鈉電池

成本低、低溫性能優的新型儲能技術。

(資料圖片僅供參考)

01鈉電池性能優異突出，有望在儲能領域快速發展

鈉離子電池由來已久，與鋰離子電池原理相同。鈉離子電池最早由 ARMAND 團隊于20 世紀 80 年代提出，在 90 年代經過產業化推廣得到技術應用。從材料體系來看，除了隔膜以外，鈉電池與鋰電池在其他各材料組分均有明顯差異，特別是正極和負極材料變化明顯。生產工藝方面，鈉電池生產工藝同鋰電池類似。

鈉離子電池優勢主要在于：

1）資源豐富且分布均勻：鈉元素在地殼中豐度為 2.3%，位居所有元素第六位，顯著高于鋰元素的 0.0017%。鈉元素以鹽的形式廣泛存于陸地與海洋中，獲取便捷度高。

2）鈉離子電池成本低：純堿價格僅為 0.25-0.3 萬元/噸，碳酸鋰價格為 30 萬元/噸，原料價格更為低廉。同時，鋁箔替代銅箔等也能降低電芯整體成本。

假設碳酸鋰價格分別為 15/20/30 萬元/噸時，我們測算得到磷酸鐵鋰電芯的材料成本分別為 0.38/0.43/0.50 元/Wh。

我們假設：1）鈉電池量產初期：層狀氧化物價格為 7 萬元/噸，負極價格為 8 萬元/噸，電解液價格為 15 萬元/噸；2）成熟期：層狀氧化物價格為 5 萬元/噸，聚陰離子價格為 3 萬元/噸，負極價格為 4.5 萬元/噸，電解液價格為 4 萬元/噸。

由此測算得到，鈉電池量產初期層狀氧化物體系電池的材料成本為 0.60 元/Wh，成熟期層狀氧化物/聚陰離子體系電池的材料成本為 0.34/0.30 元/Wh。

3）低溫性能好：鈉離子電池正常工作溫度范圍在-40℃-80℃，部分產品在-20℃下容量保持率能夠達到 88%，顯著優于磷酸鐵鋰 60-70%左右的容量保持率。

4）安全性高：鈉離子電池經歷短路、針刺、擠壓等測試后，無起火、無爆炸。鈉離子電池無過放電情況，正極可以放電至 0V 而不影響后續使用，進而使得電池在儲存運輸過程中更具安全性。

鈉離子電池按照正極材料的不同，可區分為氧化物類（層狀結構和隧道結構）、普魯士藍類、氟化磷酸鹽類、磷酸鹽類、硫酸鹽類等，其中層狀氧化物、聚陰離子類以及普魯士藍類是主流的三種正極路線。三種方案各有優劣，預計短期內技術路線仍呈多樣化發展態勢。

層狀氧化物（錳酸鐵鈉、鈦酸鐵納等）結構與鋰電池三元材料構型相似，具有優異的能量密度優勢，但循環壽命略差；普魯士藍類化合物優勢在于成本低，不足在于導電性差、循環壽命差；聚陰離子型構型循環壽命突出、電壓高，但是比容量低、且部分構型里添加了釩元素成本高。

鈉電池有望在儲能、二輪車、低速電動車、特種車輛等領域實現快速應用。在儲能市場方面，鈉電池成本低、安全性高、低溫性能優異，層狀氧化物體系鈉電池具有較優異的能量密度、聚陰離子體系鈉電池具有突出的循環壽命，因而能夠有效契合表前儲能和戶用儲能市場的需求。在二輪車方面，鈉電池有望憑借成本低、低溫性能優等特點替代鋰電池或部分鉛酸電池的份額。在特種車輛方面，鈉電池成本低，且能量密度較鋰離子相對較低，使得其能夠在某些場景中發揮配重功能。

鈉電池產業化加速推進，千億市場未來可期。我們預計 2023 年全球鈉離子電池市場需求有望達到 4.5GWh，2026 年需求有望達到 71.6GWh，2023-2026 年年均復合增速達到 152%。

02電芯廠加速布局，鈉電池產業化持續推進

鋰電池企業紛紛加碼鈉電池布局，并推出對應產品服務儲能場景。2021 年 7 月，寧德時代發布首款鈉電池產品，預計 2023 年實現產品產業化。2022 年 12 月，億緯鋰能發布 40 系列大圓柱鈉電池，首代產品能量密度超 135Wh/kg，循環壽命超2500 次。2022 年 12 月，孚能科技發布兩款鈉電池產品，其中針對儲能市場推出的產品，能量密度超 130Wh/kg，循環壽命有望超 1 萬次。

新興企業與部分上市公司跨界布局鈉電池，加速推進產業化進展。2022 年 7 月，中科海鈉·阜陽全球首條 1GWh 鈉電池生產線建成。2022 年 10 月，傳藝科技鈉電中試線正式投產，中試產品能量密度超 157Wh/kg，-20℃容量保持率做到 93%以上；目前一期 4.5GWh 產能正建設中，預計 2023H1 投產。此外，同興環保、科翔股份、普路通等上市公司，紛紛跨界布局鈉電池產業，尋求新的業績增長點。

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