投資要點(diǎn)
研發(fā)突破+需求倒逼,構(gòu)建鈉電發(fā)展核心驅(qū)動力
(1)長期邏輯:對比鋰電池發(fā)展之路,鈉離子電池發(fā)展呈現(xiàn)出明顯的“20年滯后期”,隨著低碳時(shí)代的到來和儲能電池的行業(yè)產(chǎn)能釋放,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化大勢所趨。鈉離子電池材料端技術(shù)突破,鈉離子電池技術(shù)壁壘打破,生產(chǎn)工藝與鋰離子電池趨同,技術(shù)可復(fù)刻,設(shè)備可遷移,鈉離子產(chǎn)業(yè)化時(shí)間有望進(jìn)一步提前。
(2)短期邏輯:自2021年下半年到2022年上半年碳酸鋰價(jià)格增速達(dá)到433%,碳酸鈉價(jià)格僅為2650元/噸(輕質(zhì)純堿,截止22年12月7日),是碳酸鋰價(jià)格的0.47%。短期內(nèi)供需矛盾難改,企業(yè)端承壓;全球鋰資源分布不均,中國對于鋰電原材料對外依賴程度超60%,存在卡脖子風(fēng)險(xiǎn),危機(jī)能源安全,政府端承壓。
優(yōu)勢突出+場景布局,夯實(shí)鈉電發(fā)展底層競爭力
(1)安全性突出:根據(jù)最新研究,已經(jīng)制備的鈉離子電池具有寬工作溫度范圍:-70-100℃;
(2)成本優(yōu)勢突出:鈉離子電池當(dāng)前小試、中試電芯成本在0.8-1元/Wh范圍內(nèi)波動,預(yù)計(jì)產(chǎn)業(yè)鏈配套初步形成后,電芯成本有望下降到0.5-0.6元/Wh,中長期進(jìn)一步下探0.4-0.5元/Wh,達(dá)到近30%的降本效應(yīng)。
鉛酸電池替代有望成為鈉離子的先導(dǎo)主戰(zhàn)場,率先實(shí)現(xiàn)電動自行車、低速電動車、備用電源和起動電池的無鉛化;標(biāo)準(zhǔn)化程度提高之后,有望實(shí)現(xiàn)A00級電動汽車的有效應(yīng)用;規(guī)?;?yīng)展開之后,降本效應(yīng)更加突出,儲能領(lǐng)域低溫性能剛需凸顯,鋰離子+鈉離子方案有望成為最優(yōu)解。預(yù)計(jì)2025年鈉離子電池需求總量可以達(dá)到88GWh,2030年鈉離子電池需求可以達(dá)到378GWh。
產(chǎn)業(yè)鏈全面導(dǎo)入,擘畫鈉離子電池發(fā)展藍(lán)圖
鈉離子電池已規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)到48GWh,疊加寧德時(shí)代、孚能科技等公司2023年明確的全面產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃,鈉離子電池有望在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能爆發(fā)。
(1)正極材料:華陽股份和鈉創(chuàng)新能源走在量產(chǎn)前列,投產(chǎn)項(xiàng)目累計(jì)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能4.2萬噸,保守估計(jì)規(guī)劃項(xiàng)目累計(jì)年產(chǎn)能82.7萬噸。
(2)負(fù)極材料:投產(chǎn)項(xiàng)目累計(jì)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能0.2萬噸,整體還未放量,整體規(guī)劃項(xiàng)目累計(jì)年產(chǎn)能15.4萬噸,其中圣泉股份投產(chǎn)的大慶50萬噸秸稈生物質(zhì)一體化項(xiàng)目可提供15萬噸生物質(zhì)碳。
(3)電解液:傳藝科技規(guī)劃建設(shè)一期5萬噸/年,二期10萬噸鈉電解液項(xiàng)目,多氟多、天賜材料、新宙邦及永太科技等公司已經(jīng)開始規(guī)劃量產(chǎn)。
(4)隔膜:恩捷股份成功開發(fā)出“三明治”結(jié)構(gòu)的鈉離子電池專用功能隔膜;山東章鼓計(jì)劃產(chǎn)量10GWH/年。
(5)集流體:安徽中基與寧德時(shí)代簽訂購買動力電池鋁箔協(xié)議,天山鋁業(yè)布局20萬噸動力電池鋁箔生產(chǎn)線及2萬噸電池鋁箔技改項(xiàng)目正在建設(shè)中,南山鋁業(yè)、萬順新材、鼎盛新材已具備供貨鈉離子電池的技術(shù)能力。
風(fēng)險(xiǎn)提示
鈉離子電池電池技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期;鈉離子成本下降不及預(yù)期;鈉離子產(chǎn)業(yè)化不及預(yù)期;儲能和新能源汽車需求不及預(yù)期;鋰離子電池成本超預(yù)期下降。
1 研發(fā)突破+需求倒逼,構(gòu)建鈉電發(fā)展核心驅(qū)動力
鈉離子電池與鋰離子電池工作原理相同,即在充放電過程中,鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,也被稱為“搖椅電池”。鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作,使用嵌入的鋰化合物作為正極材料。鈉離子電池的工作原理是:充電時(shí),Na+從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極;放電時(shí)則相反。
圖1:鈉離子電池充放電原理 |
資料來源:中科海納官網(wǎng),浙商證券研究所 |
1.1 萬事俱備:研發(fā)突破底層創(chuàng)新
1.1.1 20年滯后期,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化大勢所趨
以鋰離子電池發(fā)展路徑為參考,復(fù)盤鈉離子電池發(fā)展之路,可以發(fā)現(xiàn)鈉離子的發(fā)展可以分為五個(gè)時(shí)期:萌芽期(1970s-1980s)、停滯期(1980s-2000s)、復(fù)蘇期(2000s-2010s)、成長期(2010s-2020s)、爆發(fā)期(2020s-)。
(一)萌芽期:鈉離子電池和鋰電池的研發(fā)均起源于上世紀(jì)70年代,幾乎是同步展開研究,并同步提出適用于正極的材料。1979年,法國Armand提出“搖椅電池”概念。起初鋰、鈉金屬作為電池負(fù)極、TiS2作為正極,隨著技術(shù)的逐步發(fā)展,嵌入化合物替代金屬負(fù)極有效解決了鋰枝晶的生長問題,層狀金屬氧化物代替 TiS2有效提升了開路電壓和電化學(xué)可逆性,大幅改善電池容量和循環(huán)性能,至此鋰鈉處于同一起跑線。
(二)停滯期:1981年,石墨儲鋰機(jī)制被發(fā)現(xiàn),并以此為負(fù)極開發(fā)出搖椅式鋰離子電池,鋰離子電池實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)突破。然而鈉離子相較于鋰離子半徑更大,無法有效嵌入脫出石墨,負(fù)極材料儲鈉能力欠缺,對鈉離子電池的研究陷入停滯。這一時(shí)間點(diǎn)成為兩類電池發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn),隨著1991年Sony首次實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的商業(yè)化,兩者的發(fā)展差異進(jìn)一步擴(kuò)大。在20世紀(jì)80年代到21世紀(jì)初,鈉離子電池的研究投入大幅度降低,逐漸淡出人們的視野。
(三)復(fù)蘇期:20世紀(jì)初,適用于鈉離子電池的硬碳負(fù)極材料終于被開發(fā),打破鈉離子電池發(fā)展瓶頸,鈉離子電池進(jìn)入緩慢復(fù)蘇期。但隨著2006年ET(EnergyTechnology)的鋪開,電動汽車需求高漲,具有適合電壓高、能量密度大等汽車用二次電池性能的鋰離子電池發(fā)展如火如荼,替代需求不足,鈉離子電池性能也深受詬病,關(guān)注度低。
(四)成長期:2011年,全球首家鈉離子電池公司英國Faradion建立,日本Komaba等也首次報(bào)道NaNi0.5Mn0.5O2|| 硬碳全電池性能,鈉離子電池開始商業(yè)化之路。鋰離子電池研究和產(chǎn)業(yè)鏈趨于成熟,人們對鋰資源的擔(dān)憂日漸突出,鈉離子開始集中研發(fā)。在這十年的時(shí)間內(nèi),美國Goodenough等提出普魯士白正極,中科院物理所胡勝勇等首次提出低成本煤基無定型碳負(fù)極材料,研發(fā)開始大跨步向?qū)嶋H應(yīng)用邁進(jìn)。到了2017年,中科海乃承襲中科院物理研究所成果,正式成立,相繼將鈉離子電池應(yīng)用于電動自行車、電動汽車和儲能電站領(lǐng)域,鈉離子電池應(yīng)用藍(lán)海逐步鋪開。
(五)爆發(fā)期:鋰離子電池成本激增,鋰資源供需矛盾成為新的發(fā)展痛點(diǎn),尋求技術(shù)補(bǔ)充或技術(shù)替代成為鋰電池發(fā)展的必經(jīng)之路。與此同時(shí),鈉離子電池新技術(shù)成熟度的提高以及應(yīng)用場景逐步完善,兼之龍頭電池企業(yè)的頭部帶動效應(yīng),鈉離子電池進(jìn)入產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期。目前鋰電know-how進(jìn)入瓶頸期,從整體性調(diào)整進(jìn)入系統(tǒng)性微調(diào)。伴隨著儲能項(xiàng)目的布局展開,鈉離子電池開始產(chǎn)業(yè)化之路,有望在5年內(nèi)迎來產(chǎn)能爆發(fā)。
對比鋰離子電池發(fā)展之路,鈉離子電池發(fā)展呈現(xiàn)出明顯的“20年滯后期”規(guī)律。在負(fù)極材料這一關(guān)鍵技術(shù)突破方面,鋰電池出現(xiàn)于1981年,鈉離子電池滯后20年,在2001年首次研發(fā)成功;在商業(yè)化方面,1991年鋰離子電池開啟商業(yè)化進(jìn)程,2021年全球首家鈉離子電池公司成立,相較于鋰離子電池滯后20年;在產(chǎn)業(yè)化爆發(fā)方面,2006年鋰離子電池伴隨著ET革命,乘電動汽車東風(fēng)而起,如今隨著低碳時(shí)代的到來和儲能電池的行業(yè)產(chǎn)能釋放,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化大勢所趨。
