鈉電池工作原理與鋰離子電池類似，生產(chǎn)設(shè)備也基本兼容，材料體系有一定變化，鈉電池憑借能量密度和循環(huán)性能的優(yōu)勢，有望在儲能和兩輪車等市場獲得商業(yè)應(yīng)用。在車用動力鋰離子電池領(lǐng)域，鈉電池優(yōu)秀的低溫、快充、安全性是對鋰離子電池的補充，但能量密度和循環(huán)性能差距較大，不過寧德時代提出了動力鋰離子電池中采用鋰離子電池和鈉電池混配輔以BMS升級的方法，有望推動鈉離子電池在交通領(lǐng)域應(yīng)用。鈉離電池作為一種新的路線，其核心的原材料供應(yīng)更大宗和普遍，有助于擺脫電池上游戰(zhàn)略資源瓶頸，能更好的滿足未來TWh時代電池技術(shù)多樣化需求，是鋰離子電池良好的補充，預(yù)計其規(guī)模的應(yīng)用可能在2023年左右或以后。

摘要

鈉電池簡介。鈉電池工作原理與鋰離子電池類似，同時生產(chǎn)設(shè)備也基本兼容。不過材料體系有較大變化，正極一般采用普魯士白和層狀氧化物，負極選用硬碳，集流體均采用鋁箔，隔膜和電解液沒有大的變化。性能方面，鈉電池在低溫性能、安全性、成本（大規(guī)模量產(chǎn)后）方面具備優(yōu)勢，能量密度和循環(huán)性能均介于鋰離子電池和鉛酸電池之間。

鈉電池作為鋰離子電池的補充，重要應(yīng)用市場在儲能等領(lǐng)域。鈉電池的能量密度、循環(huán)壽命優(yōu)于鉛酸電池，同時具備較強的安全性和較低的成本。根據(jù)產(chǎn)業(yè)反饋，目前鈉電池重要開始應(yīng)用在儲能和兩輪車領(lǐng)域替代鉛酸電池。在動力領(lǐng)域，鈉電池優(yōu)秀的低溫和快充性能是鋰離子電池的良好補充，但能量密度有一定差距，不過寧德時代提出在動力鋰離子電池系統(tǒng)中將鋰離子電池和鈉電池混配并升級BMS的方法，可能會推動鈉電池在車載市場應(yīng)用。

鈉電池對保障供應(yīng)鏈安全有戰(zhàn)略意義。我國僅擁有世界鋰資源儲量的5.93%，且開發(fā)有一定難度，我國鋰礦重要依賴進口，鎳資源也重要在海外，資源供應(yīng)可能是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)進一步壯大后將面對的潛在約束之一。而鈉資源儲量豐富、分布廣泛，且更容易獲取，鈉電池的研發(fā)儲備和產(chǎn)業(yè)化對保障我國電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略資源供給安全具有重要意義。在未來TWh的電池生態(tài)中，鈉電池應(yīng)該會有一席之地。

產(chǎn)業(yè)化可能在未來幾年。國內(nèi)具有比較成熟的鈉電池生產(chǎn)研發(fā)能力的公司重要是寧德時代、中科海納、鈉創(chuàng)新能源。寧德時代的第一代產(chǎn)品單體能量密度達160wh/kg，系統(tǒng)集成效率達80%，零下20度容量保持率90%，在常溫下充電15分鐘電量達到80%，綜合性能優(yōu)異。目前國內(nèi)鈉電池產(chǎn)業(yè)化剛起步，供應(yīng)鏈還沒形成，鈉電池材料重要依靠電池公司自身研發(fā)。隨著產(chǎn)品迭代和提升，電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)用可能進一步加快，根據(jù)寧德時代估計，鈉電池規(guī)模應(yīng)用可能在2023年左右或以后。

