2023年中国钠离子电池行业研究报告

为什么需要钠离子电池?·1.1“碳中和”撬动中国新能源产业百万亿级的市场，电化学春储能快速增长·1.2锂资源动力电池市场份额难以匹配，锂资源储量不足牵制我国电池行业发展·1.3国家政策大力支持钠离子电池·1.4钠离子电池的可实现性新前到在线1.1“碳中和”撬动中国新能源产业百万亿级的市场，电化学储能快速增长新前到在线·2020年9月，习主席在联合国大会提出：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。·“碳中和”将撬动中国新能源产业百万亿级的市场，而带动新能源产业两驾马车为电动汽车产业和储能产业(高能量密度储能技术)·近年来，国内新能源发电规模大幅上涨，电化学储能装机规模保持持续增长趋势。截至2022年，中国电化学储能累计装机量规模达7GW,预计2023年累计装机将达到9GW。411.2锂资源动力电池市场份额难以匹配，锂资源储量不足牵制我国电池行业发展我国锂资源受海外牵制较大。我国锂资源储量占全球7%,且由于开采难度大，成本高，下游需求大，锂资源供应进口依赖度较高。当前国内企业对于海外锂矿投资频频受限，且近年全球锂资源探明量的增速放缓，以钠离子电池替代锂电池在相对低端场景下的应用，具备战略意义。>中国电池厂商供给全球市场。2022年全球电动汽车电池总装车量为518GWh,同比增长71.8%。其中宁德时代和比亚迪合计占42%市场份额，7%的锂资源储能份额与60%以上的动力电池市场份额之间难以匹配，随着各国对于外国企业开采本国锂矿的限制提升，仅凭借我国自身的锂全球锂电池需求预测(Gwh)2022年全球动力电池装机量排名(单位：GWH)1.3国家政策大力支持钠离子电池1.3国家政策大力支持钠离子电池为推动钠离子电池商业化，国家发布多项政策。在政策支持下，整个行业进入快速发展期，钠离子电池量产速度会进一步加快。钠离子电池相关支持政策时间内容2021年7月国家发展改革委，国家能源局为导向，探素开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究2021年8月2021年10月2021年11月国家能源局、科学技术部信、建筑，军事等领域广泛应用的重要基础，也是实现碳达峰，碳中和目标的研发储备钠离子电池、液态金属电池、固态锂离子2022年1月2022年6月国家发展改革委等九部门电池、金属空气电池，锂硫电池等高能量密度储能技术。准进大容量风电机组创新突破2022年8月材的研究，开发高效模块化系统集成技术，加快钠离子电池技术CopyrightSource:国家发展收事要、国家能原码、工信部，赛璃研究整理1.4钠离子电池的可实现性·钠离子电池与锂离子电池原理和结构类似，为钠离子电池产业化打下坚实基础。性能·钠离子电池性能优异，能量密度高于铅酸电池，与锂电池材料体系的能量密度区间有重叠。资源·钠元素储量丰富，不会受到上游原材料不足的限制。成本钠离子电池产业化后，具有较大的降本潜力，整体材料成本有望较锂电池降低30%~40%。1.>钠离子电池是一种类似锂离子电池的摇椅式二次电池，主要包括正极、负极、电解液、隔膜、集流体五个部分，主要依靠钠与之相反。保持电荷的平衡，充放电过程中有相同数量的电子经外电路传递，与Na+一起在正负极间迁移，使正负极分别发铝箔正极电解液负极铝箔Na*:负极一正极(电池内部)铝箔正极电解液负极铝箔Na*:正极一负极(电池内部)电子：正极一负极(外电路)新前料在线·钠离子电池生产工序整体与锂离子电池类似，仅在负极集流体上换用铝箔、以及配方调整。