圖2:從專利布局看鈉離子電池行業(yè)發(fā)展 |
資料來源:中國專利信息中心,中國科學(xué)院物理研究所,Murata,浙商證券研究所 |
鈉離子電池的生產(chǎn)工藝與鋰離子電池趨同,技術(shù)可復(fù)刻,設(shè)備可遷移,鈉離子產(chǎn)業(yè)化時(shí)間有望進(jìn)一步提前。鈉離子電池生產(chǎn)工序主要包括極片制作(攪拌、涂布、輥壓、分切)、電芯制作(卷繞/疊片、焊接、封裝、注液)和電化學(xué)過程(預(yù)化、化成分容),整體生產(chǎn)工藝與鋰離子電池類似,僅在負(fù)極集流體上換用鋁箔以及原材料調(diào)整。鋰離子電池經(jīng)過多年的技術(shù)積累,在生產(chǎn)方面積累了深厚的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。對于現(xiàn)有的鋰電企業(yè)來說,從鋰電到鈉電的轉(zhuǎn)折不是整體公司生產(chǎn)線的調(diào)整,而是基于原料的變化所進(jìn)行的適應(yīng)性改變,產(chǎn)線可迅速切換,技術(shù)遷移路徑短,鈉離子電池的生產(chǎn)壁壘近乎沒有。
圖3:鈉離子電池技術(shù)工藝(與鋰離子電池工藝、設(shè)備兼容) |
資料來源:《nature》,浙商證券研究所 |
鋰離子電池到鈉離子電池的技術(shù)更迭有望實(shí)現(xiàn)互為補(bǔ)充的win-win格局。從鋰電到鈉電,后發(fā)優(yōu)勢可一定程度規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),產(chǎn)業(yè)化可借鑒鋰電體系經(jīng)驗(yàn),一旦鈉電材料端實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的研發(fā)突破,有望迅速地進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)商業(yè)化路徑。
1.1.2 路徑選擇:原材料端創(chuàng)新突破
材料端技術(shù)突破,打破鈉離子電池技術(shù)壁壘。不管是哪一種電池體系,材料的進(jìn)步?jīng)Q定電池的進(jìn)步。鈉離子的主要電池組成材料于鋰離子類似,均包括正極材料、負(fù)極材料、集流體、隔膜、添加劑、電解液等基本單元,具體來講,鈉離子電池和鋰離子電池的電解液、隔膜等變化不大,正負(fù)極材料形成核心壁壘,集流體變化帶來鋁箔的需求增長。
表1:鈉離子電池材料端的技術(shù)突破 |
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材料 |
鈉離子電池 |
鋰離子電池 |
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正極材料 |
三種主流路線:層狀氧化物技術(shù)成熟,普魯士藍(lán)類化合物成本低,聚陰離子型化合物功率密度高 |
兩種主流路線:三元NCM性能更優(yōu),磷酸鐵鋰成本低 |
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負(fù)極材料 |
主要分為硬碳和軟碳:軟碳成本較低性能不足,硬碳技術(shù)探索初見成效,生物質(zhì)前驅(qū)體位于研發(fā)初期 |
多采用石墨負(fù)極,硅基負(fù)極有望實(shí)現(xiàn)替代 |
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集流體 |
正負(fù)極集流體均可采用價(jià)格較低的鋁箔 |
正極集流體采用銅箔,負(fù)極集流體采用鋁箔 |
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隔膜 |
保持鋰電原有產(chǎn)品不變 |
一般采用高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜 |
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電解液 |
六氟磷酸鈉,量產(chǎn)難度低 |
六氟磷酸鋰,量產(chǎn)難度低 |
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資料來源:高工鋰電,浙商證券研究所 |
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現(xiàn)在的鈉離子電池正極材料基本上是三種類型:金屬氧化物、普魯士藍(lán)類、聚陰離子型化合物。目前這三種體系各有所長,層狀氧化物技術(shù)成熟,普魯士藍(lán)類化合物成本低,聚陰離子型化合物功率密度高,適用于高功率輸出設(shè)備需求。綜合來看,聚陰離子型材料的整體性能更具優(yōu)勢。其中,磷酸釩錳鈉正極材料技術(shù)在材料升級方面潛力大,未來發(fā)展前景大:可引入電負(fù)性大的F元素取代,提升工作電壓和能量密度;增大Mn含量或引入Cu,Fe等進(jìn)一步降低釩含量,降低成本。相比層狀金屬氧化物和普魯士藍(lán)正極材料,磷酸釩錳鈉正極材料技術(shù)料倍率性能更高,循環(huán)壽命更長,電芯制備工藝更簡單。
與鋰離子電池一樣,鈉離子電池的負(fù)極材料同樣是碳材料,主要分為硬碳和軟碳。軟碳成本比較低但是它的性能不足,現(xiàn)在軟碳技術(shù)尚在進(jìn)一步改進(jìn)提升,硬碳技術(shù)探索已經(jīng)初見成效??梢哉f,生物質(zhì)基硬碳最具優(yōu)勢,但行業(yè)尚處于發(fā)展初期,個(gè)別企業(yè)具備技術(shù)優(yōu)勢。添加劑配方是提升循環(huán)壽命的關(guān)鍵,鈉電高堿度+高電壓更加考驗(yàn)鈍化膜的穩(wěn)定性,Know-How壁壘高于鋰電池。
鈉離子電池的電解質(zhì)與鋰電池相似,包括水系、有機(jī)系和固態(tài)三類,一般情況下,液體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率高于固體電解質(zhì),因?yàn)樗鼈兙哂休^好的流動性,有利于鈉離子的快速遷移。目前常見鈉鹽有:NaPF6(六氟磷酸鈉)電化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于六氟磷酸鋰,在PC 基(碳酸丙烯酯)電解液中導(dǎo)電率最高;NaCIO4則擁有離子遷移速度快、兼容性好、成本低等優(yōu)勢,但其含水量高、易爆炸和高毒性等不足影響其實(shí)際應(yīng)用。目前電解質(zhì)NaPF6是鈉離子電池電解液的核心,合成方法與鋰離子電池電解液相似,天賜材料和多氟多均掌握了鈉鹽的核心工藝。
集流體方面,鈉在常溫下不與鋁發(fā)生合金反映,因此鈉離子電池的正負(fù)極均可采用鋁箔作為集流體,可以進(jìn)一步降低鈉離子電池的成本。
1.2 東風(fēng)已至:價(jià)增量減需求倒逼
1.2.1 企業(yè)端承壓:短期內(nèi)碳酸鋰供需矛盾難改
全球鋰資源處于供需緊平衡的狀態(tài),電池級碳酸鋰價(jià)格已高達(dá)56.45萬元/噸(截止22年12月7日),自2021年下半年到2022年上半年增速達(dá)到433%。相比之下,碳酸鈉提鈉簡單,供給充足,價(jià)格穩(wěn)定低廉,價(jià)格僅為2650元/噸(輕質(zhì)純堿,截止22年12月7日),是碳酸鋰價(jià)格的0.47%。
圖4:2022年上半年碳酸鋰價(jià)格同比增長4.3倍 |
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資料來源:wind,浙商證券研究所 備注:電池級碳酸鋰主要用于制備鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料以及磷酸鐵鋰等鋰離子電池正極材料。 |
鋰資源緊平衡預(yù)計(jì)長期維持,電動車產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的鋰需求激增或?qū)?dǎo)致鋰供應(yīng)焦慮長期存在。根據(jù) Wood Mackenzie 的預(yù)測數(shù)據(jù),受益于電動車行業(yè)的高速發(fā)展,全球鋰需求量將在 2030 年增至200萬噸 LCE(碳酸鋰當(dāng)量)以上,至 2035 年增至 300 萬噸 LCE。受益于價(jià)格上行,鋰的供應(yīng)量同樣呈現(xiàn)快速增長的趨勢,但若基于全球已投產(chǎn)和已見規(guī)劃的鋰項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)測,長期來看鋰行業(yè)會面臨嚴(yán)重的供給短缺。在汽車電動化的浪潮中,鋰原料的供應(yīng)將成為產(chǎn)業(yè)鏈面臨的挑戰(zhàn)之一,在電動車電池發(fā)展路徑不發(fā)生變化的情形下,鋰資源焦慮可能長期存在。
圖5:根據(jù)Benchmark Minerals預(yù)測,鋰行業(yè)面臨嚴(yán)重供給短缺(單位:萬噸LCE) |
資料來源:Benchmark Minerals,浙商證券研究所 |
鋰價(jià)上漲增加動力電池企業(yè)成本,電池企業(yè)承壓。對比2021h1與2022h1磷酸鐵鋰電池電芯成本價(jià)格,正極材料磷酸鐵鋰價(jià)格從0.11元/Wh上漲到0.31元/Wh,同比上漲195%,帶動電芯材料總成本從0.35元/Wh上漲到0.55元/Wh,同比上漲60%。2022h1磷酸鐵鋰價(jià)格占比達(dá)到56%,較2021年h1同比上漲26pct。同時(shí)從電池價(jià)值鏈的利用率來看,2025年,負(fù)極材料和集流體利用率將持續(xù)收緊,材料端的壓力不減,從材料端來進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新,將成為鋰電池降本的核心路徑。
1.2.2 政府端承壓:鋰電進(jìn)口依賴危及能源安全