投資建議：繼續(xù)推薦寧德時代，其余關(guān)注華陽股份（煤炭）、浙江醫(yī)藥（化工）、鼎盛新材（招商有色）。

風險提示：鈉電池技術(shù)升級和推廣低于預(yù)期、成本下降幅度低于預(yù)期。

1、鈉離子電池簡介

1.1鈉離子電池工作原理

鈉離子工作原理與鋰離子電池類似。鈉離子電池作為充電電池的一種，重要由正、負極、電解質(zhì)、隔膜、集流體等組成。其工作原理是利用鈉離子在正負極之間的可逆脫嵌從而實現(xiàn)充、放電的，與鋰離子電池類似。

鈉離子電池的分類。鈉離子電池可分為鈉硫電池、水系鈉離子電池、有機鈉離子電池、固態(tài)鈉離子電池。鈉硫電池重要以金屬鈉作為負極、非金屬硫作為正極、β－A12O3陶瓷管同時充當電解質(zhì)和隔膜，是目前唯一同時具備大容量和高能量密度的儲能電池。截止2020年，全球從事鈉離子電池工程化的公司超過20家，包括松下、豐田等。2017年，我國首家鈉離子電池公司中科海鈉成立，依托我國科學院物理研究所的技術(shù)，目前在技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)上都初具規(guī)模。

1.2材料體系與鋰離子電池有所不同

相比鋰離子電池，鈉離子電池材料使用有差異。

鈉離子電池中，

正極材料：使用鈉離子的活性材料，常見的包括普魯士藍、銅鐵錳或鎳鐵錳層狀氧化物，需具有良好的電化學性、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、安全性，以此保證較高的理論比容量和電池循環(huán)壽命；

負極材料：由于鈉的半徑較大，并不能在石墨層中可逆的脫嵌，因此一般選擇具備嵌入鈉離子的能力強、體積變形小、擴散通道好、化學穩(wěn)定性好等特點的硬碳材料。

電解質(zhì)和隔膜：可以沿用鋰離子電池體系中的材料，但電解液中的六氟磷酸鋰要換成六氟磷酸鈉。

集流體：由于鋰離子電池重要以石墨作為負極，鋁箔作為負極集流體在低電位下易與鋰形成合金，因此需使用銅集流體，而鈉離子正負極均可使用價格較低鋁箔作為集流體。

1.3鈉資源儲量豐富，成本有望繼續(xù)下降

鈉資源儲量豐富。鈉資源儲量豐富，地殼豐度可達2.74%，價格低廉且提煉簡單。而鋰儲量僅0.0065%，重要分布于澳大利亞、南美地區(qū)。

鈉離子電池對保障我國資源供給具有重要戰(zhàn)略意義。我國僅擁有世界鋰資源儲量的5.93%，且開發(fā)有一定難度，我國鋰礦重要依賴進口，鎳資源也重要在海外，資源供應(yīng)可能是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)進一步壯大后將面對的潛在約束之一。而鈉資源儲量豐富、分布廣泛，且更容易獲取，鈉電池的研發(fā)儲備和產(chǎn)業(yè)化對保障我國電池產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略資源供給安全具有重要意義。在未來TWh的電池生態(tài)中，鈉電池應(yīng)該會有一席之地。

鈉離子電池成本有望繼續(xù)下降。鈉電池外形封裝（圓柱、軟包、方形）與鋰離子電池相同，同時鋰離子電池的生產(chǎn)設(shè)備大多可以兼容鈉離子電池，原始設(shè)備成本支出與鋰離子電池相當。材料中，除隔膜外，鈉離子電池的正、負極、電解液、集流體的價格較鋰離子電池材料低。

不過，由于鈉離子電池制備工藝不夠成熟、生產(chǎn)設(shè)備仍有待改善，生產(chǎn)效率較低且產(chǎn)品一致性及良品率均低，目前的生產(chǎn)成本明顯高于鋰離子電池。但未來當技術(shù)成熟實現(xiàn)規(guī)模化效應(yīng)后，其降本空間更大。

