年国内需求有望达到137.3GWh，对应市场空间约824亿元，23-27年CAGR为141.3%。 投资建议 供给端产线建设提速，建议关注弹性较大的正极和电池厂商量产出货情况；中短期对低速电动车的供货有望最先贡献业绩，中长期对储能客户的绑定和渗透是市场空间扩大的关键。重点推荐量产进展较快，打造钠电一体化布局的传艺科技；绑定浙江钠创，具备丰富锂电生产技术积淀的维科技术；凭借三元材料深厚积累，钠电层状氧化物正极量产在即的振华新材。同时建议关注上下游协作推进普鲁士蓝正极产业化的美联新材；以及宁德时代、亿纬锂能、鹏辉能源、蔚蓝锂芯等公司相关进展。 风险提示：钠电性能提升不及预期；原材料降本进程不及预期；行业竞争加剧；碳酸锂价格短期内大幅下降。 相关标的 简称 EP 2021E S（元/股） 2022E2023E 2021E PE2022E 2023E CAGR-3 评级 传艺科技 0.62 1.08 1.80 71 41 25 46.76% 买入 维科技术 -0.18 0.41 0.71 - 37 21 - 增持 振华新材 2.91 3.65 4.96 17 13 10 74.61% 买入 美联新材 0.62 0.93 1.32 31 21 15 122.02% - 数据来源：Wind，国联证券研究所预测；股价取2023.2.2收盘价，美联新材盈利预测为Wind一致预期 1 投资建议：强于大市(维持评级) 上次建议：强于大市 相对大盘走势 电力设备及新能源指数沪深300 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% 22-02-0422-06-0422-10-04 分析师：贺朝晖 执业证书编号：S0590521100002邮箱：hezh@glsc.com.cn 联系人梁丰铄 邮箱：liangfs@glsc.com.cn 相关报告 1、《硅料价格触底反弹，工商业储能发展提速》 2023.01.29 2、《多重因素共振，风光有望迎来加速建设期》 2023.01.18 3、《六部门发文力挺“光储端信”全面发展》 2023.01.18 请务必阅读报告末页的重要声明 投资聚焦 本篇报告专注于研究市场关注的钠离子电池材料体系相较锂电的变化以及性能进展、锂价下行背景下的钠电产业化窗口和价格空间、下游不同领域的渗透预期及市场空间。 创新之处 1）我们梳理了目前钠离子电池的多条路线及进展，从第一性原理出发详细分析了各路线钠离子电池的电化学性能及应用场景，并与锂电池体系进行对比。 2）我们搭建了钠离子电池的成本模型，以分析原材料成本的下降对于电池终端售价的影响，并进一步分析不同碳酸锂价格对应下的钠电池价格优势区间。 核心结论 1）量产体系初定，负极为关键制约因素。钠电与锂电原理类似，在产业化方面可复用锂电产线及经验，以层状氧化物正极+无定形碳为基础的现行路线量产在即，长期看，正极材料三条路线会保持同步发展状态，分别在不同场景下获得实际应用。负极材料体系基本确定为无定形碳，以硬碳为主软碳为辅，但是碳源的一致性问题对于钠电池具有较大影响，是制约其产业化的关键环节。 2）钠电产业化窗口和价格空间足够大。预计碳酸锂价格分别降至40/30/20/10 万元/吨时，对应的磷酸铁锂电池PACK价格分别为1.1/0.91/0.81/0.72元 /Wh。若2023年碳酸锂价格维持45万元/吨以上，则年底首批量产的钠离子 电池有望较锂电池具备明显价格优势；即使碳酸锂价格低至25万元/吨，钠 电价格仍有望低于锂电。而只要2025年碳酸锂价格在15万元/吨以上，钠电价格即有望具备明显优势。 3）钠电市场空间有望快速扩大。我们预计钠电在电动两轮车领域的渗透率在 2025年快速提升至与当前锂电渗透率相当的25%左右；在户用及工商业储能、 5G基站、数据中心领域2025年渗透率达到15%；大型储能领域的应用从2025年开始放量；A00级电动车2025年渗透率达到10%，A0级电动车通过锂钠各占50%混搭的形式应用，2025年渗透率为10%。预计25年国内钠电池需求有望达到32.9GWh，对应市场空间约203.7亿元。 投资建议 供给端产线建设提速，建议关注弹性较大的正极和电池厂商量产出货情况；中短期对低速电动车的供货有望最先贡献业绩，中长期对储能客户的绑定和渗透是市场空间扩大的关键。重点推荐量产进展较快，打造钠电一体化布局的传艺科技；绑定浙江钠创，具备丰富锂电生产技术积淀的维科技术；凭借三元材料深厚积累，钠电层状氧化物正极量产在即的振华新材。同时建议关注上下游协作推进普鲁士蓝正极产业化的美联新材；以及宁德时代、亿纬锂能、鹏辉能源、蔚蓝锂芯等公司相关进展。 