中商情報(bào)網(wǎng)訊：近期，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群在公司股東大會(huì)上透露，將于今年7月份左右發(fā)布鈉電池，立即引發(fā)行業(yè)的熱議。鈉離子電池產(chǎn)品主要基于O3相多元復(fù)合鈉層狀正極材料和軟碳負(fù)極材料體系進(jìn)行開發(fā)，原材料資源豐富且分布廣泛、成本低廉、環(huán)境友好，產(chǎn)品具有能量轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好、維護(hù)費(fèi)用低、安全性好等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。主要應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，可移動(dòng)式充電樁和低速電動(dòng)車等新能源領(lǐng)域。

一、產(chǎn)業(yè)鏈

鈉離子電池與鋰離子電池的差異在于鈉離子電池選用NaCuFeMnO/軟碳體系，鋰離子電池選用磷酸鐵鋰/石墨體系；鈉離子電池最早在1960s出現(xiàn)，主要分為兩大類，高溫鈉離子電池和室溫鈉離子電池；鈉離子電池主要應(yīng)用于新能源低速交通工具及大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中，截至2020年，全球已約有20多家企業(yè)從事鈉離子電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院

二、上游分析

1.鈉資源豐富

鈉元素以鹽的形式廣泛地分布于陸地和海洋中，鈉也是人體肌肉組織和神經(jīng)組織中的重要成分之一。鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)在于，一方面與鋰處于同一主族具有相似物理化學(xué)性質(zhì)的鈉資源非常豐富，其在地殼中的豐度位于第6位，并且鈉分布于全球各地，完全不受資源和地域的限制，所以鈉離子電池相比鋰離子電池有非常大的資源優(yōu)勢(shì)。另一方面鈉離子電池由于鈉價(jià)格低廉而具有很大的潛在價(jià)格優(yōu)勢(shì)，非常適合應(yīng)用于低速電動(dòng)車和大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域。

數(shù)據(jù)來源：中科海鈉、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.成本占比

數(shù)據(jù)顯示，鈉離子電池材料成本構(gòu)成中，正極材料及電解液占比最大均達(dá)26%，隔膜占比18%，負(fù)極材料占比16%，集流體占比達(dá)4%。

數(shù)據(jù)來源：中科海鈉、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

3.正極材料

正極材料要求使用鈉離子的活性材料，主流鈉離子電池正極材料包括：過渡金屬氧化物、聚陰離子型化合物、普魯士藍(lán)化合物和液態(tài)鈉等。這類材料需要具有良好的電化學(xué)性、安全性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，從而具備較高的理論比容量和電池循環(huán)壽命。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

4.負(fù)極材料

負(fù)極材料一般具有嵌入鈉離子的能力高、體積變形小、擴(kuò)散通道好、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。主要材料包括碳基材料、鈦基負(fù)極材料和硫磺等。由于鈉離子半徑比鋰離子大得多，導(dǎo)致在鋰電池中廣泛使用的石墨類負(fù)極材料儲(chǔ)鈉性能較差。

5.電解質(zhì)材料

和鋰離子電池相似，鈉離子電池電解質(zhì)主要分為液體電解質(zhì)、固液復(fù)合電解質(zhì)和固體電解質(zhì)三大類。一般情況下,液體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率高于固體電解質(zhì)，主要分為酯類和醚類電解液。因?yàn)樗鼈兙哂谐錾臒岱€(wěn)定性和較高的電化學(xué)窗口，有利于鈉離子的快速遷移。

三、中游分析

1.性能比較

根據(jù)《鈉離子電池:從基礎(chǔ)研究到工程化探索》，鈉離子電池可實(shí)現(xiàn)5-10分鐘的快速充電能力。鈉離子電池可在-40°C到80°C的寬溫區(qū)工作，且在高低溫環(huán)境下，鈉離子電池性能更優(yōu)。-20°C下，容量保持率達(dá)到88%以上。相同濃度的電解液鈉鹽具有比鋰鹽電解液更高的離子電導(dǎo)率，所以鈉離子電池使用更低濃度電解液可以達(dá)到和鋰離子電池同樣離子電導(dǎo)率。

無論是能量密度還是循環(huán)壽命，鈉離子電池都顯著優(yōu)于鉛酸電池。相比于鋰離子電池，鈉離子電池有更好的安全性。目前，鈉離子電池的循環(huán)壽命大約是鋰離子電池的65%左右，能量密度比鋰電池低20%。較低的循環(huán)次數(shù)和能量密度決定了鈉離子電池?zé)o法應(yīng)用于電動(dòng)汽車和手機(jī)電池等領(lǐng)域。鋰電將仍是這些領(lǐng)域的主流選擇。具體如下圖所示：

資料來源：中國(guó)科學(xué)院物理研究所、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.工作原理

鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池類似，是利用鈉離子在正負(fù)極之間嵌脫過程實(shí)現(xiàn)充放電。充電時(shí)，Na＋從正極脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷經(jīng)外電路供給到負(fù)極，保證正負(fù)極電荷平衡。放電時(shí)則相反，Na＋從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極。在正常的充放電情況下，鈉離子在正負(fù)極間的嵌入脫出不破壞電極材料的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)。

鈉離子電池工作原理圖

資料來源：《Challenges and Benefits of Post-Lithium-ion Batteries》

3.重點(diǎn)企業(yè)分析

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

四、下游分析

1.新能源電動(dòng)汽車

數(shù)據(jù)顯示，2021年6月，純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別完成20.4萬輛和21.1萬輛，同比均增長(zhǎng)1.5倍；2021年1-6月，純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別完成102.2萬輛和100.5萬輛，同比分別增長(zhǎng)2.3倍和2.2倍。

數(shù)據(jù)來源：中汽協(xié)、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.儲(chǔ)能

近幾年，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)一直保持快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。2017年我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模389.8MW，2020年增至3269.2MW。“十四五”期間，是儲(chǔ)能探索和實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)的“剛需”應(yīng)用、系統(tǒng)產(chǎn)品化和獲取穩(wěn)定商業(yè)利益的重要時(shí)期，預(yù)計(jì)2021年電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)繼續(xù)保快速發(fā)展，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到5790.8MW。

數(shù)據(jù)來源：CNESA、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理