深度解读钠离子电池产业链及投资机会

本文是个人的产业研究笔记,主要对钠离子电池产业链进行梳理。整体上,钠离子电池的产业链和锂电池差不多,集流体、隔膜、电解液等的龙头其实就是那几家锂电龙头,主要的不同在电池厂、正负极材料上。
钠离子电池的工作原理
钠离子电池的原理和锂电池一样。锂离子电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作,使用嵌入的锂化合物作为正极材料。钠离子电池的工作原理是:充电时,Na+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极;放电时则相反。对比锂离子电池发展之路,钠离子电池发展呈现出明显的“20 年滞后期”规律。

钠离子电池和锂电池的组成结构类似,其电解液、隔膜等变化不大,所以了解钠离子电池之前,需先了解锂电池的相关逻辑,可看我往期文章:




钠离子电池材料和锂电池的区别

电解液、隔膜、集流体方面都差不多,主要区别在正负极材料(尤其是正极材料)。
现在的正极材料基本上是三种类型:金属氧化物、普鲁士蓝类、聚阴离子型化合物。三种体系各有所长。
其中,金属氧化物按照结构不同又可划分为层状氧化物和三维隧道氧化物,当钠含量较高时(x>0.5),氧化物一般以层状结构为主。三维隧道氧化物材料存在首周充电比容量较低的问题,因此目前以层状氧化物为主。在三类正极材料体系中,层状氧化物技术成熟,普鲁士蓝类化合物成本低,聚阴离子型化合物功率密度高。综合来看,聚阴离子型材料的整体性能更具优势。

负极材料同样是碳材料,主要分为硬碳和软碳。软碳成本比较低但是性能不足,技术尚在进一步改进提升;硬碳技术探索已经初见成效,相较于软碳,硬碳具有较高的储钠容量。
添加剂配方是提升循环寿命的关键,钠电高碱度+高电压更加考验钝化膜的稳定性, Know-How壁垒高于锂电池。
钠离子电池为什么受到关注?
降本是新能源普及的第一性原理,但在需求突然爆发的情况下,碳酸锂供给存在刚性,使得成本提高。全球锂需 求量将在2030年增至200万吨LCE(碳酸锂当量)以上,至2035年增至300万吨LCE。根据现在的产能规划,碳酸锂将持续供不应求,产能缺口逐渐扩大。

而且锂资源的供给结构也不平衡,目前全球已探明锂资源8900万吨,我国占比5.7%,全球锂资源储量2200万吨,中国占比6.8%。中国锂资源(氢氧化锂)进口依赖超60%。相比之下,钠是地球上第七大最丰富的元素,分布于全球各地。
钠离子电池的优缺点
安全、成本、低温性能是最大的优势。钠离子电池的温度范围广,-70℃到100℃之间都能工作,而且不会出现锂电池那些爆炸、自然问题,成本也低30%-40%,这是钠离子电池最受关注的原因。
能量密度是最大的劣势,磷酸铁锂电池的能量密度是200~350Wh/kg,钠离子电池大约是100~150Wh/kg,国内首家钠离子电池企业中科海纳的产品能量密度是145Wh/kg,宁德时代公布的“下一代”的钠离子电池,能量密度才“有希望”突破200Wh/kg。此外,寿命较低,钠电池的循环寿命大于2000次,而锂电池的循环寿命大于3000次。
所以钠离子电池的主要应用场景,主要还是两轮车、手机平板、A00级电动车等低端场景,当然最主要的,就是对能量密度要求不高的储能,其整体度电成本能比磷酸铁锂少2毛钱。储能方面,钠离子电池的渗透率很低,因此未来前景巨大。

市场规模
浙商证券:主要三大应用场景是A00电动车、储能、替代铅酸电池,预计2025年钠离子电池需求总量可以达到88GWh,2030年钠离子电池需求可以达到378GWh。
中邮证券:预计2025年中国钠离子电池总需求量为61GWh,2030年292GWh,2022-2030年年复合增长率为82.5%。中邮证券测算整体上低于浙商证券。
太平洋证券:2025年,中性/乐观情况下,全球钠电池总需求量有望超过30/70GWh。太平洋证券的乐观测算介于浙商证券、中邮证券之间。
财通证券:预计2025年钠离子电池市场规模为398亿元(73.50GWh),2022-2025年复合增速超300%,其中,电动二轮车领域需求规模10.63GWh,储能领域48.74GWh,纯电A00领域14.13GWh。
华泰证券:预计2027年钠离子电池对应市场规模将达到582.7亿元。和上文财通证券2025年398亿元相比,比较接近。
东吴证券:预计2025/2030年需求超100/550GWh。东吴证券的测算是以上几个最乐观的。
附带一提,中信证券测算2025年需求190GWh,中信是业内有名的超级乐天派,因为高喊“茅台3000元”而成为业内茶余饭后的笑谈,所以打个折,实际上2025年的需求是190/2=95GWh。
总而言之,各大券商目前对市场规模的预期,2025年大约是70GWh的数量级,2030年太久远,大约是350GWh左右的数量级。
产业链梳理
从渗透率来看,目前产业处于导入期,尚未进入成长期,目前产业链的发展还不够成熟。
截止2023年1月,全国钠离子电池已规划产能达到48GWh,对比2025年的需求88GWh,依然供不应求。正极材料累计规划年产能82.7万吨,负极材料累计规划年产能15.4万吨,负极材料产能尚未放量。


电池方面:目前已具备GWh钠电池量产能力的企业包括中科海钠、华阳股份、多氟多,产能分别是1GWh。宁德时代、传艺科技产能正在建设中。
正极材料方面:目前已实现钠电池正极材料销售的企业包括容百科技、振华新材。
层状氧化物产业化进程较快,主要公司有中科海纳、立方新能源、钠创新能源等。普鲁士蓝(白)化合物由宁德时代主推。聚阴离子化合物主要公司有鹏辉能源、众钠能源等。三条路线各有优劣,多数电池厂商正大力布局层状氧化物路线且均在2023年进入投产阶段。目前,华阳股份和钠创新能源走在量产前列。
负极材料方面:硬碳比容量高,但亟需解决前驱体供应稳定性、成本问题。当前国产7-8万/吨,进口20万/吨。负极材料是钠离子电池产业化的核心难点,目前量产进度较慢,出货速度较缓。传艺科技、华阳股份、多氟多产能规划速度较快,此外在布局的还有贝特瑞、杉杉股份、翔丰华、百合花。
电解液:传艺科技、多氟多、天赐材料、新宙邦、永太科技产业化速度最快。
隔膜:多直接采用锂离子电池隔膜,但存在保液能力差,传输速度慢等缺陷。目前参与者有恩捷股份、山东章鼓参股的喀什安德。
集流体:钠离子不与铝发生反应,因此可以使用铝作为集流体材料,主要是南山铝业、天山铝业、万顺新材、鼎盛新材、安徽中基。