目前锂离子电池产线基本在调试正根集流体：细能无变化正根集流体：细能无变化负极集流体：正根材料：(不含智)LFP/NCM→换幅明/普鲁士置负根材料，电解液：六氧磷酸值→六氨磷酸隔离膜：无变化母电剂母电剂正被语性响质黏结制黏结制性物属母电剂/银压入秀压新前料在线1.4.2钠离子电池性能优异，能量密度高于铅酸电池，与锂电池有重叠新前料在线钠离子电池安全性能更为优异。钠离子电池的内阻相比锂电池稍高，致使在短路>钠离子电池高低温性能更佳。高温放电(55℃和80℃)容量超过额定容量100%,低温-40℃放电容量超过70%额定容量。且可实现在低温-20℃下0.1C充放电，其充放电效率接近100%,具有比锂电池更好的低温充电性能。循环寿命(次)平均工作电压(V)元元素事度1.4.3钠元素储量丰富，不会受到上游原材料不足的限制新前到在线>和锂资源相比，钠资源更为丰富，分布广泛，成本低廉。钠元素地壳丰度达到2.75%,为地壳含量第六高的元素，而锂元素地壳丰度仅为0.0065%。钠元素的地壳储量为锂的1000倍以上。>和锂资源相比，钠资源分布更为均匀。据USGS数据，截至2021年，全球锂资源量达到8900万吨，74%集中于玻利维亚、阿根廷、智利、美国、澳洲。南美锂三角合计占比高达56%,中国锂资源总量全球位列第六，占比约6%。而钠资源全球各地都有，分布均匀。其他其他中国阿根廷2%Vs.离子电池本材料成本Vs.离子电池本材料成本1.4.4钠离子电池产业化后，整体材料成本有望较锂电池降低30%-40%新前科在线>材料成本下降30-40%,现阶段成本在0.6-0.8元区间，主要通过替换锂元素降本(正极和电解液),通过>现阶段供应链不完整，同时生产工艺待提升，样品成本在0.8-1.0元左右，小规模以后物料价格0.6元/Wh,(元)(元)(元/Wh)(元/Wh)电解液隔膜集流体(铝箔)Source:公开资料，中科海纳言网新耐料在2.1新耐料在>萌芽期：1967年从高温钠硫电池出发。停滞期：在1979年法国Armand提出“摇椅电池”概念后，由于锂离子电池体系中应用较为广泛的石墨负极储钠能力欠缺，对钠离子电池的研究几乎停滞。>重启期：直至2000年加拿大Dahn等发现硬碳负极具备优异的可逆储钠能力，学界才继续推进。>复兴期：到2010年，随锂离子电池研究和产业链建设趋于成熟，以及对锂资源的担忧，钠离子电池的研究和产业化进程，进入复兴时期，海内外出现产业化公司和零星商业化应用。→爆发期：直至2021年7月，宁德时代发布第一代钠离子电池，宣布计划2023年形成基本产业链，叠加锂价在2021年底-2022年年初快速上张，引发全产业链对互补、替代方案——钠离子电池的高度重视，涌现数十家推动钠离子电池及计原材料量产的企业。当前碳酸锂价宁德时代发最早出现关TIAMAT成立，专中科海纳首于钠离子电注于18650圆柱钠离子电池并池的研究离子电池动汽车示范预告下一代201年2019年国家第一家示范2017年201年2019年国家第一家示范2017年2017年电池公司中科海纳成立2021年2018年2021年工信部回应大力支持钠离子电池发展70年代工程化的英国FARADION公司率先成立钠离子电池产业分析·2.1钠离子电池发展历程·2.2钠离子电池产业链图谱·2.3钠离子电池应用场景00用用m精制(普建)精制(普建)#**mm*P赛*R*A*介电动自行车中科海钠中科海钠研制出48V/10Ah钠离子电池组应用于电动自行车电动汽车中科海钠推出全球首辆钠离子电油电动汽车(72V/80Ah)中科海钠上的示范应用中科海的全球首套1MWh榜离子电池储能系统在山西太原正式投入运营中科海纳全球首款纳离子电池家用储能系统(3+4.8kWh,3kW;12.6kWh介电动自行车中科海钠中科海钠研制出48V/10Ah钠离子电池组应用于电动自行车电动汽车中科海钠推出全球首辆钠离子电油电动汽车(72V/80Ah)中科海钠上的示范应用中科海的全球首套1MWh榜离子电池储能系统在山西太原正式投入运营中科海纳全球首款纳离子电池家用储能系统(3+4.8kWh,3kW;12.6kWh&BLUETTI)正式亮相拉斯维加斯C钠离子应用场景平台责安能源模平台调试工作，员安能源水系钠盐电池动模系统调试一次成功，投车2022年10月电网侧储能中科海钠三峡能源安徽阜旧南部风光储基地钠离子电池现有产业化应用锂。