钠离子电池行业系列之五：电解液-NaPF6先行有机电解液旧壶装新酒

NaPF6先行，有机电解液旧壶装新酒——钠离子电池行业系列之五：电解液证书编号石岩(分析师)庞钧文(分析师)牟俊宇(分析师)moujunyu@本报告导读：电解液方面，溶质NaPF6+溶剂碳酸酯+/钠产线共用，技术先发优势、规模化生产经验及对下游客户需求有2021年下半年以来，新能源市场的快速兴起催生了碳酸锂价格的剧与量产难度较小的NaPF6作为钠盐，以结构稳定、对钠盐溶解度较高的碳酸酯类作为溶剂，以FEC等锂盐成经从实验室走向商业化应用阶段，我们预计，2025年国内钠离子电术布局领先的钠电企业和规模化生产经验丰富的传统锂电企业将率l风险提示：产业链形成不及预期，产品降本进度不及预期增持细分行业评级相关报告动力锂电《快充驱动新能源车产业链“用电”改造》2023.08.16逐步改善》2023.08.15航》2023.08.14望迎修复》2023.07.17业化进度》2023.07.04动力锂电股票研究动力锂电股票研究行业更新证券研究报告请务必阅读正文之后的免责条款部分行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分2of171.电池体系迎来拓展，钠电有望 32.电解液材料体系：旧壶装新酒，多路线工艺探索 6 72.1.1.NaPF6 82.1.2.NaClO4 82.1.3.含氟磺酸基团的钠盐 8 8 92.2.2.醚类溶剂 3.静待下游客户验证，钠离子电池产业化东风已起 3.1.新能源需求广阔，2023年是钠离 3.2.产业化技术路线趋同，头部电解液企业布局领先 4.投资建议 行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分3of171.电池体系迎来拓展，钠电有望成为锂电有效补充国是世界最大的新能源汽车和动力电池消费国，但中国锂资源储量仅占全球不到7%，锂资源依赖进口的现实情况给国内锂电供应链带来了安数据来源：EVSales，国泰君安证券研究数据来源：全球锂、钴、镍、锡、钾盐矿产资源储量评估报告(2021)行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分4of17产企业及产品公告》，宁德时代配套奇瑞新能源的QQ冰淇淋和孚能科技配套的江铃集团的玉兔皆搭载钠离子电池产品。钠离子电池有望迎来数据来源：宁德时代微信视频号数据来源：宁德时代微信视频号池即在一定的电势条件下，客体碱金属离子在宿主材料中可逆脱出和嵌入，其中嵌入电势较高的作为正极，嵌入电势较低的作为负极，整个电池的充放电循环过程就是碱金属离子在正负极之间的往返定向迁移过程。钠离子电池的组成结构与锂离子电池完全相同，主要都包括正极、负极、电解质、隔膜和集流体等。行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分5of17离子电池具有明显成本优势，材料总成本比锂电池低30%~40%：元素的依赖，且选择范围更广。目前已经公布了上百种钠离子电池正极煤基碳作为负极，无需负极石墨化环节，与传统锂离子电池石墨负极相发生合金化反应，使得钠离子正极集流体可用更为廉价的铝箔替代传统锂离子电池中昂贵的铜箔集流体，进一步降低电池成本；同时，铝金属锂离子电池的替代。当前钠离子电池的能量密度和循环寿命虽不及锂离子电池，但其较好的性价比、倍率性能、低温性能及更加稳定的电化学性能决定了其在储能、两轮车及A0级以下乘用车细分赛道具数据来源：中科海纳数据来源：中科海纳行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分6of17项目铅酸电池铅炭电池锂离子电池钠离子电池正极材料二氧化铅二氧化铅锰酸锂三元材料磷酸铁锂层状氧化物/普鲁士蓝/聚阴离子负极材料金属铅金属铅+多孔碳石墨硬碳/软碳电解液H2SO4溶液LiPF6/EC+DMC+EMC+DECNaPF6/EC+DMC+EMC+DEC+PC集流体铅合金板栅正极铝箔、负极铜箔铝箔隔膜多孔PE，吸液式超细玻璃棉PP/PE工作电压(V)21.84.13.7能量密度循环寿命300~5003000~400040020003000~10000工作温度低温性能较差正常运作所必需的关键部分，在电池的正负极之间起着传导和输送电流电池的工作机制，影响着电池的安全性、倍率充放电性能、比能量、循环性能等。