2、鈉電池作為鋰離子電池的補充，重要應(yīng)用市場在儲能等領(lǐng)域

2.1鈉離子電池產(chǎn)品性能分析

有望逐步替代鉛酸電池，是鋰離子電池的良好補充。鈉離子電池的能量密度、循環(huán)壽命優(yōu)于鉛酸電池，但低于鋰離子電池。比較鉛酸電池，同等容量的下，鈉離子電池的體積小、重量輕，且能量密度超過鉛酸電池的2倍以上。同時，相比于鋰離子電池，鈉離子電池的內(nèi)阻比鋰離子電池高，發(fā)生短路時發(fā)熱量少溫度較低，且在放電過程中可可放電至0V，因此鈉離子電池較鋰離子電池的安全性能更加優(yōu)異。未來首先可能取代鉛酸電池并逐步實現(xiàn)低速電動汽車、儲能等領(lǐng)域的無鉛化發(fā)展。

在鈉離子電池儲能與動力領(lǐng)域，國內(nèi)公司中科海鈉處于產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的領(lǐng)先地位。目前研發(fā)的產(chǎn)品覆蓋了電動自行車、低速電動汽車、規(guī)模儲能等領(lǐng)域，均可在零下20℃至55℃工作。中科海鈉電池使用的技術(shù)路線是銅鐵錳，生產(chǎn)的鈉離子電池循環(huán)壽命約為4500次，與磷酸鐵鋰相當，優(yōu)于錳酸鋰和三元材料；能量密度高于145Wh/kg，與錳酸鋰接近。鈉創(chuàng)新能源致力于做鎳鐵錳正極材料（NaNi1/3Fe1/3Mn1/3Q2），即三元層狀氧化物正極-硬碳負極體系的鈉離子軟包電芯，循環(huán)壽命約為5000次。

2.2目前的商業(yè)化應(yīng)用重要在儲能和兩輪車

儲能是鈉離子電池重要的應(yīng)用場景。2021年六月，由山西新陽清潔新能源與中科海鈉主導的1MWh鈉離子儲能系統(tǒng)在山西落地。其利用陽泉儲量豐富、成本低廉的無煙煤作為前驅(qū)體，采用中科院全球首創(chuàng)的碳基負極材料生產(chǎn)技術(shù)和正極廉價原料加工工藝生產(chǎn)，具有成本最低、安全性能高、低溫性能良好、循環(huán)壽命長等特點，可廣泛應(yīng)用于低速電動汽車、家庭儲能、5G通訊基站等大規(guī)模儲能裝置。

鈉離子電池打入兩輪電動汽車市場。2021年七月七日，國內(nèi)第二大電動兩輪車愛瑪科技在公布會上表示將使用鈉離子電池搭載在未來旗下的電動兩輪車上，其鈉離子電池由鈉創(chuàng)新能源供應(yīng)。2019年，鈉創(chuàng)新能源完成了噸級材料產(chǎn)線。目前1000-3000噸級產(chǎn)線基本建成試運營，3000噸可以對應(yīng)百萬輛愛瑪電動汽車。

儲能和兩輪車市場適合鈉電池，車用動力市場還需觀察。鈉電池規(guī)?；a(chǎn)后成本低，同時安全性好，能量密度、循環(huán)壽命尚可，在儲能和兩輪車市場更加有優(yōu)勢。

在動力領(lǐng)域，鈉電池優(yōu)秀的低溫和快充性能是鋰離子電池的良好補充，但能量密度有一定差距，不過寧德時代提出在動力鋰離子電池系統(tǒng)中將鋰離子電池和鈉電池混配并升級BMS的方法，可能會推動鈉電池在車載市場應(yīng)用。

3、國內(nèi)公司已經(jīng)開始布局，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化可能在2023年以后

寧德時代電池產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢雄厚，已經(jīng)推出鈉電池產(chǎn)品。公司已經(jīng)公布第一代鈉電池產(chǎn)品，單體能量密度達160wh/kg，系統(tǒng)集成效率達80%，同時零下20度容量保持率90%，在常溫下充電15分鐘電量達到80%，綜合性能優(yōu)秀。公司材料體系均為自身研發(fā)，采用普魯士白（鐵錳基氧化物，普魯士藍的升級版）和層狀氧化物作為正極，硬碳作為負極（克容量350mah/g）。未來下一代鈉電池能量密度目標突破200wh/kg。

