钠离子电池-零帕网-第2页

锂离子电池凭借体积小、重量轻、能量密度高、环境污染小等优点逐步替代铅酸电池，在消费电子、电动汽车、储能装置等领域的应用逐渐加深，市场规模迅速扩大。根据 EVTank，2021 年全球锂离子电池总体出货量 562.4GWh，同比大幅增长 90.64%。锂电池根据应用领域分为消费型、动力型和储能型三大类，其中消费电池已历经相对完整的产业发展周期，动力电池近十年来异军突起，储能电池未来放量可期。在消费电池渐趋饱和、动力与储能电池方兴未艾的背景下，众多传统消费电池厂商选择转换产品方向，进军动力和储能领域

◆ 钠离子电池是储能的重要补充，市场空间广阔电化学储能发展迅猛，我们预计2025年全球新增电化学储能装机量达到249.5GWh，2021-2025年CAGR为80%。据中科海纳官网，相比锂电池，产业化的钠离子电池原材料具有成本优势，且在安全性能、高低温性能和倍率性能上表现更为优异，我们预计在碳酸锂价格高位下钠离子电池将迎来快速发展期，有望成为储能的重要补充。假设2025年全球电化学储能中钠离子电池渗透率为10%，我们测算钠离子电池储能需求达到约25.0GWh，以平均价格0.72元/Wh计算，合市

❑ 研发突破+需求倒逼，构建钠电发展核心驱动力（1）长期逻辑：对比锂电池发展之路，钠离子电池发展呈现出明显的“20 年滞后期”，随着低碳时代的到来和储能电池的行业产能释放，钠离子电池产业化大势所趋。钠离子电池材料端技术突破，钠离子电池技术壁垒打破，生产工艺与锂离子电池趋同，技术可复刻，设备可迁移，钠离子产业化时间有望进一步提前。（2）短期逻辑：自 2021 年下半年到 2022 年上半年碳酸锂价格增速达到 433%，碳酸钠价格仅为 2650 元/吨（轻质纯碱，截止 22 年 12 月 7 日），

以两轮车、A00 级乘用车为起点，钠离子电池步入产业化发展快车道。在全球锂资源稀缺的背景之下，受益于全行业日趋提升的供应安全与降本诉求，钠离子电池迎来历史发展机遇。目前钠离子电池的能量密度与循环寿命接近磷酸铁锂电池，足以取代铅酸电池，应用于电动两轮车场景。此外钠离子电池的倍率性能和低温性能占优，可解决铁锂四轮车的痛点，在乘用车市场有望取代部分低端磷酸铁锂电池，应用于 A00 级车型。储能应用关键在于提高循环，聚阴离子在正极的迭代是方向。正极：层状氧化物工艺成熟，率先应用。在正极材料三大路线中，层

钠离子电池与锂离子电池相同，属于二次电池。钠离子电池使用钠离子（Na+）作为电荷载体，在电极之间发生可逆的嵌入和脱出，从而实现化学能与电能之间的转换。钠离子电池主要由正极、负极、隔膜、集流体、电解液等构成，按照其组成材料是否直接参与电化学反应，又可以分为活性材料与非活性材料，其中活性材料包括正极材料、负极材料、电解质材料，非活性材料包括隔膜、集流体、导电剂、粘结剂等。钠与锂处于同一主族，具有相似物理化学性质。地壳中含有 2.27%的钠，钠成为地球上第七大最丰富的元素和第五大最丰富的金属，仅次于铝

钠离子电池负极主要用硬碳和软碳，前驱体选择与结构设计是难点。目前，无定形碳是钠电负极的最优选择。硬碳比容量性能优越，具备开发超高能量密度钠离子电池潜力，而软碳原材料成本最低，扩大了钠离子电池的成本优势。在负极设计中，提升储钠容量和首周库伦效率是关键考虑因素，需要同时考虑前驱体选择和微孔结构调控，而生物质基硬碳兼具低成本和高性能优势，是最具吸引力的钠电负极前驱体之一。钠电降本路径清晰，成本有望下探至 3 万元/吨。当前，硬碳价格维持在 20-30 万元/吨高位，主要受制于国内规模化节奏缓慢和进口依