全球鋰資源分布不均,中國對于鋰電原材料對外依賴程度超60%,存在卡脖子風(fēng)險(xiǎn)。鋰精礦產(chǎn)能集中于智利和西澳,由于礦業(yè)體系成熟、資源稟賦優(yōu)越、至中國運(yùn)輸便利,目前仍為全球鋰輝石礦供應(yīng)主力。根據(jù)USGS統(tǒng)計(jì),目前全球已探明鋰資源8900萬噸,我國已探明鋰資源量510萬噸,僅占比5.7%,全球鋰資源儲量2200萬噸,中國只有150萬噸,僅占比6.8%。我國鋰資源品質(zhì)和外部開發(fā)條件較差,導(dǎo)致開發(fā)難度大、成本高,供應(yīng)能力較弱。從進(jìn)口情況來看,截止到2022上半年,中國鋰資源(氫氧化鋰)進(jìn)口依賴超60%。
相比而言,鈉儲量豐富,原料價(jià)格低,地殼豐度高,供應(yīng)鏈更加安全,這也是鈉離子電池可以廣泛使用的最大優(yōu)勢。鈉與鋰處于同一主族,具有相似物理化學(xué)性質(zhì)。地殼中含有 2.27% 的鈉,使其成為地球上第七大最豐富的元素和第五大最豐富的金屬,僅次于鋁、鐵、鈣和鎂,領(lǐng)先于鉀。鈉分布于全球各地,完全不受資源和地域的限制,所以鈉離子電池相比鋰離子電池有非常大的資源優(yōu)勢。
圖10:鈉在地殼中元素豐度位列第六(ppm) |
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資料來源:中科海納官網(wǎng),浙商證券研究所 |
鈉離子電池相關(guān)政策陸續(xù)出臺,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定在即,進(jìn)一步促進(jìn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化。受益于全球范圍內(nèi) 汽車電動化浪潮,鋰作為關(guān)鍵原料,戰(zhàn)略價(jià)值不斷凸顯?!笆奈濉币?guī)劃明確提出,研發(fā)儲備鈉離子電池高能量密度儲能技術(shù)。發(fā)改委進(jìn)一步明確相關(guān)目標(biāo):到2025年,實(shí)現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?;l(fā)展轉(zhuǎn)變,裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬千瓦以上,加快飛輪儲能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)模化試驗(yàn)示范。政府逐步開始重視鈉離子技術(shù),并將其作為儲能領(lǐng)域的重要研究示范,將推動鈉離子電池全面商業(yè)化。2022年7月,我國首批鈉離子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定在即,工信部聯(lián)合寧德時(shí)代等,將進(jìn)一步推動鈉離子產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化。
表3:政策端迅速推動,鈉離子儲能技術(shù)試點(diǎn)示范啟動 |
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時(shí)間 |
政策文件 |
政策內(nèi)容 |
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2021年7月 |
《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》 |
發(fā)改委提出到2025年,實(shí)現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?;l(fā)展轉(zhuǎn)變,裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬千瓦以上;加快飛輪儲能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?;囼?yàn)示范,以需求為導(dǎo)向,探索開展儲氫、儲熱及其他創(chuàng)新儲能技術(shù)的研究和示范應(yīng)用。 |
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2021年8月 |
《關(guān)于政協(xié)第十三屆全國委員會第四次會議第4815號(工交郵電523號)提案答復(fù)函》 |
科技部將在“十四五”期間實(shí)施“儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng),并將鈉離子電池技術(shù)列為子任務(wù),以進(jìn)一步推動鈉離子電池的規(guī)?;?、低成本化,提升綜合性能。促進(jìn)性能優(yōu)異、符合條件的鈉離子電池在新能源電站、交通工具、通信基站等領(lǐng)域加快應(yīng)用,推動鈉離子電池全面商業(yè)化。 |
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2021年11月 |
《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》 |
儲能技術(shù)方面,就能量型/容量型儲能技術(shù)裝備及系統(tǒng)集成技術(shù),研發(fā)鈉離子電池、液態(tài)金屬電池、鈉硫電池、固態(tài)鋰離子電池、儲能型鋰硫電池、水系電池等新一代高性能儲能技術(shù) |
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2022年3月 |
《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》 |
鈉離子電池列為“十四五”新型儲能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向,研究開展鈉離子電池、固態(tài)鋰離子電池等新一代高能量密度儲能技術(shù)試點(diǎn)示范。 |
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2022年6月 |
《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》 |
研發(fā)儲備鈉離子電池、液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池、鋰硫電池等高能量密度儲能技術(shù)。 |
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2022年7月 |
《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2022年第二批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂和外文版項(xiàng)目計(jì)劃》 |
我國首批鈉離子電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鈉離子電池術(shù)語和詞匯》《鈉離子電池符號和命名》計(jì)劃正式下達(dá)。參與公司:中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院,中國科學(xué)院物理研究所,寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司,深圳市比亞迪鋰電池有限公司 |
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資料來源:政府官網(wǎng),浙商證券研究所 |
2 優(yōu)勢突出+場景布局,夯實(shí)鈉電發(fā)展底層競爭力
2.1 多重優(yōu)勢:安全性突出+降本優(yōu)勢
鈉離子電池的電極材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和更優(yōu)的低溫性能,對于極端氣候擁有更好的適應(yīng)性,安全性高于鋰電池。根據(jù)最新研究,已經(jīng)制備的鈉離子電池具有寬工作溫度范圍:-70-100℃,在-70℃的情況下該電池仍可提供70.19%的室溫容量,在100℃的情況下仍能正常工作。鋰離子電池在寒冷的環(huán)境下容易活性降低,比容量大幅度下降。鈉離子電池中的所有關(guān)鍵部件,包括電解質(zhì)、陰極和陽極,都設(shè)計(jì)成適應(yīng)寬溫度窗口,即處理高固有離子擴(kuò)散系數(shù)以補(bǔ)償損失低溫,并具有出色的熱穩(wěn)定性以防止高溫下的放熱反應(yīng)。
鈉離子電池穩(wěn)定性更高,更不易出現(xiàn)熱失控等情況。鈉離子電池在過充、過放、短路、針刺等測試中不起火、不爆炸。鈉離子電池?zé)崾Э販囟雀?,在高溫環(huán)境下容易因?yàn)殁g化、氧化而不自燃。鈉鹽電解質(zhì)的電化學(xué)窗口較大,電解質(zhì)在參與反應(yīng)的過程中分解的可能性更低,電池系統(tǒng)穩(wěn)定性更高。鈉離子電池化學(xué)允許在陽極使用金屬Al作為集流體,能有效避免石墨基鋰離子電池的過放電問題。且鈉離子電池的內(nèi)阻比鋰電池高,所以其在短路的情況下瞬時(shí)發(fā)熱量少,溫升較低,熱失控溫度高于鋰電池,具備更高的安全性。
圖13:鈉離子電池可放電到0V,具備更高的安全性 |
資料來源:《Reviewing the Safe Shipping of Lithium-Ion and Sodium-Ion Cells: A Materials Chemistry Perspective》,浙商證券研究所 |
備注:如圖 (a)所示,硬碳陽極鈉離子電池可放電至0 V,而不會出現(xiàn)Al溶解等任何問題,當(dāng)放電至0 V,對于全電池,陽極電位約為2.7 V(vs. Na/Na+),考慮到碳酸酯溶劑的電化學(xué)穩(wěn)定性,這是一個(gè)非常安全的值;在循環(huán)穩(wěn)定性方面,圖 (b)和(c)顯示鈉離子電池在4.3和0 V之間的長期穩(wěn)定循環(huán),即使深度放電至0 V,鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性并也未受到明顯損害,并具有優(yōu)異的溫度特性。
根據(jù)中科海納估計(jì),Cu-Fn-Mn基鈉離子電池原材料成本相對磷酸鐵鋰/石墨體系將降低30%-40%。在當(dāng)前高鋰電背景下,隨著產(chǎn)業(yè)化的展開,電解液、硬碳、普魯士藍(lán)等原材料供應(yīng)一致性和穩(wěn)定性有望獲得提高,成本效應(yīng)將逐步凸顯。
