钠离子电池报告一：正极材料变化大，格局有望颠覆

行业研究|深度报告 看好（维持） 钠离子电池报告一：正极材料变化大，格局有望颠覆 基础化工行业 国家/地区中国 行业基础化工行业 报告发布日期2023年02月28日 核心观点 历经数年发展，2023年或将成为钠离子电池产业化的元年。2023年2月23日，在钠离子电池明星厂商中科海钠在新品发布会上与江淮合作，在思皓EX10花仙子上首次实现了钠离子电池装车。钠离子电池材料中正极材料的变化很大，技术路线还未确定，新的技术路线若能脱颖而出则有望颠覆行业格局，具体如下： 钠离子电池产业化在即：钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，近年来锂电的 核心材料碳酸锂价格飞涨，相比之下，钠元素来源广泛，价格低廉，在电动二轮车、低速电动车、储能、启停等应用场景具备较好的前景。根据EVTank的测算， 钠离子电池在100%渗透率的情况下，在2026年的市场空间可达到369.5GWh，市场规模或将达到1500亿元。我们认为，钠离子电池在产业化初期的渗透率很难如此 理想，故我们按照2023-2025年渗透率分别为1%、5%和10%测算，预计到2025年钠离子电池需求为58.5GWh。2022年12月，中科海纳全球首条GWh级钠离子电池生产线产品下线。宁德时代通过首创的AB电池系统集成技术，实现钠锂混 搭，使钠离子电池应用有望扩展到500公里续航车型。2023年1月，多氟多的钠离子电池已经在国内著名车企成功装车，且多氟多已与三家大型主机厂商达成共识，将在上半年陆续发布装车计划。2023年2月23日，在钠离子电池明星厂商中科海钠在新品发布会上与江淮合作，在思皓EX10花仙子上首次实现了钠离子电池装车。种种迹象表明钠离子电池产业化在即。 正极材料路线未定，三种技术路线相互竞争：钠离子电池正极材料有三种技术路线，分别为层状氧化物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子化合物。层状氧化物：具备 高比容量优势，与锂电池三元正极工艺设备具备较高的兼容性，也是目前产业化最快的技术路线，但循环性能仍有待提高。普鲁士蓝类化合物：具有比容量较高，成本更加低，倍率性能高，电化学稳定性优异等优点，但循环性能存在短板，以及生产过程中产生的结晶水问题在充放电过程中会导致结构坍塌。聚阴离子化合物：具有稳定性好、循环性能和安全性好的优点，但存在比容量低和导电性较差的问题。 目前，钠离子电池正极材料的技术路线还未确定，三种技术路线相互竞争，我们认为，若最终层状氧化物路线胜出，则原本做三元正极材料的企业天然具备优势，但若最终是普鲁士蓝类化合物或聚阴离子化合物路线胜出，则行业格局则有可能出现颠覆，新的巨头有望脱颖而出。 投资建议与投资标的 我国锂资源70%都需要进口，发展钠离子电池有助于自主可控。其中，正极材料的性能是决定电池能量密度、安全性及循环寿命等的关键因素，也是相较锂电池变化最大的部分。目前正极材料的技术路线还未确定，层状氧化物、普鲁士蓝类化合物以及聚阴离子化合物是有望脱颖而出的三条路线。建议关注布局层状氧化物的振华新材(688707，未评级)、容百科技(688005，未评级)、格林美(002340，未评级)、当升科技(300073，买入)，布局普鲁士蓝类化合物的七彩化学(300758，未评级)、美联新材(300586，未评级)，布局聚阴离子路线的鹏辉能源(300438，买入)，以及受益于层状氧化物需求提升的二氧化锰、硫酸锰标的湘潭电化(002125，未评级)、红星发展(600367，未评级)。 风险提示 钠离子电池产业化进度不及预期；技术路线发生变化；钠离子电池需求不及预期；锂电池产品降价超预期；假设条件变动对测算结果影响的风险。 倪吉021-63325888*7504 niji@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860517120003 袁帅yuanshuai@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860522070002 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 1.