钠电池研究报告之七：钠电池VS锂电池：锂有所短，钠有所长

2023年3月24日 行业研究 钠电池VS锂电池：锂有所短，钠有所长 ——钠电池研究报告之七 要点 锂矿供给释放存在不确定性，2023年锂价或仍高位震荡。全球最大的35个矿山从发现到投产的平均所需时间为16.9年。矿石、盐湖、云母或受制于自然环境、资源禀赋、项目审批、环保等多重因素存在投产进度不及预期的可能性。同时海外地缘政治影响如美国IRA方案、加拿大ICA方案对锂供应链或矿产资源的“去中国化”也将减缓供给释放节奏。根据我们的测算，预计2023年较2022年产量增加37.7万吨LCE，占2023年全球供给的34%，2023年处于紧平衡，锂价有望持续高位震荡。 成本对比：钠电池降本速度或快于锂价回落速度。截至2023年3月21日，电 池级碳酸锂价格下降至31.93万元/吨，2023年初至今电池级碳酸锂均价为 43.85万元/吨。钠电池核心正极、负极、电解液材料由于技术进步和规模效应带来的降本增效或使钠电池成本未来较锂电池具有优势。若按照2023年和2025年碳酸锂价格分别为35万元/吨和15万元/吨测算，以“层状氧化物+硬碳”和“普鲁士蓝+软碳”两种材料体系为例，2023年钠电池材料成本约为469-530元/Kwh，与磷酸铁锂接近；远期2025年钠电池材料成本约为258-293元/Kwh有望较磷酸铁锂便宜25.1%-34.1%。 性能对比：钠电池核心指标具有先天劣势，但低温和安全性能更胜一筹。由于 钠离子半径以及原子质量均显著大于锂离子，因此钠离子电池核心指标循环寿命和能量密度均不如锂电池。但由于钠离子的去溶剂化能力比锂离子小约25-30%，Na嵌入脱嵌的活化障碍较低从而有更优异的低温性能。另一方面，钠 有色金属 增持（维持） 作者分析师：王招华 执业证书编号：S0930515050001 021-52523811 wangzhh@ebscn.com 联系人：马俊 majun@ebscn.com 行业与沪深300指数对比图 11% 3% -5% -13% -21% 03/2206/2209/2212/22 电池正负极集流体均为铝箔，可避免过放引起的集流体氧化；高温情况下产气为有色金属沪深300 二氧化碳，可燃性氢气含量少，具有更强的安全性。 应用场景对比：钠电池性能满足小型电动车、储能及两轮车主流应用场景工况 从能量密度角度看，钠电池电芯能量密度上限可达160Wh/Kg，主流A00乘用车电池系统能量密度在110-130Wh/Kg之间；两轮车电池能量密度普遍在20-40Wh/Kg范围；储能更侧重循环寿命。从循环寿命角度看，小型电动车每 2-3天车辆充1次电，10年充电次数约1560次；两轮车国标循环寿命的最高要求为600次不低于80%；储能领域，虽然钠电池循环寿命较锂电池有差距，但其全生命周期度电成本仍较磷酸铁锂电池便宜22%-41%。 供应链对比：锂电池产业链趋于过剩，钠电池“从零到一”孕育生机。以磷酸 铁锂电池为例，其核心供应环节磷酸铁锂正极、石墨、磷酸铁、六氟磷酸锂、 VC、PVDF等或将先后在2024年前进入到过剩状态。反观钠电池处于“从零到一”的产业化初期，正极材料层状、聚阴离子体系以及电解液所需的六氟磷酸钠或与锂电池三元及磷酸铁锂材料共通性较高，而负极硬碳以及正极普鲁士蓝体系为全新电池材料体系，国内已有数家企业积极推进产业化进程，有望受益于钠电池产业链的崛起。 投资建议：继续看好钠电池产业链投资机会。钠电池方兴未艾，优先看好“从零 到一”的电池环节和负极硬碳环节。建议关注正负极材料深度绑定中科海钠并且 钠电池电芯已出品的华阳股份；正负极电解液产线一体化自建，在手钠电池订单已达3.3GWh的传艺科技；深度绑定钠创新能源完成3C消费锂电转型钠电的维科技术；与中国科大成立联合实验室研发钠电池的同兴环保；自主研发生物质精炼技术进军硬碳产业的圣泉集团；以及深耕于硅碳产业链并有望受益于钠电池的元力股份。 