圖14:中科海納公布數(shù)據(jù):30%-40%降本空間 |
資料來源:中科海納官網(wǎng),浙商證券研究所 |
從成本組成來看,鈉離子電池的降本效應(yīng)主要體現(xiàn)在正極材料和負(fù)極集流體方面,針對目前高漲的鋰價(jià)和銅價(jià)“對癥下藥”。
(一)在正極材料方面:以磷酸鐵鋰和Na-Cu-Fe-Mn-O層狀正極為例,截至2022年底,磷酸鐵鋰約17.4萬元/噸,而層狀小批量拿貨售價(jià)11-12萬/噸,大批量7-9萬/噸,上規(guī)模后有望到5-6萬/噸。同時(shí)普魯士藍(lán)路線理論性能天花版較高,美聯(lián)&七彩、百合花“送樣-驗(yàn)證”過程仍在持續(xù)進(jìn)行中,對標(biāo)顏料級2.5萬/噸售價(jià),降本潛力大。鈉離子正極材料不需要用鈷、鎳等元素,進(jìn)一步擴(kuò)大了成本方面的優(yōu)勢。
(二)在負(fù)極流體方面:鋰電池采用銅箔作為集流體,鈉離子電池可使用價(jià)格更低的鋁箔作為負(fù)極集流體。長周期看,近五年銅價(jià)和鋁價(jià)二者價(jià)差基本穩(wěn)定在30000-40000元/噸以上。
圖15:鋁價(jià)維穩(wěn),與銅價(jià)價(jià)差保持在30000~40000元/噸上下 |
資料來源:wind,浙商證券研究所 |
根據(jù)現(xiàn)有的公開數(shù)據(jù)對鈉離子電池成本進(jìn)行測算,對標(biāo)2022年底磷酸鐵鋰電池成本,發(fā)現(xiàn)初步量產(chǎn)之后有望實(shí)現(xiàn)降本10.60%,規(guī)模化效應(yīng)下有望達(dá)到近30%的降本效應(yīng)。由于正極、負(fù)極等原材料尚未形成市場規(guī)模,多數(shù)企業(yè)選擇自供,供應(yīng)鏈還不成熟,價(jià)格短暫處于高位。結(jié)合2022年11月29日召開的鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展論壇公布數(shù)據(jù),通過我們測算,鈉電當(dāng)前小試、中試成本在0.8-1元/Wh范圍內(nèi)波動,預(yù)計(jì)產(chǎn)業(yè)鏈配套初步形成后,成本有望下降到0.5-0.6元/Wh,中長期進(jìn)一步下探0.4-0.5元/Wh。
表5:測算不同時(shí)期的鈉離子電池電芯成本:規(guī)?;?yīng)下有望達(dá)到近30%的降本效應(yīng) |
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鈉離子電池原材料BOM成本 |
產(chǎn)業(yè)化初期 |
初步量產(chǎn) |
規(guī)?;?yīng) |
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品名 |
單位(/GWh) |
用量 |
市場價(jià):萬元/噸 |
單價(jià): 元/Wh |
成本百分比(%) |
市場價(jià):萬元/噸 |
單價(jià): 元/Wh |
成本百分比(%) |
市場價(jià):萬元/噸 |
單價(jià): 元/Wh |
成本百分比(%) |
||||
Na-Cu-Fe-Mn-O層狀正極 |
t |
2778 |
12 |
0.32 |
35% |
8 |
0.22 |
43% |
5.5 |
0.15 |
38% |
||||
導(dǎo)電劑(正極) |
t |
119 |
17 |
0.02 |
2% |
17 |
0.02 |
4% |
17 |
0.02 |
5% |
||||
油系黏結(jié)劑 (正極) |
t |
119 |
50 |
0.06 |
7% |
50 |
0.06 |
12% |
50 |
0.06 |
15% |
||||
鋁箔 |
t |
300 |
2 |
0.00 |
1% |
2 |
0.00 |
1% |
2 |
0.00 |
1% |
||||
無定形碳 |
t |
1222 |
20 |
0.24 |
27% |
8 |
0.09 |
18% |
4 |
0.05 |
12% |
||||
導(dǎo)電劑(負(fù)極) |
t |
53 |
17 |
0.01 |
1% |
17 |
0.01 |
2% |
17 |
0.01 |
2% |
||||
水系黏結(jié)劑 (負(fù)極) |
t |
53 |
3 |
0.00 |
0% |
3 |
0.00 |
0% |
3 |
0.00 |
0% |
||||
鋁箔(負(fù)極) |
t |
300 |
2 |
0.00 |
1% |
2 |
0.00 |
1% |
2 |
0.00 |
1% |
||||
隔膜 |
萬m2 |
1167 |
3 |
0.03 |
3% |
3 |
0.03 |
6% |
3 |
0.03 |
7% |
||||
電解液 |
t |
1389 |
16 |
0.22 |
24% |
5.5 |
0.08 |
15% |
5.5 |
0.08 |
19% |
||||
總成本 |
0.91 |
0.52 |
0.41 |
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資料來源:浙商證券研究所 |
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2.2 場景布局:鉛酸電池替代+A00電動汽車+儲能
鈉離子的主要劣勢體現(xiàn)在能量密度方面,相較于磷酸鐵鋰電池200~350Wh/kg的能量密度,鈉離子電池能量密度偏低。目前,寧德時(shí)代公布的鈉離子電池,下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh/kg,已接近磷酸鐵鋰電池,隨著儲鈉技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,差距有望減少。
對照鈉離子的使用性能與當(dāng)前各行業(yè)的要求,可以發(fā)現(xiàn)在儲能和鉛酸電池領(lǐng)域適配。對比來看,汽車和個(gè)人電子產(chǎn)品對于能量密度的要求較高,同時(shí)個(gè)人電子產(chǎn)品迭代偏快,相對而言對于電池的循環(huán)壽命要求沒有那么嚴(yán)格。在儲能和鉛酸電池替代領(lǐng)域,對于能量密度的要求偏低,成本敏感性較強(qiáng),與鈉離子電池的特性相對適配。
表6:當(dāng)前主要行業(yè)使用要求及驅(qū)動因素 |
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汽車 |
個(gè)人電子產(chǎn)品 |
儲能 |
鉛酸電池 |
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2025年能量密度(Wh/L) |
~550 |
~550 |
~300 |
~110 |
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充放電倍率 |
~2/~2 |
~0.5/0.5C |
~0.5/~2 |
- |
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循環(huán)壽命 |
>8-10年 |
>1-2年 |
10年 |
5年 |
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主要特性 |
高能量密度/功率 |
高能量密度 |
低成本,長壽命 |
功率,成本 |
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資料來源:《The re-emergence of sodium-ion batteries: testing, processing, and manufacturability》,浙商證券研究所 |
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根據(jù)不同場景對于性價(jià)比的敏感程度,鈉離子電池預(yù)計(jì)未來首先取代鉛酸電池,率先實(shí)現(xiàn)電動自行車、低速電動車、備用電源和起動電池的無鉛化;標(biāo)準(zhǔn)化程度提高之后,有望實(shí)現(xiàn)A00級電動汽車的有效應(yīng)用;規(guī)?;?yīng)展開之后,各級市場成熟,降本效應(yīng)更加突出,在儲能市場有望進(jìn)一步提高滲透率。
2.2.1 鉛酸電池:有望成為鈉離子電池的先導(dǎo)主戰(zhàn)場
鉛酸電池替代環(huán)節(jié)有望成為鈉離子電池規(guī)?;a(chǎn)的孵化場,最先實(shí)現(xiàn)鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)賦能。
鉛酸電池由于其安全穩(wěn)定、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)在電池領(lǐng)域占據(jù)較高的市場份額。按照應(yīng)用領(lǐng)域劃分,我國的鉛酸蓄電池主要可分為備用電源電池、儲能電池、起動電池和動力電池四大類。備用電源電池是主要用于通訊備用電源、不間斷電源(UPS)、應(yīng)急照明電源及其他備用電源的蓄電池,占比8%。儲能電池指適用于供太陽能發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及其他可再生能源的儲能用蓄電池,占比6%。起動電池是主要應(yīng)用于汽車、摩托車、燃油發(fā)動機(jī)起動、點(diǎn)火和照明的蓄電池,占比最高,達(dá)到45%。動力電池主要應(yīng)用于電動自行車、電動特種車(電動游覽車、高爾夫車、巡警車、叉車等)、低速電動乘用車、混合電動車等電動車輛作為動力,占比28%。
圖16:鉛酸蓄電池應(yīng)用場景占比 |
資料來源:中國有色金屬工業(yè)協(xié)會,浙商證券研究所 |
