钠电池2023年将迎量产元年：预计2025年全球需求量98GWh

【摘要】

➢钠电池的材料成本低、低温性好、与锂电工艺相通、能量密度尚可

✓估算钠电产业化后的材料成本将比届时的磷酸铁锂电芯低35%

➢电极材料：变化点主要在于正极、负极和电解液，铝箔耗量提升

➢需求端：钠电与锂电应用互补，预计 2025 年全球需求量 98GWh

✓预计 2025 年钠电池全球需求有望达到 98GWh，对应正极、负极、电解液、隔膜、铝箔的全球需求量为 22.5 万吨、13.0 万吨、13.9 万吨、19.1 亿平方米及 7.4 万吨。

➢供给端：产品性能良好，企业已规划 GWh 产能，2023 年将迎量产元年

(1)电池端：中科海纳已实现钠电池及正负极材料覆盖，按照公司规划，2022 年安徽阜阳产线已投产 1GWh 钠电池和各 2000 吨正负极材料，2023 年将扩产 3-5GWh钠电池和 2 万吨正极/1 万吨负极。宁德时代第一代钠电池电芯单体能量密度160Wh/kg，第二代单体能量密度有望突破 200Wh/kg；此外公司开发了 AB 电池解决方案，实现钠离子电池和锂离子电池的集成混合共用，预计于 2023 年形成钠电池基本产业链。传艺科技的中试线已投产，单体能量密度150-160Wh/kg，循环次数不低于 4000 次，2022 年 10 月拟将钠电池一期规划 2GWh 产能提升至 4.5GWh，并规划建设一期 5 万吨/年、二期 10 万吨钠电池电解液项目。

(2)材料端：正极材料布局相对领先的企业包括振华新材、容百科技等，采用层状氧化物路线，产品大都处于送样验证阶段；负极材料企业主要包括佰思格、贝特瑞和杉杉股份，佰思格产品性能处于第一梯队，产品性价比较高，贝特瑞和杉杉股份兼顾硬碳和软碳，官网披露的产品性能较为优良；电解液企业中多氟多具备年产千吨六氟磷酸钠的生产能力，已具备 1GWh 钠电池产能，并规划 5GWh 产能。

一、钠离子电池：性价比突出，主流路线明晰

➢钠离子电池主要由正极材料、负极材料、电解质和隔膜等关键部件组成。

➢钠离子电池工作原理

➢钠离子电池的性能优势

➢三种钠电正极材料性能各具优劣，分别对应不同的应用场景，各家企业布局不同。

(1)层状氧化物：与锂离子电池三元材料均为一种嵌入或插层型化合物，二者生产工艺类型相同，且产线可以共用，工艺成熟度相对较高。在性能方面，层状氧化物具有比容量高、压实密度高等，结构利于储钠，但结构存在相变，导致循环性能和稳定性较差；此外，层状氧化物极易与空气中的水和二氧化碳等物质反应，在晶体结构表面形成副产物，未来应用场景偏向于动力和性能要求较高的领域。

根据钠离子的配位环境和氧的堆积方式，层状氧化物可分为 O3、P3、P2、O2 等，其中O3 型材料和 P2 性材料的发展前景较好。O3 型材料(如 NaNiO2、NaFeO2、NaCrO2 等)具有更高的钠含量，能量密度更高，但由于钠离子迁移的扩散能垒高，故其循环寿命较差。P2 型材料(如Na2/3Ni1/3Mn2/3O2、Na2/3Fe1/2Mn1/2O2 等)循环寿命较好、空气稳定性较高，但比容量略低。布局企业包括中科海纳、宁德时代、钠创新能源和 Faradian 等。

(2)聚阴离子：具有稳定的框架结构，使得该类材料具有优越的热稳定性、循环寿命和安全性，但大质量的阴离子基团较多，导致材料的导电性和比容量较差，且能量密度较低，适宜在混动车、不间断电源等领域应用。

常见的聚阴离子材料有硫酸铁钠、磷酸铁钠、磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、焦磷酸盐等。其

中硫酸根比磷酸根电负性强、工作电压更高，且硫酸盐系材料具有低成本的优势，但其易吸潮分解使得材料的循环寿命比较差。钒基聚阴离子材料具有较高的工作电压(3.4~3.8V)和较高的理论比容量，但由于钒成本较高且具有毒性，削弱了其作为钠离子电池材料的性价比优势。布局企业包括众钠能源、钠创新能源和 Naiades 等。

(3)普鲁士蓝类：发展较晚，成本最低，能量密度较高，开放三维结构利于钠离子脱嵌，安全性、倍率性好，但制备过程中难以控制配位水，导电性和循环寿命较低，合成条件苛刻，且氰化物具有潜在毒性，目前主要的制备方法是共沉淀法和水热法，更适用于大规模推广的场景，例如储能电站。布局企业包括宁德时代、星空钠电和 Natron Energy 等。

➢负极材料的改进：软碳、硬碳优劣不一

层间距较大的无定形碳材料因具有较高的储钠容量、较低的储钠电位和优异的循环稳定性，成为最具应用前景的钠离子电池负极材料。

无定形碳材料中首选硬碳材料。

✓硬碳作为负极材料时也存在部分缺点，如电极电位低、首圈库伦效率低和循环稳定性差等，这对硬碳基负极材料的产业化应用造成了障碍。

2023 年第三方硬碳供应商有效产能预估情况

✓电解液：溶剂类似，差异点在于钠电池主要采用六氟磷酸钠

钠离子电池的电解液与锂离子电池的电解液类似，可以沿用现有锂离子电池的部分生产装备与技术。NaPF6 和 NaClO4 是最常被研究的两种钠盐。

✓成本：量产后将具有突出的材料成本优势

当前钠电芯的材料成本约为0.427 元/Wh，磷酸铁锂电芯的材料成本约为0.627 元/Wh，当碳酸锂价格降低至 20 万元/吨时，磷酸铁锂电芯的材料成本与钠电芯的材料成本相当。

二、应用场景空间广阔，2025 年全球需求98GWh

行业政策出台支撑钠电产业发展，已有产业化事件落地。2021 年 8 月，国家工信部提出“十四五”期间加强布局、健全产业政策、制定行业标准、统筹引领钠离子电池产业高质量发展；2022 年 2 月国家发改委和能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》，将开展钠离子电池研究放在储能电站技术的首位。在产业化方面，2019 年 3 月，中科院物理研究所在江苏溧阳投运了世界上首座 100KWh 的钠离子电池储能系统，成功地为长三角物理研究中心供电；2021 年 6 月，山西太原投运 1MWh 钠离子电池储能系统；此外，小牛电动计划 2023 年推出钠电池两轮车。

✓目前为止钠电池的产业化事件

三、产业链布局加速，2023 年将是量产元年

✓中科海钠：拥有多项钠离子电池核心专利，是国内外少有的拥有钠离子电池核心专利与技术的电池企业。

✓宁德时代：钠离子电池技术领先优势显著，预计 2023 年推进量产。

✓传艺科技：投资设立钠电新材料公司，产品性能和量产进度位居一线。

✓蔚蓝锂芯：与中科海钠签署钠电池全程合作协议。

✓雄韬股份：钠电池产品完成验证，2023 年有望量产。

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