电解液主要由溶剂、溶质和添加剂构成，溶质作为锂离子的正极正极n集流体其他行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分7of17；（；（；（子在正负极材料中的嵌入量高和可逆性好等。钠离子电池采用钠盐作为电解质种类有机液体电解质固体聚合物电解质凝胶聚合物电解质室温离子液体电解质无机固体电解质行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分8of17性质状态电导率高安全性好好好数据来源：《钠离子电池用离子液体电解液的性能研究》，国泰的离子迁移数、较强的电化学稳定性、抗氧化性。同时，其六氟磷酸阴极铝箔，这使得NaPF6能与各种正负极材料匹配。但需要注意的是，高溶解度、在碳酸基溶剂中的高离子电导率以及可接受的负极稳定性。2.1.3.含氟磺酸基团的钠盐动力学性能好，有利于提升钠离子电池能量密度，并且在大倍率充放电均来源广泛且价格低廉，并且氟元素用量会大幅降低，有望成为下一代钠盐类别分解温度/℃温度/℃(质量损失/%)离子电导率/mScm-1毒性缺点低NaClO4高NaTFSINaFTFSI-NaFSI-数据来源：《有机电解液在钠离子电池中的研究进展》，国泰君安证券研究行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分9of17即具有高的介电常数(ε);（2）有利于钠离子的传输，即具有较低的来看，有机溶剂具有较高的介电常数、低粘度、确定的电压窗口以及稳定的电化学性能，能够在电极表面形成稳定的钝化的解离和迁移，是适配应用于钠离子电池的主要溶剂材料。常见的可用于电解液的有机溶剂主要分为碳酸酯类溶剂和有机醚类溶剂，一般的有数据来源：阿拉丁生化科技数据来源：《有机电解液在钠离子电池中的研究进展》2.2.1.酯类溶剂的酯类溶剂，按结构分为环状碳酸酯和链状碳酸酯，其中环状碳酸酯主要分为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)，链状碳酸膜，但其粘度较大。环状碳酸酯具有电化学窗口宽、介电常数大、化学剂还可以在碳类负极表面还原形成较稳定的钝化层，抑制溶剂在低电位请务必阅读正文之后的免责条款部分10of17可有效提升锂电池的电导率，此外还具备低温充放电性能佳、制作成本低廉的优势。碳酸二乙酯（DEC）分子中含氧量高，黏度较定性良好，有利于改善电解液的倍率性能和低温性能。碳酸乙基甲酯态范围较宽，低温性能突出。低的黏度和介电系数，单独作为溶剂会降低电解液的电导率。其中EC溶剂(℃)(℃)(℃)性质碳酸乙烯酯EC碳酸丙烯酯PC碳酸二甲酯DMC碳酸二乙酯DEC碳酸甲乙酯EMC数据来源：《有机电解液在钠离子电池中的研究进展》，国泰君安证券研究2.2.2.醚类溶剂插层效应和Na+的快速迁移等优势，相关学术研究表明使用醚基电解液密、更薄和更稳定的特点，显著缩短钠离子的扩散长度，提高钠离子传输动力，同时可有效防止电解质在负极表面的额外分解，提升电池循环的电化学材料，且耐氧化性差容易生成过氧化物，安全性性能仍有待提行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分11of17一系列副反应会影响电池的循环稳定性，而循环稳定性与电池在充放电循环的容量保持率直接相关。因此若要在多次充放电循环中保证较好的容量保持率，需要通过加入添加剂等方式对电解液进行改进。电解液添加剂种类众多，在电解液中质量占比小、单位价值高，能够定向优化电解液各类性能，如电导率、阻燃性能、过充保护、倍率性能等。