然而,從鉛酸蓄電池企業(yè)數(shù)量和進(jìn)出口情況來看,鉛酸蓄電池已經(jīng)釋放出替代信號。隨著近幾年對鉛酸蓄電池環(huán)保核查的逐步加大,加上其市場空間逐步被鋰離子電池等新型電池技術(shù)取代,鉛酸蓄電池企業(yè)數(shù)量保持逐年下降的趨勢,中國鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)由2010年的1500家左右下降到2021年的110家左右,且大量企業(yè)處于停產(chǎn)或整頓狀態(tài)。同時(shí),鉛酸蓄電池的進(jìn)出口量總體呈下降趨勢,根據(jù)中國海關(guān)數(shù)據(jù)顯示,近年來,我國鉛酸蓄電池進(jìn)口量整體呈下降趨勢,2018年中國鉛酸蓄電池進(jìn)口數(shù)量為1094萬個(gè),為近年來最大值,2021相較于2018年鉛酸電池進(jìn)口數(shù)量下降近50%。
從三種電池的性能對比來看,鈉離子電池相較于磷酸鐵鋰和三元鋰電池各有優(yōu)劣,相對于鉛酸電池來說,實(shí)現(xiàn)全方位性能優(yōu)化。主要性能方面,鈉離子電池相對于鉛酸電池實(shí)現(xiàn)3倍能量密度提升,鉛酸電池的循環(huán)壽命遠(yuǎn)不及鈉離子電池,鉛酸電池的低溫性能、安全性、環(huán)保性、快充性能偏差,且二者原料成本相當(dāng),具有性價(jià)比優(yōu)勢。
(1)從消費(fèi)端來說,消費(fèi)者對于循壞壽命和性價(jià)比優(yōu)勢敏感。按照三天充一次電來看,500-1000次對應(yīng)的循環(huán)壽命在4~5年,2000次的循環(huán)壽命可以達(dá)到15年左右,同時(shí)使用壽命的延長也會減少電池更換成本。而且相較于鉛酸電池而言,鈉離子電池常溫充電15min,電量80%以上,有望在低速電動汽車和電動自行車等方面迅速得到認(rèn)可。
(2)從生產(chǎn)端來看,鉛酸蓄電池含大量的重金屬鉛以及酸性物質(zhì)。在生產(chǎn)或回收環(huán)節(jié)滲入環(huán)境的鉛及其化合物,一旦進(jìn)入人體后,可能對神經(jīng)、造血、消化、腎臟、心血管和內(nèi)分泌等多個(gè)系統(tǒng)造成危害,甚至引起嚴(yán)重的鉛中毒。在電池的生產(chǎn)過程中,廢煙、廢塵、廢水等污染形式貫穿于生產(chǎn)流程始終,特別是鉛粉制造-板柵鑄造-極板制造-極板化成環(huán)節(jié),受制于現(xiàn)有工藝,必然產(chǎn)生大量酸性含鉛污水、鉛塵、鉛渣、鉛煙、酸霧,極板化成還是耗電量最大的工序,分片與刷片廢品率高,工序重復(fù)率高,造成的污染大。隨著低碳時(shí)代的到來,鈉離子電池將成為鉛酸電池的最佳替代品。
表7:鈉離子電池相對于鉛酸電池實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化 |
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鉛酸電池 |
磷酸鐵鋰電池 |
三元鋰電池 |
鈉離子電池(銅基氧化物/煤基碳體系) |
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質(zhì)量能量密度 |
30~50 Wh/kg |
150~220 Wh /kg |
200~300 Wh /kg |
100~150 Wh /kg |
|
體積能量密度 |
60~80 Wh /L |
200~350 Wh /L |
500~700 Wh /L |
180~280 Wh /L |
|
單位能量原料成本 |
0.3~0.5元/ Wh |
0.5~0.7元/Wh |
0.7~1.0元/Wh |
0.3~0.5元/ Wh |
|
循環(huán)壽命 |
500~1000次 |
3000~6000次 |
1500~3000次 |
2000次以上 |
|
平均工作電壓 |
2.0 V |
3.2 V |
3.2 V |
3.2 V |
|
-20℃容量保持率 |
70% |
小于70% |
70% |
88%以上 |
|
耐過放電 |
差 |
差 |
差 |
可放電至0 V |
|
安全性 |
高 |
中高 |
低 |
高 |
|
環(huán)保特性 |
差 |
優(yōu) |
優(yōu) |
優(yōu) |
|
快充性能 |
差 |
差 |
差 |
常溫充電15min,電量80%以上 |
|
記憶性 |
有 |
無 |
無 |
無 |
|
資料來源:ofweek,浙商證券研究所 |
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鉛酸蓄電池的替代趨勢相對明確,實(shí)際上,在鈉離子電池提出之前,磷酸鋰電池已經(jīng)對鉛酸電池進(jìn)行了一定程度的替代,初期市場將主要由磷酸鐵鋰電池和鈉離子電池瓜分,隨著鈉電的成本效應(yīng)進(jìn)一步鋪開,鈉離子電池有望成為鉛酸電池的主要替代品。
2.2.2 A00車場景:高價(jià)格敏感度帶來鈉電需求
在2021年,中國A00級電動車的銷量為89.02萬輛,在新能源車的滲透率為27.04%,2022年1-11月的A00級電動車銷量為125萬輛,滲透率下降至21.77%。A00級車型的用戶是成本敏感性,鋰電池成本的上漲影響了銷量,動力電池方面,用A00級別車型跑量,是過去多年中國新能源汽車發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。由于電池及各種零部件成本大漲(原材料包含金屬和石油衍生工業(yè)品價(jià)格上漲),擠壓了A00級電動車型的生存空間。在供給端意愿受影響的情況下,調(diào)整的手段主要是通過對整車售價(jià)進(jìn)行大幅調(diào)整,這將直接導(dǎo)致需求減弱。從成本端進(jìn)行調(diào)控成為車企的主要需求。
圖19:A00汽車市場份額下滑 |
資料來源:wind,浙商證券研究所 |
在能量密度和續(xù)航里程方面,鈉電池已經(jīng)能夠滿足目前A00級電動車用戶。從生產(chǎn)車型電池系統(tǒng)能量密度來看,A00級新能源乘用車在產(chǎn)車型電池系統(tǒng)能量密度主要集中在140(含)-160Wh/kg,125(含)-140Wh/kg占比41.6%,160Wh/kg及以上占比為0.1%。從生產(chǎn)車型續(xù)航里程來看,A00級新能源乘用車在產(chǎn)車型續(xù)航里程主要集中在250km以下,250km-400km區(qū)間占比4%,400km以上占比為零。目前的鈉離子電池已經(jīng)能完全滿足A00級電動車的搭載要求。
A00電動車的生產(chǎn)企業(yè)對于成本的敏感性較高,鈉電池的應(yīng)用具備一定優(yōu)勢。對于價(jià)格比較敏感的商品,價(jià)格下降所帶來的波動對于銷量會形成較大的彈性,而鈉離子電池遠(yuǎn)期來看成本相對于鋰電池一定更為便宜,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展順利的話在2025年就會形成20%~30%的價(jià)格優(yōu)勢,對于下游客戶來說會形成非常大的吸引力。更遠(yuǎn)一些來說,對于部分裝載鈉離子電池的A0級汽車車型,會形成一定的降本空間,縮小與原搭載鋰電池的A00級汽車的價(jià)差,對于搭載鋰電池的A0級汽車會形成替代效應(yīng)。
2.2.3 儲能場景:鋰離子+鈉離子方案有望成為最優(yōu)解
儲能市場前景廣闊,發(fā)展迅速。儲能技術(shù)正在成為許多國家實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。2021年,全球新增運(yùn)營電力儲能項(xiàng)目裝機(jī)容量總計(jì)18.3GW,同比增長185%,其中新增儲能占比最大,為10.2GW,首次超過10GW,是2020年的2.2倍,同比增長117%。
2022年全球儲能市場延續(xù)2021年的高速增長態(tài)勢,歐美、中國等主要市場多點(diǎn)開花,鈉離子電池目前占儲能項(xiàng)目的0.24%。根據(jù)CNESA全球儲能數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計(jì)。截至2021年底,全球運(yùn)營電力儲能項(xiàng)目總計(jì)209.4GW,同比增長9%。抽水蓄能占比首次低于90%,同比下降4.1個(gè)百分點(diǎn)。其次是新能源存儲,為25.4GW,同比增長67.7%,其中鋰離子電池在新能源存儲中占比最大,市場份額超過90%;鈉離子電池目前處于較小份額,僅占比2.0%,可拓展空間大。
圖22:鈉離子電池目前僅占儲能項(xiàng)目規(guī)模的0.24% |
資料來源:CNESA,浙商證券研究所 |
高低溫性能、長循環(huán)、高安全和低成本是下一代產(chǎn)品儲能產(chǎn)品重要方向。2022年儲能鋰電池的下游應(yīng)用痛點(diǎn)集中在以下幾點(diǎn):(1)電池和系統(tǒng)成本仍舊偏高,項(xiàng)目財(cái)務(wù)收益性受打壓;(2)循環(huán)次數(shù)虛標(biāo),相當(dāng)部分大儲電池在實(shí)際循環(huán)6000次后即無法正常使用,與標(biāo)榜的8000次甚至10000次差距明顯,導(dǎo)致全生命周期度電成本是抽水蓄能的2-3倍;(3)起火爆炸事件難杜絕,無法實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。在此背景下,高低溫性能、長循環(huán)、高安全和低成本已成為下一代產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的重要方向,從不同的儲能場景來看,鈉離子電池滿足電力儲能、通信儲能、戶用家儲的場景和新要求。
表8:不同儲能應(yīng)用場景對于儲能產(chǎn)品性能要求(電力、通信、戶用場景更為適用) |
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應(yīng)用領(lǐng)域 |
工況應(yīng)用要求 |
技術(shù)類型 |
核心要求 |
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電力儲能 |
削峰填谷,再生能源并網(wǎng)等 |
容量型 |
超長循環(huán)、超高安全、高低溫性能 |
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調(diào)頻調(diào)壓:短時(shí)間大功率充放電 |
功率型 |
高倍率、循環(huán)壽命 |
