新能源汽车行业钠离子电池专题报告:兼具资源和成本优势 有望加速导入

类别:行业 机构:中信证券股份有限公司 研究员:宋韶灵/祖国鹏/王喆/李鹞/吴威辰 日期:2021-07-27

  钠离子电池研究始于20 世纪70 年代,近几年开始迎来产业布局,处于生命周期的导入阶段。在能源变革大时代下,钠离子电池在资源丰富度、成本方面优势明显,未来几年随着产业投入的加大,技术走向成熟、产业链逐步完善,有望在储能等领域实现商业化应用,对锂离子电池、铅酸电池等成熟的储能技术形成一定的补充。推荐:宁德时代(正在开发钠离子电池的全球锂电龙头)、华阳股份(参股中科海钠)、欣旺达(已储备钠离子电池专利),建议关注:

      浙江医药(参股钠创新能源)。

      什么是钠离子电池?钠离子电池的研究可追溯到20 世纪70 年代,近10 年相关研究迎来井喷,产业开始布局。与锂离子电池摇椅式工作原理类似,主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作。根据《钠离子电池:从基础研究到工程化探索》(容晓晖)等文献资料,钠离子电池材料体系大致如下:正极选取聚阴离子材料、普鲁士蓝体系材料、铁锰铜等金属氧化物,负极选取碳基材料、过度金属氧化物、合金材料等,电解液选取六氟磷酸钠等钠盐,负极集流体可以选取铝箔,电池材料体系与锂离子电池存在一些差异。

      钠离子电池优势:钠元素储备更丰富,成本较低。1)资源丰富:钠离子电池主要电荷载体的钠离子地壳丰度约为2.36%,远高于锂离子的0.002%,资源储备丰富,同时各个国家可以采用海水制备钠盐,因此资源分部均匀。2)成本更低:

      钠离子化合物可获取性强,因此价格稳定且低廉,约250 元/吨,为电池级碳酸锂价格1/50。目前,电池级碳酸锂价格由2021 年初的5 万元/吨涨至8.55 万元/吨,波动很大。根据中科海钠披露,钠离子电池BOM 成本较锂电池低30%左右,成本优势明显。3)钠离子电池有相对稳定的电化学性能,使用更加安全。

      钠离子电池劣势:能量密度较低,仍处于导入阶段。1)能量密度较低:钠元素的原子质量是锂元素的3.3 倍,导致钠离子电池能量密度仅为锂离子电池50%左右,当前钠离子电池电芯单体能量密度仅为120Wh/kg,明显低于磷酸铁锂电池180Wh/kg 和三元电池的240Wh/kg。2)循环寿命较短:由于钠离子本身离子半径是锂离子的约1.3 倍,导致脱出/嵌入更难。钠离子电池当前循环次数最高约为1500 次,显著低于磷酸铁锂电池的6000 次与三元电池的3000 次,未来有望进一步提升。3)产业链仍不完善:钠离子电池仍处于商业化探索和改进中,工程化设备、供应链配套等暂未形成,产品性能、成本控制及适配应用场景等有待进一步检验。

      钠离子电池应用前景如何?近些年,国际知名实验室和部分企业纷纷重拾钠电池研发,随着生产技术成熟与材料体系创新,钠离子电池应用技术有望提升。钠离子电池凭借成本优势,有望在能量密度较低要求的储能、工程机械、通信基站、两轮车等场景实现商业化,对锂离子电池、铅酸电池等成熟的储能技术形成一定的补充。目前国内外有近二十家企业布局钠离子电池产业化生产,国外企业主要包括英国FARADION 公司、美国Natron Energy 公司、法国NAIADES 公司、日本岸田化学、松下、三菱等,国内的钠创新能源、中科海钠、宁德时代亦有布局。

      风险因素:钠离子电池产业化进展不及预期,锂离子电池成本下降超预期,储能政策出台不及预期。

      投资建议:近几年来产业开始积极布局钠离子电池,虽然行业仍处于导入阶段,但钠离子电池在资源丰富度、成本方面优势明显,未来几年随着技术走向成熟、产业链逐步完善,有望在储能等领域实现商业化应用,对锂离子电池、铅酸电池等成熟的储能技术形成一定的补充。推荐:宁德时代(正在开发钠离子电池的全球锂电龙头)、华阳股份(参股中科海钠)、欣旺达(已储备钠离子电池专利),建议关注:浙江医药(参股钠创新能源)。