车车时间2021年6月2022年1月2021年9月2022年4月电动大巴及中科海钠池2021年5月2021年7月2021年10月推出全球首套钠离子电池-甲醇重整制氧-燃料电池综品钠创新能源钠创新能源与爱玛科技联合发布全球首批钠离子电池徽投入的第二条标准化量产产线。2022年8月钠离子电池技术分析·3.1正极材料主流路线：层状氧化物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子体系·3.2负极材料主流路线：碳基材料、钛基化合物、有机材料、合金材料正极材料负极材料电解液隔膜离子电池的生产工艺，国内多家企业布局正极材料具备产业化条件的钠离子电池负极材料一般采用硬碳、软碳以及复合碳等无目前国内市场上大多数无定形碳材料的成本约为8-20万元/吨，国内布局企业较少钠离子电池电解质盐也采用NaPF6,溶剂为链状碳酸酯和环状碳酸酯共用目前常用的隔膜主要分为干法隔膜和湿法隔膜两类，主要包括PP、PE、PP/PE以及负极也可采用铝箔作为集流体，目前市场上电池级铜箔成本(80-100元/kg)约为电池级铝箔成本(22-30元/kg)的3倍。同时钠离子电池负极可采用铝极耳，相比铜箔集流体所对应的铜镀镍极耳或镍极耳，成本有一定的降低新前料在线3.1正极材料主流路线：层状氧化物、普鲁土蓝类化合物和聚阴离子体系新前料在线>钠离子电池正极材料多样，各有优势与不足。目前研究的钠离子电池正极材料主要分为层状氧化物、普鲁士蓝类和聚阴离子型化合物等。>其中，层状氧化物因制备方法简单、技术转化容易、能量密度高、可逆比容量高、倍率性能高和具有可逆的钠离子脱/嵌能力而成为钠离子电池首选的正极材料。以宁德时代和中科海纳为代表的公司均有选择层状氧化物路线。钠离子电池正极材料优缺点对比技术转化容易比容量低Source:《破麝子电池磁能技术及经济性分析公司√V√√√√√√√V多氟多√VV√√√Source:各公司官网，公告Copyright去上清液干燥、氧氧化物 Na2CO3,MnO2.混合均匀一次烧结去上清液干燥、氧氧化物 Na2CO3,MnO2.混合均匀一次烧结硫酸亚铁 加水萃取亚铁氰化钾复盐检测游离航根含量 氰熔体脱钙处理去除沉淀物，滤液重加热加入过量普鲁士蓝干燥过滤 陈化微酸溶波Source:CNKT母二水础属NARCO母二水础属混合溶液二次烧结共沉淀共沉淀硫酸锰。草酸锰。柠橡酸钠新前料在线新前料在线>钠离子电池负极材料多样，各有优势与不足。目前研究的钠离子电池正极材料主要分为碳基材料(硬碳、软碳)、钛基化合物、有机材料、合金材料等。>硬碳材料具备储钠比容量较高、储钠电压较低、循环性能较好等诸多优势，其产业化进展较快。钠离子电池负极材料优缺点对比优点缺点研发技术成熟比容量低、倍率性能差结构性能好、倍率性能好比容量低理论比容量高循环性能差新前封在线3.2.1新前封在线>从目前各家披露的专利看，硬碳生产工艺主要包括粉碎、碳化、纯化、活化等过程，生物质前驱体还需要酸洗等步骤，树脂则需要与乙醇混合等。软碳生产工艺主要包括预氧化以及高温碳化，同时需要根据材料的性能需求进行元素掺杂、材料复合等工艺。中比动力中比动力第一前驱体第二前要体料硬球负极硬球负极第三前驱体中间晶中国科学院物理研究所酚研树图化后的酚醋树霜硬碳负极材料沥离前蒸体预氧化沥青软碳负极材料无需牌粉性预氧化处理