引言4 2.钠离子电池产业化在即4 3.三种路线相互竞争7 3.1层状氧化物7 3.2普鲁士蓝类似物9 3.3聚阴离子化合物10 4.投资建议12 5.风险提示12 图表目录 图1：钠离子电池充放电原理图5 图2：钠离子电池具有成本优势5 图3：钠离子电池产业链图6 图4：层状氧化物晶体结构示意图8 图5：普鲁士蓝类化合物的三种晶体结构9 图6：多种聚阴离子正极材料晶体结构11 表1：几种电池对比6 表2：钠离子电池需求测算7 表3：三种钠电正极材料对比7 表4：过渡金属氧化物正极材料电化学性能对比8 表5：普鲁士蓝类化合物正极材料首圈电化学性能10 表6：常见聚阴离子类化合物正极材料性能11 1.引言 历经数年发展，2023年或将成为钠离子电池产业化的元年。2023年2月23日，在钠离子电池明星厂商中科海钠在新品发布会上与江淮合作，在思皓EX10花仙子上首次实现了钠离子电池装车。钠离子电池材料中正极材料的变化很大，技术路线还未确定，新的技术路线若能脱颖而出则有望颠覆行业格局，具体如下： 1）钠离子电池产业化在即：钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，近年来锂电的核心材料碳酸锂价格飞涨，相比之下，钠元素来源广泛，价格低廉，在电动二轮车、低速电动车、储能、启停等应用场景具备较好的前景。根据EVTank的测算，钠离子电池在100%渗透率的情况下，在2026年的市场空间可达到369.5GWh，市场规模或将达到1500亿元。我们认为， 钠离子电池在产业化初期的渗透率很难如此理想，故我们按照2023-2025年渗透率分别为1%、5%和10%测算，预计到2025年钠离子电池需求为58.5GWh。2022年12月，中科海纳全球首条GWh级钠离子电池生产线产品下线。宁德时代通过首创的AB电池系统集成技术，实现钠锂混搭，使钠离子电池应用有望扩展到500公里续航车型。2023年1月，多氟多的钠离子电池已经在国内著名车企成功装车，且多氟多已与三家大型主机厂商达成共识，将在上半年陆续发布装车计划。2023年2月23日，在钠离子电池明星厂商中科海钠在新品发布会上与江淮合作，在思皓EX10花仙子上首次实现了钠离子电池装车。种种迹象表明钠离子电池产业化在即。 2）正极材料路线未定，三种技术路线相互竞争：钠离子电池正极材料有三种技术路线，分别为层状氧化物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子化合物。层状氧化物：具备高比容量优势，与锂电池三元正极工艺设备具备较高的兼容性，也是目前产业化最快的技术路线，但循环性能仍 有待提高。普鲁士蓝类化合物：具有比容量较高，成本更加低，倍率性能高，电化学稳定性优异等优点，但循环性能存在短板，以及生产过程中产生的结晶水问题在充放电过程中会导致结构坍塌。聚阴离子化合物：具有稳定性好、循环性能和安全性好的优点，但存在比容量低和导电性较差的问题。目前，钠离子电池正极材料的技术路线还未确定，三种技术路线相互竞争，我们认为，若最终层状氧化物路线胜出，则原本做三元正极材料的企业天然具备优势，但若最终是普鲁士蓝类化合物或聚阴离子化合物路线胜出，则行业格局则有可能出现颠覆，新的巨头有望脱颖而出。 2.钠离子电池产业化在即 钠离子电池是一种依靠钠离子在正负极间移动来完成充电放电工作的电池，其工作原理与粒子电池相似。钠离子电池主要由正极、负极、电解液、隔膜和集流体组成。充电时，Na+从正极中脱出，经过隔膜嵌入负极并与电子结合。放电时，Na+从负极脱出经隔膜嵌入正极，电子则从负极经外电路传递到正极，最终正极发生氧化还原反应恢复富钠态。 钠离子电池技术的研究可以追溯到20世纪70年代，甚至略早于锂离子电池，但由于20世纪90年代锂离子电池凭借更为优异的性能成功商业化，钠离子电池的发展一度陷入沉寂。