风险提示：下游需求不及预期；钠电池业务进展不及预期；相关政策调控风险等。 资料来源：Wind 相关研报2022年7月14日《从无烟煤龙头到钠电池材料龙头——华阳股份（600348.SH）投资价值分析报告》 2022年8月15日《钠电池发展对产业链和上市公司的影响估算——钠电池研究报告之二》2022年10月11日《高歌“锰”进的电池新金属，钠电池的潜在受益者——钠电池研究报告之三》 2022年11月13日《钠电池负极从零到一，硬碳材料突出重围——钠电池研究报告之四》2022年11月16日《锂钠电池需求旺盛，电池铝箔延续高景气——钠电池研究报告之五》2022年11月14日《深耕在硅碳产业链，受益于储新大时代——元力股份（300174.SZ）投资价值分析报告》 投资聚焦 通过钠电池和锂电池成本端、性能、应用场景和供应链的综合对比，我们认为由于锂矿供给的不确定性，钠电降本速度仍有望快于锂电池。虽然钠电池在核心的性能指标方面弱于锂电池，但其优异的倍率性能、低温性能以及成本优势仍使其在小型电动车、储能及两轮车的应用中有一席之地。我们看好钠电池产业链“从零到一”的电池、负极硬碳环节。 我们的创新之处 （1）从上游锂矿供给释放的视角推演碳酸锂价格以及对应锂电池成本走势，与钠电池不同路线成本作对比。 （2）综合对比钠电池和锂电池能量密度、循环寿命、低温倍率等特性，结合各个应用场景的具体工况对比两者经济性。 （3）综合梳理对比锂电池和钠电池供应链环节。 股价上涨的催化因素 1、下游如整车、储能、两轮车钠电池装机超预期进展。 2、锂价处于高位，倒逼更便宜的钠电池电化学体系加速产业化进程。 3、钠电池产品性能提升显著。 投资观点 钠电池方兴未艾，优先看好“从零到一”的电池环节和负极硬碳环节。建议关注电池环节的华阳股份、传艺科技、维科技术、同兴环保；负极环节的圣泉集团、元力股份。 目录 1、成本对比:钠电降本速度或快于锂价回落速度6 1.1、锂矿供给释放具有不确定性6 1.2、2023年全球锂供需仍为紧平衡，锂价有望高位震荡10 1.3、钠锂电池成本对比13 2、性能对比：钠电池性能满足部分磷酸铁锂电池应用场景工况16 2.1、A00/A0级新能源电动车18 2.2、两轮电动车19 2.3、储能领域21 3、产业链对比：锂电趋向产能过剩，钠电起步方兴未艾22 3.1、锂电池产业链22 3.2、钠电池产业链24 4、投资建议26 4.1、华阳股份（600348.SH）：从无烟煤龙头到钠电池材料龙头26 4.2、传艺科技（002866.SZ）：积极布局钠电池，已公告3.3GWh订单26 4.3、维科技术（600152.SH）：携手钠创新能源，横跨锂电池与钠电池27 4.4、同兴环保（003027.SZ）：与中国科大成立联合实验室，力争钠电池技术领跑者27 4.5、圣泉集团（605589.SH）：树脂行业龙头顺利进军硬碳负极材料28 4.6、元力股份（300174.SZ）：深耕在炭硅产业链，钠电池的潜在受益者28 5、风险提示28 图目录 图1：金属锂及其他锂矿石（a：金属锂；b：锂辉石；c：锂云母；d：透锂长石）6 图2：锂物质流程图（下游与锂电池相关部分）6 图3：全球顶级矿山投入商业生产所需时间（2010~2019）6 图4：浸出渣应用领域9 图5：工业级/电池级碳酸锂和氢氧化锂价格自21年以来持续高位运行（万元/吨）12 图6：钠离子电池工作原理13 图7：锂离子电池工作原理13 图8：钠电池与锂电池成本对比13 图9：第一代钠离子电池与磷酸铁锂电池性能对比16 图10：不同水系电解液中Na0.66[Mn0.66Ti0.34]O2/NaTi2(PO4)3全电池电化学性能18 图11：车辆日均行驶里程19 图12：车辆月均充电次数19 图13：锂电池产业链23 图14：钠离子电池产业链24 表目录 表1：2022年部分锂矿项目延期7 表2：全球主要富锂盐湖的组成及镁锂比7 