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通信儲能 |
成本敏感、性價(jià)比要求高;模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高 |
容量型 |
循環(huán)壽命、高低溫、低成本 |
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戶用家儲 |
絕對安全穩(wěn)定;免維護(hù)、一體化、智能化;質(zhì)保期8-10年 |
容量型 |
高安全、高低溫性能、長循環(huán)壽命 |
|
便攜式儲能 |
輕便小巧、便攜型好;續(xù)航時(shí)間長,帶電量高;價(jià)格便宜,質(zhì)保期長 |
容量型 |
高能量密度、長循環(huán)壽命、低成本 |
|
資料來源:高工鋰電,浙商證券研究所 |
從成本端來看,對比幾種新能源電池的儲能效應(yīng),可以發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池與鈉離子電池的成本效益最高,邊際效應(yīng)不高。具體來看:鉛蓄電池儲能容量過小,雖然具有一定投資成本優(yōu)勢,但是相較而言后期維護(hù)成本偏高,循環(huán)次數(shù)低,度電成本在0.9~1.3元之間;磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池在前期投資成本較高,磷酸鐵鋰相對三元鋰電池成本較低,是目前儲能電池的主流選擇。磷酸鐵鋰度電成本約在0.7~.0.9元之間;鈉離子電池初始容量投資成本相較磷酸鐵鋰電池更低,價(jià)差在300~400元/kWh之間,其他成本參數(shù)比較接近,整體度電成本相較于磷酸鐵鋰電池約減少0.2元。
表9:電化學(xué)儲能系統(tǒng)參數(shù) |
|||||
參數(shù) |
鉛蓄電池 |
磷酸鐵鋰 |
三元鋰電池 |
鈉離子電池 |
|
標(biāo)稱儲能容量En/kWh |
1000 |
10000 |
10000 |
10000 |
|
初始容量投資成本Ce/(元/kWh) |
500~800 |
1000~1300 |
1200~1600 |
700~900 |
|
初始功率投資成本Cp/(元/kWh) |
300~500 |
320~420 |
400~500 |
400~500 |
|
單位容量維護(hù)成本O&M/% |
4.6 |
3.7 |
5 |
3.7 |
|
循環(huán)次數(shù)/次 |
3700~4200 |
4000~6000 |
2500~3000 |
4000~5000 |
|
折現(xiàn)率r/% |
8 |
8 |
8 |
8 |
|
儲能循環(huán)效率% |
75~80 |
86~90 |
88~90 |
84~90 |
|
放電深度% |
70 |
90 |
100 |
100 |
|
年循環(huán)平均衰退率%/a |
3.6 |
1.5 |
3.6 |
1.5 |
|
年運(yùn)行次數(shù)n(t)/次 |
365 |
365 |
365 |
365 |
|
充電電價(jià)Pc/(元/kWh) |
0.261 |
0.261 |
0.261 |
0.261 |
|
計(jì)及電力損耗時(shí)的度電成本/元 |
0.950~1.234 |
0.739~0.873 |
1.070~1.290 |
0.512~0.590 |
|
資料來源:《鈉離子電池儲能技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析》,浙商證券研究所 |
|||||
高低溫性能方面,從全球儲能項(xiàng)目的布局來看,目前已有儲能項(xiàng)目對于溫度范圍的要求范圍是-67.8℃~54.0℃,鈉離子電池的出現(xiàn)有望低溫環(huán)境剛需。以鈉離子電池和磷酸鐵鋰電池性能進(jìn)行對照可以發(fā)現(xiàn),磷酸鐵鋰電池可覆蓋正常工作溫度為-20℃~65℃,當(dāng)電池在低于-40°C的溫度下工作時(shí),其容量將損失大部分,而且在低溫下幾乎不可能實(shí)現(xiàn)充放電循環(huán),但是鈉離子電池的正常工作溫度范圍為-70℃~100℃,在零下20℃的情況下仍能擁有90%以上放電保持率的低溫效能,低溫性能顯著。從儲能格局分布來看,根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截止到2021年,全球電力儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)約200GW,多數(shù)已有儲能布局的國家最低溫度會達(dá)到-50℃,在這種條件下,單純以鋰電池作為儲能電池不再適用,在溫差較大的國家如美國、加拿大、俄羅斯等,鈉離子電池的出現(xiàn)成為儲能市場的福音。
圖23:截至2021年底,全球電力儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)約200GW,溫度分布范圍為(-67.8℃~54.0℃) |
資料來源:DOE Global Energy Storage Database,wikipedia,浙商證券研究所 |
總體來說,鋰離子電池+鈉離子電池的電池集成方案有望成為儲能最優(yōu)解。一方面,可以進(jìn)行區(qū)域適配,基于剛性需求,在工作溫度范圍較寬的國家和地區(qū)可以采用鈉離子電池作為首選。另一方面,在電池系統(tǒng)集成方面,可以通過AB電池解決方案,與鋰離子電池的集成混合共用,可以將鈉離子電池與鋰離子電池同時(shí)集成到同一個(gè)電池系統(tǒng)里,將兩種電池按一定的比例和排列進(jìn)行混搭,串聯(lián),并聯(lián),集成,根據(jù)寧德時(shí)代數(shù)據(jù),可以實(shí)現(xiàn)80%以上的系統(tǒng)集成效率方面。目前,華陽集團(tuán)和中科海納共同打造的全球首套1MWh的鈉離子電池儲能系統(tǒng)在山西太原正式投入運(yùn)營。
2.3 鈉離子電池總體市場規(guī)模預(yù)測
根據(jù)鉛酸電池替代,A00級車以及新能源儲能市場進(jìn)行鈉離子電池總體市場規(guī)模預(yù)測,預(yù)計(jì)2025年鈉離子電池需求總量可以達(dá)到88GWh,2030年鈉離子電池需求可以達(dá)到378GWh。
表10:預(yù)計(jì)2025年鈉離子電池需求總量可以達(dá)到88GWh,2030年鈉離子電池需求可以達(dá)到378GWh |
||||||||||
2021A |
2022E |
2023E |
2024E |
2025E |
2030E |
核心假設(shè) |
||||
鉛酸電池替代(GWh) |
0.49 |
2.76 |
6.30 |
11.00 |
17.51 |
77.51 |
||||
電動自行車銷量(萬輛) |
4739 |
5212 |
5734 |
6307 |
6938 |
11173 |
增速10% |
|||
電動自行車鉛酸電池市場規(guī)模(GWh) |
34 |
38 |
41 |
45 |
50 |
80 |
單車帶電量0.72KWh(48V15Ah) |
|||
滲透率 |
1% |
5% |
10% |
15% |
20% |
40% |
||||
電動自行車鈉離子電池需求量(GWh) |
0.34 |
1.88 |
4.13 |
6.81 |
9.99 |
32.18 |
||||
備用電源鉛酸電池市場規(guī)模(GWh) |
11.18 |
11.74 |
12 |
13 |
14 |
17 |
增速5% |
|||
滲透率 |
1% |
5% |
10% |
15% |
20% |
40% |
||||
備用電源鈉離子電池需求量(GWh) |
0.11 |
0.59 |
1.23 |
1.94 |
2.72 |
6.94 |
||||
新能源汽車銷量(萬輛) |
352 |
563 |
901 |
1442 |
2308 |
9230 |
增速60% |
|||
起動電池鉛酸電池市場規(guī)模(GWh) |
4 |
6 |
9 |
15 |
24 |
96 |
單車帶電量1.04KWh(13V80Ah) |
|||
滲透率 |
1% |
5% |
10% |
15% |
20% |
40% |
||||
起動電池備用電源鈉離子電池需求量(GWh) |
0.04 |
0.29 |
0.94 |
2.25 |
4.80 |
38.40 |
||||
A00級車(GWh) |
0.21 |
1.01 |
3.79 |
11.25 |
27.69 |
110.76 |
||||
A00車銷量(萬輛) |
106 |
169 |
270 |
433 |
692 |
2769 |
占新能源汽車的30% |
|||
A00車電池市場規(guī)模(GWh) |
21 |
34 |
54 |
87 |
138 |
554 |
單車帶電量為20KWh |
|||
鈉離子電池滲透率 |
1% |
3% |
7% |
13% |
20% |
20% |
||||
新能源儲能市場(GWh) |
0.51 |
1.73 |
5.86 |
17.45 |
42.38 |
190.03 |
||||
全球電化學(xué)儲能裝機(jī)量(GWh) |
25.37 |
43.11 |
73.29 |
126.64 |
211.89 |
950.13 |
增速為70% |
|||
鈉離子電池滲透率 |
2% |
4% |
8% |
14% |
20% |
20% |
||||
鈉離子電池總需求量(GWh) |
1.21 |
5.50 |
15.95 |
39.70 |
87.58 |
378.30 |
||||
資料來源:浙商證券研究所 |
||||||||||
3 產(chǎn)業(yè)鏈全面導(dǎo)入,擘畫鈉離子電池發(fā)展藍(lán)圖
現(xiàn)階段鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈還處于導(dǎo)入階段,電池材料和電解液工藝處于發(fā)展初期,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化落地還需要一定的時(shí)間。從目前的發(fā)展情況來看,在電池制作方面,無論是傳統(tǒng)鋰電池廠商還是新興鋰電池廠商都在加大布局,新型電池廠商發(fā)展勁頭迅猛,產(chǎn)能鋪開迅速。
整理各個(gè)企業(yè)的布局可以發(fā)現(xiàn):