硬碳负极成为首选，支持钠电快充过放。相较于锂离子电池，钠离子原子半径较 锂离子大 35%以上，锂离子电池中主流的石墨负极无法满足钠离子电池负极的要求，而软碳材料储钠容量不足，因此钠电池主流使用的是硬碳负极。硬碳材料储钠位置和形式多样，理论容量可达 350-400 mAh/g。另外，硬碳材料使得负极能够更好地实现快充、解决了过放电的安全问题，打开了钠电池应用的广度。 成本结构上重要性提升、前驱体降本空间大、来源、工艺的研发难度大，硬碳负极成为钠电产业化的决速关键。钠电负极成本占比大幅提升

硬碳目前为钠电池主流负极材料路线，同时也为当下钠电池产业规模化的主要制约因素。硬碳材料具有结构多样、价格低廉、导电性良好、储钠容量高、嵌钠后体积形变小、环境友好和低氧化还原电位等优点，为当下钠电池主流负极材料路线。但受制于硬碳负极国内产能有限的问题，产品依赖于进口，同时工制备路线多样，工艺路线尚未确定，成为短期制约钠电池行业规模化的主要因素。硬碳前驱体技术路线多样，生物质基为当下主流路线。目前常用的硬碳前驱体主要是生物基，如毛竹、椰壳、淀粉、核桃壳等，同时也可以使用、无烟煤、沥青、酚醛树脂等化工

钠电产业化应用加速落地，市场规模有望达 1676 亿钠电池产业化加速推进，材料产业链逐步完善与电池端产能建设相辅相成。随着材料规模化生产，有望长期保持钠电相较锂电的成本优势。钠电池性价比优势突出，预计将在电动两轮车率先应用，再推广至低能量密度电动乘用车、储能等领域，2027 年总体市场规模有望达 1676 亿元。材料端多技术路线齐头并进，正极材料三种技术路线并行发展，层状氧化物进展最快，普鲁士蓝类应用潜力广阔；负极材料硬碳为大势所趋，低成本前驱体选择及核心工艺积累为产业化关键。钠电池产业化提速，

全球碳酸锂储量分布不均，我国储量仅占 6%，而南美三国占比达 58%，若联手掌握定价权，或存在一定的垄断控价可能，不利于全球新能源发展，相比之下钠元素的地壳含量达 2.3%是锂元素的近千倍，不需要担心资源供应瓶颈，钠电池是实现能源材料自主可控的关键。

◼ 钠离子电池具备替代锂离子电池的条件：工作原理与锂电池相同，性能指标与铁锂电池存在重叠区，上游矿源丰富易得，产线重置成本低；钠电池产业化发展的突破口，是钠电专用正负极材料的开发，电池层级的重点是钠电专用电池管理系统的开发，数据库的完善和行业标准的制订。◼ 正极材料的开发，重点关注层状金属氧化物和聚阴离子聚合物类。层状金属氧化物生产结构和生产工艺与三元锂相似，能量密度相对较高，但其循环稳定性逊色于具有稳定三维结构的聚阴离子聚合物类材料。聚阴离子型的问题是能量密度相对较低，可拓宽其在长循环储能领域

钠电产业链初步成型，负极材料换新，硬碳为当下主流。碳酸锂价格短期调整，影响钠电行业 2023 年定价水平，不改行业加速趋势。负极材料产能短缺构成目前行业发展瓶颈，随着佰思格 2000 吨产线投产，钠电产业链初步成型。碳基类负极材料最具商业化应用潜力，但是由于热力学原因，石墨难以作为钠电负极材料。当下钠离子电池性能基本满足两轮电动车及低续航电动车要求，下游客户需求明确。钠电高能量密度应用领域决定硬碳成为主流，极致成本追求并非行业当下主旋律。八仙过海各显神通，生物质前驱体更胜一筹。硬碳前驱体与硬碳微