理想的提高某一性能的同时不会导致其他性能的下降，不与电池的其他材料发生副反应3）与溶剂有较好的相容性4）性价比高、安全、无毒或低毒。根据添加剂的作用原理，可将添加剂分为固体电解质界面膜是产品纯度要求高，因为微量的杂质成份都可能影响到电池的性能。针SEI膜成膜添加剂是研究较多的一种添加剂，主要功能是帮助在负极的表面通过，抑制溶剂分子共嵌入对电极的破坏，提高电池的循环性能和可逆容量，例如碳酸亚请务必阅读正文之后的免责条款部分12of17主要是一些高沸点、高闪点和不易燃的物质，可提高电池的稳定性能，改善电池的安全通过在电解液中添加合适的氧化还原对，当电池充满电或略高于该值时，添加剂在正极上含量的添加剂），数据来源：华盛锂电招股说明书，国泰君安证券研究产有望推动降本电池的电解液溶剂主要包括酯类溶剂和醚类溶剂，碳酸酯类产品由于性能和成本等综合优势凸显，是目前使用最为广泛的电解液溶剂，环状与直链碳酸酯混合构成良好的溶剂体系，目前使用量最多的人力物力成本。就目前钠离子电池电解液所使用的添加剂，是参考并借元素平衡测算，以六氟磷酸钠为例，钠离子电池溶质的单瓦时成本约为六氟磷酸钠尚未规模化量产，可以预见的是，钠离子电池溶质仍然较大产品原材料原子质量单耗单价成本主材成本单耗溶质瓦时成本行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分13of17（元/Wh）LiPF6PCl5HF情景一情景二情景三情景四情景五5PCl5HFNa2CO3注：磷酸铁锂与层状氧化物电解质体系对比，仅考虑主材理论消耗量不考虑实际生产过3.静待下游客户验证，钠离子电池产业化东风已起应用阶段，依托于国内完备的电池产业链，国内钠离子电池产业链进入加速推进期。如传艺科技、振华新材、容百科技披露钠离子电池进展并已经产生报表端小规模营收，中科海钠、宁德时电研发及新能源汽车和储能行业快速推进的大背景下，钠离子电池良好2022年底钠离子电池有望形成初步产业链，2023年钠离子电池将开启加剂需求0.3万吨。未来随着产业化进一步降本以及产品离子电池有望实现在更低瓦时成本能量密度和循环性能与磷酸铁锂电钠离子电池需求预测单位合计需求电解液需求材料万吨0行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分14of17备注：假设钠电溶质占比电解液质量12.5%，溶从布局电解液材料的企业类型来看，目前主要有三类：第一类是全面布局包括正负极材料以及电芯等全产业链的钠离子电池初创企业，如中科海钠、钠创新能源等；第二类是具有规模化生产经验的锂电电解液材料企业，如天赐材料、新宙邦、多氟多等；第三类是公司传统主业产业链基于技术与应用向钠离子电解液方向业务的延伸，如传艺科技、中欣氟分类公司开发进展产能规划钠电初创企业锂电传统企业共享，产能上可实现现有产线的快速切换，具体投放速度需要根据市场及客户的需求量及时调整产行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分15of17NaBOB、NaDFOP、NaTFOP和M156跨界新进入者数据来源：各公司公告，公司官网，国泰君安证券研究4.投资建议我们认为，在碳酸锂价格和供应不稳定的情况下，钠离子电池有望凭借量产后的成本优势作为锂离子电池有效的补充。具体到电解液方面，溶发优势、规模化生产经验及对下游客户需求有效认知将构筑行业核心门科技、中欣氟材等。股票代码股票名称PE评级2023.09.052022A2023E2024E2022A2023E2024E300037.SZ48.492.372.082.9523.31002866.SZ28.44002915.SZ24.22备注：传艺科技、中欣氟材盈利预测取自wind一致预期行业更新请务必阅读正文之后的免责条款部分16of175.风险提示产业链形成不及预期。钠离子电池电解液是产业链的重要一环链的形成需要正极、负极、电芯等各企业的共同合作。