(1)國軒高科、蜂巢能源、億緯鋰能、欣旺達(dá)等企業(yè)處于研發(fā)和技術(shù)儲備階段。
蜂巢能源公司基于高容量層狀物正極、長壽命聚陰離子正極和硬碳負(fù)極,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了160 Wh/kg以上能量密度,6000次以上循環(huán)壽命的鈉離子電池技術(shù),目前已經(jīng)完成A樣電芯樣品開發(fā)。
2022年12月15日,億緯鋰能公布第一代大圓柱鈉離子電池,電芯內(nèi)徑為40mm,高度135mm,正極采用了層狀氧化物材料,負(fù)極采用硬碳,能量密度為135 Wh/kg,循環(huán)次數(shù)達(dá)到2500次。
(2)派能科技、立方新能源、百川股份等公司處于小試階段。
派能科技已于2021年開發(fā)出了第一代鈉離子電池產(chǎn)品并完成小試。
立方新能源2022年4月發(fā)布新一代鈉離子電池,預(yù)計(jì)2023年大規(guī)模量產(chǎn)。
(3)鵬輝能源、同興環(huán)保、傳藝科技、眾鈉能源、為方能源等進(jìn)入中試階段。
鵬輝能源2021年已做出鈉離子電池樣品(采用磷酸鹽類鈉正極和硬碳體系負(fù)極),6月份進(jìn)入中試階段。
傳藝科技鈉離子電池中試線設(shè)備安裝調(diào)試完成并投產(chǎn),生產(chǎn)的鈉離子電池產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)參數(shù)為:單體能量密度150Wh/kg-160Wh/kg,循環(huán)次數(shù)不低于4000次。鈉離子電池項(xiàng)目一期產(chǎn)能擬于2022年年底前完成廠房及中試線的建設(shè)施工和產(chǎn)品中試,產(chǎn)能從2GW提升到4.5GW,并于2023年初完成產(chǎn)能投產(chǎn);二期初定建設(shè)8GW。
2022年10月,眾鈉能源研制的首款硫酸鐵鈉(NFS)高比能、超長壽命軟包鈉離子電池通過了對目前市售鋰離子電池極具挑戰(zhàn)的針刺實(shí)驗(yàn),目前百噸級硫酸鐵納中試產(chǎn)線全貫通,20GWh電池工廠建設(shè)立項(xiàng)。
為方能源電芯中試線已經(jīng)搭建完畢,初期擬建2GWh鈉電池產(chǎn)線。
(4)寧德時(shí)代、海四達(dá)、悅納新能源、維科技術(shù)、孚能科技處于量產(chǎn)布局初期,具有明確的產(chǎn)能規(guī)劃。
2021年7月29日,寧德時(shí)代率先正式發(fā)布了第一代鈉離子電池,常溫下充電15分鐘,電量可達(dá)80%以上,電芯單體能量密度達(dá)到160Wh/kg,為當(dāng)時(shí)全球最高水平,略低于磷酸鐵鋰電池,而其下一代鈉離子電池能量密度將突破200Wh/kg,預(yù)計(jì)2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2022年12月9日,寧德時(shí)代與深圳科達(dá)利公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將加強(qiáng)鈉離子電池等技術(shù)在全球范圍內(nèi)的戰(zhàn)略合作。
2022年12月4日,普利特公告顯示,控股子公司江蘇海四達(dá)電源有限公司(“海四達(dá)”)將使用自籌資金及銀行貸款投資建設(shè)年產(chǎn)1.3GWh鈉離子及鋰離子電池?cái)?shù)字化工廠項(xiàng)目,項(xiàng)目總投資額2.18億元,項(xiàng)目建設(shè)期為7個(gè)月。
2022年12月7日,七彩化學(xué)公布投資悅鈉新能源公告,表明悅納新能源掌握鈉電池原材料加工和電芯制造技術(shù),具有鈉離子電池正極材料層狀氧化物路線布局,2023年上半年鈉離子電芯首期0.5Gwh生產(chǎn)線將快速投產(chǎn)。
2022年10月28日,維科技術(shù)發(fā)布公告,將建設(shè)鈉電產(chǎn)業(yè)化基地,初期擬建2GWh鈉電池產(chǎn)線,2024年底建成。
2022年12 月 5 日,孚能科技表示,公司鈉離子電池產(chǎn)品已滿足 A0 級車需求,計(jì)劃 2023 年全面進(jìn)入鈉電池產(chǎn)業(yè)化階段,并已與多家知名兩輪車企和乘用車企開展深入合作,目標(biāo) 2024 年滿足 A 級車的需求。
(5)中科海納、華陽股份以及多氟多等初創(chuàng)企業(yè)鈉離子電池進(jìn)展最快,目前已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品下線。
領(lǐng)跑者中科海納的全球首條1GWh鈉離子電池生產(chǎn)線產(chǎn)品已下線,阜陽的產(chǎn)線計(jì)劃在明年擴(kuò)產(chǎn)至3~5GWh。11月中科海納表示,計(jì)劃將鈉離子電池的能量密度進(jìn)一步提升至180—200 Wh/kg,同時(shí)將鈉離子電池的壽命提高到8000-10000次。
多氟多已實(shí)現(xiàn)了大圓柱鈉離子電池成品下線評測,目前正在準(zhǔn)備擴(kuò)大批次產(chǎn)量,鈉離子電池現(xiàn)有產(chǎn)能1GWh,廣西生產(chǎn)基地規(guī)劃于2025年建成5GWh產(chǎn)能。
綜上,鈉離子電池已規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)到48GWh,疊加寧德時(shí)代、孚能科技等公司2023年明確的全面產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃,鈉離子電池有望在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能爆發(fā)。鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和集流體,目前產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展還不夠成熟,正極材料和負(fù)極材料的供貨尚不夠穩(wěn)定,隨著各大企業(yè)紛紛涌入,產(chǎn)業(yè)鏈有望拉通。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),鈉離子正極材料累計(jì)規(guī)劃年產(chǎn)能82.7萬噸,負(fù)極材料累計(jì)規(guī)劃年產(chǎn)能15.4萬噸,負(fù)極材料產(chǎn)能尚未放量。
圖24:鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈綜述 |
資料來源:公司公告,投資者平臺,新能源和儲能公眾號,中商情報(bào)局,浙商證券研究所 |
3.1 正極材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度
鈉離子電池主流路線分為三種:層狀氧化物、聚陰離子化合物以及普魯士類化合物。目前層狀氧化物產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較快,因?yàn)槠淠芰棵芏雀撸夹g(shù)轉(zhuǎn)化率和成本低,更受市場青睞,主要公司有中科海納、立方新能源、鈉創(chuàng)新能源等。普魯士藍(lán)(白)化合物能量密度高,合成溫度低,由寧德時(shí)代主推。聚陰離子化合物長期循環(huán)穩(wěn)定性高但能量密度低,主要公司有鵬輝能源、眾鈉能源等??傮w來說,三條路線各有優(yōu)劣,多數(shù)電池廠商如當(dāng)升科技、容百科技以及眾鈉能源等正大力布局層狀氧化物路線且均在2023年進(jìn)入投產(chǎn)階段。目前,華陽股份和鈉創(chuàng)新能源走在量產(chǎn)前列,投產(chǎn)項(xiàng)目累計(jì)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能4.2萬噸,各公司保守估計(jì)規(guī)劃項(xiàng)目累計(jì)年產(chǎn)能82.7萬噸。
表11:正極材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度 |
|||||
企業(yè) |
層狀氧化物 |
普魯士藍(lán)/白 |
聚陰離子化合物 |
進(jìn)度 |
|
容百科技 |
√ |
√ |
從2015年啟動鈉離子電池正極材料普魯士白的研發(fā)工作,2021年達(dá)到噸級送樣并啟動層狀氧化物正極的研發(fā),2022年實(shí)現(xiàn)層狀氧化物噸級送樣,規(guī)劃2023年月出貨達(dá)千噸級 |
||
振華新材 |
√ |
已實(shí)現(xiàn)噸級產(chǎn)出 |
|||
七彩化學(xué) |
√ |
普魯士藍(lán)正極材料50噸中試生產(chǎn)線已投產(chǎn),相關(guān)產(chǎn)品已通過部分電池廠商的檢測 |
|||
當(dāng)升科技 |
已完成工藝定型并送樣,訂單排產(chǎn)到2023年10月 |
||||
立方新能源 |
√ |
小批量生產(chǎn)普魯士藍(lán),準(zhǔn)備試產(chǎn)層狀氧化物 |
|||
同興環(huán)保 |
鈉離子電池正極材料處于中試階段 |
||||
美聯(lián)新材 |
√ |
和七彩化學(xué)共同投建年產(chǎn)18萬噸電池級普魯士藍(lán)(白)項(xiàng)目 |
|||
鈉創(chuàng)新能源 |
√ |
√ |
規(guī)劃多條技術(shù)路線,實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn),10月25日“年產(chǎn)4萬噸鈉離子正極材料項(xiàng)目(一期)”投產(chǎn),規(guī)劃2023年實(shí)現(xiàn)GWh級生產(chǎn) |
||
傳藝科技 |
√ |
√ |
具有年產(chǎn)200MWh鈉離子電池相關(guān)配套的正極材料生產(chǎn)能力 |
||
格林美 |
√ |
√ |
層狀氧化物、普魯士白與下游客戶認(rèn)證中 |
||
多氟多 |
√ |
√ |
√ |
5000噸/年正極材料產(chǎn)線2023年投產(chǎn) |
|
中鈉能源 |
√ |
萬噸級正極硫酸鐵納材料線建設(shè)啟動 |
|||