表3：锂矿石锂云母提锂技术对比8 表4：FY22各公司财年锂精矿产量及指引8 表5：海外地缘政治影响锂矿供需9 表6：未来五年锂供给测算（万吨LCE）10 表7：未来五年锂需求测算12 表8：每100Ah磷酸铁锂电池材料成本拆分及测算14 表9：层状氧化物&硬碳负极钠离子电池成本拆分及测算15 表10：普鲁士蓝材料&软碳负极钠离子电池成本拆分及测算15 表11：钠离子电池与磷酸铁锂电池性能对比16 表12：锂电池正极材料克容量与电压平台对比17 表13：钠电池正极材料克容量与电压平台对比17 表14：锂电池负极材料与钠电池负极材料克容量与电压平台对比17 表15：新增A00级车型主要参数表19 表16：常见两轮电动车电池型号及性能指标19 表17：各电动两轮用锂离子电池标准20 表18：两轮电动车钠电池布局进展21 表19：电化学储能系统参数21 表20：4种电化学储能形式的全生命周期度电成本22 表21：锂电池产业链各环节供需情况（磷酸铁锂）24 表22：不同碳前驱体价格及碳产率（价格截至2020年7月）25 表23：电池铝箔供需平衡表（万吨）25 1、成本对比:钠电降本速度或快于锂价回落速度 1.1、锂矿供给释放具有不确定性 锂矿供给释放的不确定性仍为供给增量带来了挑战。现今世界上开采应用最多的锂矿物是锂辉石、锂云母和盐湖卤水等。 图1：金属锂及其他锂矿石（a：金属锂；b：锂辉石；c：锂云母d：透锂长石） 图2：锂物质流程图（下游与锂电池相关部分） 资料来源：茹存一《中国锂矿资源供需形势评价》，光大证券研究所资料来源：茹存一《中国锂矿资源供需形势评价》，光大证券研究所 新矿山建设周期长，全球顶级矿山从发现到投产的所需时间平均为16.9年。从最初发现到投入生产，每座矿山的交付周期各不相同，这取决于多种因素，包括产品与矿山类型、地理位置、政府以及社区需求。在全球最大的35个矿山从 发现到投产的平均所需时间为16.9年，其中最短的为6年，最长的为32年。 全球35个顶级矿山的勘探与研究平均所需时间为12.5年，几乎占到总投入时间的四分之三。在这一阶段投入时间最长的矿山，通常都经历了多次所有权变更和研究修正。普遍来说，顶级矿山在可行性研究完成后的1.8年进入矿山建设阶段。理想状况下，可行性研究完成后不久便可开始建设；但对于一些矿山来说，建设之前还需要3~5年时间，部分是因为希望在建设之前继续增加储量，又或者面临开采许可、执照、资金与社区抗议等问题。 图3：全球顶级矿山投入商业生产所需时间（2010~2019） 资料来源：全球地质矿产信息网，光大证券研究所 根据我们的统计，2022年全球范围内均出现新项目投产延期： 表1：2022年部分锂矿项目延期 公司 项目 原规划 当前规划 Allkem Olaroz二期 2022H2投产，产能计划2.5万吨LCE 延期到22Q4试生产，23年Q2正式投产爬坡 MineralResource MtMarion 2022年底扩产至90万吨/年，折合6%产能60万吨/年 推迟到23年4月，预计7月满产运营。 SigmaLithium GrotadoCirilo 2022年底一期22万吨锂精矿投产 计划2023年4月商业化生产 赣锋锂业 Cauchari-Olaroz 2022年下半年投产，一期产能4万吨电碳 计划于2023年上半年实现生产 川能动力/雅化集团 李家沟 2022年建成 2023年建成 表2：全球主要富锂盐湖的组成及镁锂比 资料来源：各上市公司公告，光大证券研究所整理，当前规划统计时间截至2023年2月 （1）盐湖提锂难点 海外盐湖虽然禀赋优异，简单的盐田摊晒工艺即可实现规模化量产，但仍存在基础设施受限、政府审批过程冗长的问题。如Allkem旗下阿根廷Olaroz二期项目，其规划工业级碳酸锂产能2.5万吨/年，但由于关键管道、电气设备和 能源受限，项目预计由2022年12月投产延期至23年Q2投产。 盐湖名称 Mg2+/Li