正文目录 1储能降本诉求驱动钠离子电池产业化加速6 1.1锂资源储量不足牵制我国电池行业发展6 1.2电池性能提升助推产业化加速7 2材料体系初定推动量产在即10 2.1正极：层状氧化物有望率先破局10 2.2负极：无定形碳为主流路线16 2.3其他材料：基本可复用锂电池技术21 3量产后钠电池性价比有望大幅提升21 3.1当前钠离子电池成本较高21 3.2核心原料供给提升有望支撑快速降本22 3.3高价碳酸锂显著提高钠电价格空间24 4三大应用场景有望快速扩大市场空间25 4.1两轮电动车领域有望率先放量26 4.2大型储能的应用需待循环寿命提升27 4.3钠锂混搭打开乘用车应用空间29 4.4钠离子电池需求有望快速扩大30 5投资建议32 5.1传艺科技：打造钠电一体化布局32 5.2维科技术：携手钠创推进钠电池量产34 5.3振华新材：钠电正极产能加速扩充37 5.4美联新材：上下游协同推进普鲁士蓝产业化39 6风险提示40 图表目录 图表1：2021年全球锂资源储量分布6 图表2：全球锂储量和资源量的探明增速放缓6 图表3：全球锂电池需求预测（GWh）6 图表4：22年1-11月全球动力电池装车量格局6 图表5：中国锂资源储量远无法满足2050年的全球电池需求7 图表6：地壳中钠元素丰度远高于锂7 图表7：产业化后钠电材料成本有望显著低于锂电7 图表8：钠离子电池工作原理和结构与锂电相似8 图表9：二次电池常见电荷载体理化性质8 图表10：各种电荷载体离子的性质对比9 图表11：铅酸电池、锂电池和钠电池性能比较9 图表12：钠离子电池主要优势10 图表13：纳离子电池主要正极材料及要求11 图表14：钠离子电池正极材料电化学性能11 图表15：层状结构过渡金属氧化物和隧道结构过渡金属氧化物晶体结构11 图表16：常见的钠离子电池层状氧化物的晶体结构及钠离子配位环境12 图表17：常见的钠离子电池层状氧化物正极材料12 图表18：各种过渡金属元素在钠离子电池层状氧化物中的特点13 图表19：采用层状氧化物路线的公司13 图表20：橄榄石构型Na(Li)FeP0414 图表21：NASICON型结构Na3V2(P04)314 图表22：焦磷酸盐Na2FeP2O7的晶体结构15 图表23：硫酸盐Na2Fe(S04)2·2H2O晶体结构15 图表24：采用聚阴离子类正极路线的公司15 图表25：普鲁士蓝化合物Na2M[Fe(CN)6]的晶体结构示意图16 图表26：采用普鲁士蓝类正极路线的公司16 图表27：钠离子电池主要负极材料及要求17 图表28：常见的钠离子电池负极材料17 图表29：钠电负极材料企业布局17 图表30：钠离子电池典型负极材料对比18 图表31：软碳的微观结构18 图表32：硬碳的微观结构18 图表33：硬碳的储钠机理：吸附-插层模型19 图表34：硬碳储钠位点示意图19 图表35：不同碳前驱体的特性对比19 图表36：不同碳源的碳基负极材料电化学性能20 图表37：钠离子电池的合金化负极材料20 图表38：层状氧化物体系钠电池物料成本拆分21 图表39：当前钠离子电池成本拆分22 图表40：钠离子电池正极材料厂商进展22 图表41：国产硬碳性能与进口产品差距逐渐缩小23 图表42：钠离子电池电解液厂商进展24 图表43：钠电池关键原材料价格预测（万元/吨）24 图表44：钠离子电池成本及价格预测（元/Wh）24 图表45：储能电站造价及性能关键参数设置25 图表46：不同碳酸锂价格（万元/吨）对应的锂电价格及钠电优势价格测算25 图表47：中国电动两轮车产量26 图表48：中国电动两轮车用锂电池出货量26 图表49：中国两轮锂电车销量占比27 图表50：钠离子电池较铅酸电池性能优势明显27 图表51：储能电站造价及性能关键参数设置27 图表52：储能电站运行、收入及税率关键参数设置28 图表53：项目IRR对循环寿命和电池单价的敏感性分析28 图表54：不同性能假设下与锂电收益率相等的钠电价格测算29 图表55：A级以下电动车销量增长迅速29 图表56：A级以下电动车销量占比较高29 图表57：宁德时代AB电池集成方案30 图表58：宁德时代表示钠锂混搭技术有望覆盖纯电乘用车65%的市场30 图表59：钠离子电池市场空间测算31 图表60：传艺科技近年营业收入及增速32 图表61：传艺科技近年归母净利润及增速32 图表62：传艺科技近年收益率情况33 图表63：传艺科技近年各项费用率情况33 图表64：传艺科技分产品营收预测33 图表65：传艺科技盈利预测34 图表66：维科技术近年营业收入及增速35 图表67：维科技术近年归母净利润及增速35 图表68：维科技术近年收益率情况35 图表69：维科技术近年各项费用率情况35 图表70：维科技术分产品营收预测35 图表71：维科技术盈利预测36 图表72：振华新材近年营业收入及增速37 图表73：振华新材近年归母净利润及增速37 图表74：振华新材近年收益率情况37 图表75：振华新材近年各项费用率情况37 图表76：振华新材分产品营收预测38 图表77：振华新材盈利预测39 图表78：美联新材近年营业收入及增速39 图表79：美联新材近年归母净利润及增速39 图表80：美联新材近年收益率情况40 图表81：美联新材近年各项费用率情况40 1储能降本诉求