道氏技術(shù) |
√ |
鈉離子前驅(qū)體的金屬元素是鎳鐵錳,目前已有幾十噸出貨 |
|||
華陽股份 |
√ |
與中科海納共建2000噸/年鈉電池正極材料項(xiàng)目投料試生產(chǎn) |
|||
湘潭電化 |
√ |
已小批量供貨鈉電企業(yè) |
|||
立中集團(tuán) |
√ |
主要生產(chǎn)設(shè)備已陸續(xù)進(jìn)場和安裝,訂單業(yè)務(wù)已開始洽談,電子級氟化鈉產(chǎn)品為二期項(xiàng)目,將在一期投產(chǎn)之后開始建設(shè)。 |
|||
資料來源:新能源和儲能,公司公告,投資者平臺,浙商證券研究所 |
|||||
3.2 負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度
硬碳比容量高,但亟需解決前驅(qū)體供應(yīng)穩(wěn)定性、成本問題。當(dāng)前國產(chǎn)7-8萬/噸,進(jìn)口20萬/噸,碳材料成本在1.5-4萬元/噸,通過秸稈、竹屑、稻殼等生物質(zhì)材料替代,下限有望到1萬/噸以內(nèi)。摻雜或交聯(lián)瀝青等軟碳前驅(qū)體,降本之外更加提升原料供應(yīng)穩(wěn)定性和一致性。
負(fù)極材料是鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的核心難點(diǎn),目前量產(chǎn)進(jìn)度較慢,出貨速度較緩。傳藝科技、華陽股份、多氟多作為早期布局的玩家,相對產(chǎn)能規(guī)劃速度較快,其中傳藝科技具有年產(chǎn)200MWh鈉離子電池相關(guān)配套的負(fù)極材料生產(chǎn)能力,華陽股份與中科海納共建2000噸/年鈉電池負(fù)極材料項(xiàng)目投料試生產(chǎn),多氟多2000噸/年負(fù)極產(chǎn)線2023年投產(chǎn)。總體來說,目前投產(chǎn)項(xiàng)目累計(jì)實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能0.2萬噸,整體還未放量,整體規(guī)劃項(xiàng)目累計(jì)年產(chǎn)能15.4萬噸,其中圣泉股份投產(chǎn)的大慶50萬噸秸稈生物質(zhì)一體化項(xiàng)目可提供15萬噸生物質(zhì)碳。
表12:負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度 |
||
企業(yè) |
所處階段 |
負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度 |
漢行科技 |
中試 |
全國首套鈉電池負(fù)極材料生產(chǎn)線項(xiàng)目簽約,投資15億元,已于上海完成中試 |
貝特瑞 |
中試 |
中試線小批量生產(chǎn),在建1000噸硬碳產(chǎn)能 |
中科電氣 |
小試 |
硬碳產(chǎn)線處于小試階段 |
杉杉股份 |
量產(chǎn) |
自主開發(fā)的硬碳材料率先實(shí)現(xiàn)自有化、產(chǎn)業(yè)化,已批量供貨頭部電池企業(yè) |
多氟多 |
- |
2000噸/年負(fù)極產(chǎn)線2023年投產(chǎn) |
翔豐華 |
研發(fā) |
已開發(fā)硬碳負(fù)極 |
傳藝科技 |
量產(chǎn) |
具有年產(chǎn)200MWh鈉離子電池相關(guān)配套的負(fù)極材料生產(chǎn)能力 |
華陽股份 |
量產(chǎn) |
與中科海納共建2000噸/年鈉電池負(fù)極材料項(xiàng)目投料試生產(chǎn) |
佰思格 |
量產(chǎn) |
已量產(chǎn)硬碳負(fù)極 |
珈鈉能源 |
小中試 |
目前正處于小中試階段,具備初期產(chǎn)業(yè)化、十公斤級的產(chǎn)品制備實(shí)力,并已送樣給電池頭部企業(yè)進(jìn)行全電池測試、驗(yàn)證;正在籌劃百噸級的中試線,預(yù)計(jì)2023年4月實(shí)現(xiàn)中試線產(chǎn)品穩(wěn)定輸出。 |
元力股份 |
小試 |
硬碳負(fù)極預(yù)計(jì)2022年年底之前給龍頭電池企業(yè)送小試線產(chǎn)品 |
圣泉股份 |
- |
大慶50萬噸秸稈生物質(zhì)一體化項(xiàng)目預(yù)計(jì)2022年年底投產(chǎn),其副產(chǎn)品15萬噸生物質(zhì)炭可用作硬碳負(fù)極原材料,目前已送樣下游負(fù)極企業(yè)。 |
可樂麗 |
量產(chǎn) |
已量產(chǎn)硬碳負(fù)極 |
資料來源:新能源和儲能,集邦鋰電,電子化工新材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,浙商證券研究所 |
3.3 電解液產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度
六氟磷酸鈉短期需求較小,尚無直接生產(chǎn)的企業(yè),基本上用六氟磷酸鋰成品再進(jìn)行置換。短期鈉電解液售價(jià)14-16萬/噸(LFP電解液6萬/噸),專業(yè)化配套、規(guī)模化生產(chǎn)后,電解液成本將大幅下降到5-6萬元/噸。早期核心在于與下游密切的技術(shù)交流反饋,配方對最終成品性能影響大,提前布局的企業(yè)有先發(fā)優(yōu)勢,且可分享早期相對較高利潤。目前主要布局的公司中傳藝科技、多氟多、天賜材料、新宙邦及永太科技產(chǎn)業(yè)化速度最快,已經(jīng)開始規(guī)劃量產(chǎn),其他企業(yè)也陸續(xù)投產(chǎn),相繼進(jìn)入中試階段,其中傳藝科技規(guī)劃建設(shè)一期5萬噸/年,二期10萬噸鈉電解液項(xiàng)目。
表13:電解液產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度 |
||
企業(yè) |
所處階段 |
負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度 |
傳藝科技 |
- |
規(guī)劃建設(shè)一期5萬噸/年,二期10萬噸鈉電解液項(xiàng)目 |
多氟多 |
量產(chǎn) |
有千噸級六氟磷酸鈉產(chǎn)能,已穩(wěn)定出貨 |
天賜材料 |
量產(chǎn) |
已有六氟磷酸鈉量產(chǎn)技術(shù),計(jì)劃明年底量產(chǎn) |
新宙邦 |
量產(chǎn) |
已具備電解液技術(shù)儲備;噸級六氟磷酸鈉量產(chǎn) |
永太科技 |
小批量量產(chǎn) |
小批量布局電解液、六氟磷酸鈉 |
鈉創(chuàng)新能源 |
投產(chǎn) |
實(shí)現(xiàn)部分電解液產(chǎn)線投產(chǎn) |
維遠(yuǎn)股份 |
投產(chǎn) |
投產(chǎn)DMC產(chǎn)品及后續(xù)建設(shè)點(diǎn)建業(yè)溶劑項(xiàng)目可用于鈉離子電池 |
瑞泰新材 |
中試 |
鈉離子電解液進(jìn)入中試階段 |
江蘇國泰 |
中試 |
鈉離子電池電解液目前處于中試階段 |
豐山集團(tuán) |
- |
控股子公司豐山全諾建設(shè)2條左右鈉電池電解液產(chǎn)線 |
中欣氟材 |
- |
規(guī)劃2023年實(shí)現(xiàn)鈉離子電解液產(chǎn)業(yè)化 |
資料來源:新能源和儲能,SMM電解液,浙商證券研究所 |
3.4 隔膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度
隔膜是鈉離子電池的關(guān)鍵組件之一,但目前市場上多直接采用鋰離子電池隔膜,雖然也可應(yīng)用于鈉離子電池,但存在保液能力差,鈉離子傳輸速度慢等缺陷。一方面,直接使用鋰離子電池隔膜會影響電池的循環(huán)性能,另一方面,電池具有較高的界面電阻,從而使負(fù)極表面容易產(chǎn)生鈉枝晶,鈉枝晶的生長會刺穿隔膜造成鈉離子電池短路,影響鈉離子電池的安全性能。恩捷股份成功開發(fā)出“三明治”結(jié)構(gòu)的鈉離子電池專用功能隔膜,填補(bǔ)了市場空白。該隔膜由“基膜+無機(jī)功能層+有機(jī)功能層”組成,有效提升循環(huán)壽命20%,降低內(nèi)阻10%,提升倍率性能15%,抑制鈉枝晶形成,改善電荷分布,提高電池安全性。山東章鼓參股的喀什安德生產(chǎn)的鈉離子電池正在進(jìn)行量產(chǎn)的過程中,生產(chǎn)從電極制造開始一直到電池組產(chǎn)品全過程,量產(chǎn)產(chǎn)品經(jīng)過客戶及第三方檢測機(jī)構(gòu)認(rèn)證后,計(jì)劃產(chǎn)量10GWH/年。
3.5 集流體產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)度
鈉離子不與鋁發(fā)生反應(yīng),因此可以使用鋁作為集流體材料,目前,主要布局鈉離子集流體材料的企業(yè)是南山鋁業(yè)、天山鋁業(yè)、萬順新材、鼎盛新材和安徽中基。其中,安徽中基與寧德時(shí)代簽訂購買動力電池鋁箔協(xié)議。南山鋁業(yè)和萬順新材已具備供貨鈉離子電池的技術(shù)能力,鼎盛新材根據(jù)客戶要求開發(fā)適應(yīng)不同廠商的鈉離子電池用涂碳鋁箔。天山鋁業(yè)布局領(lǐng)先,公司在新疆石河子生產(chǎn)基地就地利用鋁液配套布局30萬噸電池鋁箔坯料項(xiàng)目和在江陰布局的一期20萬噸動力電池鋁箔生產(chǎn)線及2萬噸電池鋁箔技改項(xiàng)目,目前項(xiàng)目建設(shè)正在有序進(jìn)行中,產(chǎn)品主要應(yīng)用于鋰電池正極集流體及鈉電池正負(fù)極。
4 風(fēng)險(xiǎn)提示
鈉離子電池電池技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期;鈉離子成本下降不及預(yù)期;鈉離子產(chǎn)業(yè)化不及預(yù)期;儲能和新能源汽車需求不及預(yù)期;鋰離子電池成本超預(yù)期下降
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:鈉離子電池行業(yè)深度:空間釋放未來可期【浙商金屬+汽車】
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