近年来，由于锂离子电池的核心原材料碳酸锂价格飞涨，高昂的成本限制了其继续发展，相比之下钠元素来源广泛，价格低廉，钠离子电池性能虽不及锂电池，但在电动二轮车、低速电动车、储能、启停等应用场景具备较好的前景。钠离子电池已逐步成为锂离子电池的优质替补和潜在竞争者。 图1：钠离子电池充放电原理图 资料来源：Researchdevelopmentonsodium-ionbattery[J].ChemicalReview，东方证券研究所 图2：钠离子电池具有成本优势 资料来源：中科海纳官网，东方证券研究所 与锂离子电池相比，钠离子电池成本优势突出。锂与钠同属元素周期表IA族碱金属元素，在物理与化学性质上较为相似。近年来由于锂离子电池需求量增加，锂资源储量较少导致供应不足，电池用碳酸锂的价格大幅上涨。相比之下，钠元素在地壳中含量丰富，成本更低，价格受供需影响小。 由于钠离子电池的工作原理和结构与锂离子电池极为相似，其制造工艺也与锂离子电池相近，我国拥有完备的锂离子电池产业链为钠离子电池的产业化提供了优良的土壤，锂电池企业切换至钠电有优势。 图3：钠离子电池产业链图 资料来源：DeepTech，东方证券研究所 性能方面，与锂离子电池相比，钠离子电池在能量密度方面逊色于锂离子电池，但强于铅酸电池。目前钠离子电池的电芯能量密度约为70-200Wh/kg，高于铅酸电池的30-50Wh/kg，低于三元锂电的200-350Wh/kg，与磷酸铁锂电池的120-200Wh/kg有重叠范围。不过钠离子电池在安全性和倍率性能上有优势，相比于锂离子电池-20℃到60℃的工作温度区间，钠离子电池可在-40℃到80℃的温度区间正常工作，高低温性能更为优秀。钠离子电池内阻更高，在短路状况下瞬间发热量少，安全性更好，在过冲过放、针刺、挤压测试时，钠离子电池也更为安全。同时，钠离子电池倍率性能优异，能够适应响应型储能和规模供电，这一性能使得钠离子电池能够更好地胜任大规模储能方面的应用。 表1：几种电池对比 铅酸电池 磷酸铁锂电池 三元锂电池 钠离子电池 能量密度 30-50Wh/kg 120-200Wh/kg 200-350Wh/kg 70-200Wh/kg 循环寿命 300-500次 3000次以上 3000次以上 3000次以上 平均电压 2V 3-4.5V 3-4.5V 2.8-3.5V 安全性 高 较高 较高 高 环保性 差 较优 较优 优 高温性能 差 较差 差 优 低温性能 差 差 较差 优 下游应用 储能、低速车 储能、电动车 储能、电动车 低速车、储能 资料来源：DeepTech，东方证券研究所 2022年12月，中科海纳全球首条GWh级钠离子电池生产线产品下线。宁德时代通过首创的AB电池系统集成技术，实现钠锂混搭，使钠离子电池应用有望扩展到500公里续航车型。2023年1月，多氟多的钠离子电池已经在国内著名车企成功装车，且多氟多已与三家大型主机厂商达成共识，将在上半年陆续发布装车计划。2023年2月23日，在钠离子电池明星厂商中科海钠在新品发布会上与江淮合作，在思皓EX10花仙子上首次实现了钠离子电池装车。种种迹象表明钠离子电池产业化在即。 那么钠离子电池的行业空间有多大？在储能、基站等对能力密度不敏感的应用场景，钠离子电池有着巨大的市场潜力。EVTank预测，在钠离子电池100%渗透率的情况下，2026年的市场空间可达到369.5GWh，理论的市场规模或将达到1500亿元。我们认为，钠离子电池在产业化初期的渗透率很难如此理想，故我们按照2023-2025年渗透率分别为1%、5%和10%测算，预计到2025年钠离子电池需求为58.5GWh。 表2：钠离子电池需求测算 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 销量（万辆） 6560 7400 8651 10113 11822 单车电池容量（kwh) 0.72 0.72 0.72 0.72 0.72 电动两轮车 电池总需求（GWh) 47 53 62 73 85 钠电渗透率 0% 0% 1%