中科海鈉依托中科院物理所，鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)先。中科海鈉成立于2017年，核心技術(shù)來源于我國科學院物理研究所清潔能源實驗室，是國內(nèi)首家專注于鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn)的高新技術(shù)公司，公司擁有鈉離子電池核心專利15篇，在鈉離子電池全生產(chǎn)鏈各個環(huán)節(jié)已掌握具有完全自主研發(fā)的核心技術(shù)，目前已成功開發(fā)出的鈉離子電池能量密度達到145Wh/kg。2021年四月，華陽股份全資子公司新陽能源與中科海鈉合作，擬建設(shè)2000噸鈉離子電池正極材料和2000噸鈉離子電池負極材料項目。

鈉創(chuàng)新能源團隊源于上海交大，產(chǎn)品覆蓋廣泛。鈉創(chuàng)新能源成立于2018年，其中，浙江醫(yī)藥參股40%，但不參與實際經(jīng)營。公司核心團隊源自上海交大馬紫峰教授鈉離子電池技術(shù)研發(fā)團隊，首席科學家馬紫峰教授發(fā)表鈉離子電池相關(guān)文獻16篇，公司擁有30余項發(fā)明專利，涵蓋鈉離子電池正極材料、電解液、電池的設(shè)計制造以及系統(tǒng)集成與管理等。公司核心產(chǎn)品包括鐵基三元材料前驅(qū)體、鐵酸鈉基三元正極材料、鈉電電解液、電芯及系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品等。2021年七月七日，愛瑪科技在經(jīng)銷商大會上公布鈉離子電池，電池由鈉創(chuàng)新能源負責，未來將搭載在自己的電動兩輪車上。

大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化可能在2023年以后。目前國內(nèi)鈉電池還沒有形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈，電池公司處于前期的電化學體系積累階段，材料重要依靠自身研發(fā)。未來隨著產(chǎn)品成熟度持續(xù)提升，國內(nèi)鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈可能逐步形成，根據(jù)寧德時代預(yù)計，可能在2023年以后。

投資建議

鈉電池工作原理與鋰離子電池類似，生產(chǎn)設(shè)備也基本兼容，材料體系有一定變化，鈉電池憑借能量密度和循環(huán)性能的優(yōu)勢，有望在儲能和兩輪車等市場獲得商業(yè)應(yīng)用。在車用動力鋰離子電池領(lǐng)域，鈉電池優(yōu)秀的低溫、快充、安全性是對鋰離子電池的補充，但能量密度和循環(huán)性能差距較大，不過寧德時代提出了動力鋰離子電池中采用鋰離子電池和鈉電池混配輔以BMS升級的方法，有望推動鈉離子電池在交通領(lǐng)域應(yīng)用。鈉離電池作為一種新的路線，其核心的原材料供應(yīng)更大宗和普遍，有助于擺脫電池上游戰(zhàn)略資源瓶頸，能更好的滿足未來TWh時代電池技術(shù)多樣化需求，是鋰離子電池良好的補充，預(yù)計其規(guī)模的應(yīng)用可能在2023年以后。

推薦與關(guān)注：

寧德時代：七月二十九日公布第一代鈉離子電池產(chǎn)品，已經(jīng)完成前期的電化學體系積累。

華陽股份（煤炭）：間接持有中科海鈉1.66%的股權(quán)。

浙江醫(yī)藥（化工）：持有鈉創(chuàng)新能源40%股權(quán)。

鼎盛新材（有色）：鈉電池中銅箔改用鋁箔。

風險提示

1）鈉電池技術(shù)升級和推廣低于預(yù)期。鈉電池的能量密度、循環(huán)性能還有待提升，假如技術(shù)無法持續(xù)升級，可能導致推廣不及預(yù)期，下游應(yīng)用空間比較有限。

2）成本下降幅度低于預(yù)期。鈉離子電池理論成本會更低，但目前還沒有進入大規(guī)模量產(chǎn)階段，生產(chǎn)工藝和設(shè)備還不夠成熟，因而成本還比較高。若成本下降幅度低于預(yù)期，可能導致大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用低于預(yù)期。