鈉離子電池負(fù)極當(dāng)前一般不使用石墨，在碳基體系中多采用 無定形碳。早期觀點認(rèn)為Na+直徑是Li+1.3倍，無法在石墨 層間自由遷移，但K、Rb、Cs仍有較高的可逆比容量表現(xiàn)。 本質(zhì)上還是由于熱力學(xué)問題，鈉離子與石墨層之間相互作用 力弱，在當(dāng)前常用電解液中難以形成穩(wěn)定插層化合物（除非 替換成醚類溶劑）。鈉離子電池?zé)o法直接沿用石墨負(fù)極，多 采用石墨化程度較低的無定形碳，層間距比石墨高，為實現(xiàn) 無損耗的高倍率性打下基礎(chǔ)。 硬碳比容量較高，但成本和規(guī)�；�尚存劣勢。硬碳前驅(qū)體為 熱固性材料，高溫下難以石墨化，結(jié)構(gòu)排布更無序，有豐富 微孔、材料間隙更大，比容量更高、膨脹系數(shù)小。但孔洞過 多導(dǎo)致比表面積較大，首次效率低。且硬碳一般采用生物質(zhì) 、淀粉、樹脂等前驅(qū)體，產(chǎn)碳效率低，成本相對較高。 軟碳儲鈉容量低，但前驅(qū)體產(chǎn)碳率更高，具備成本優(yōu)勢。軟 碳前驅(qū)體為熱塑性材料，高溫下易于石墨化，結(jié)構(gòu)更有序， 層間距更短，儲鈉容量較低。前驅(qū)體一般采用煤、瀝青、石 油焦等石化工業(yè)副產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)鏈配套更為成熟，產(chǎn)碳效率可 以達到90%以上。 此外，合金類、金屬氧化物或金屬硫化物等負(fù)極一般具有較 高的比容量，但存在首次庫倫效率低、電極粉化等問題。鈦 基負(fù)極空氣穩(wěn)定性好，也具備儲備潛力。

 

　　負(fù)極生產(chǎn)工藝：碳化比石墨化能耗更低，工藝呈現(xiàn)多樣性

 

　　鈉離子碳基負(fù)極制備溫度更低：無定形碳加工基本僅需1000-1500°C左右碳化加熱，而石墨負(fù)極的石墨化工序溫度至少要達到3000°C以 上，從能耗成本角度更為節(jié)約。 生產(chǎn)環(huán)節(jié)相似，部分環(huán)節(jié)對設(shè)備有特殊要求：設(shè)備主要為粉碎混合用的球磨機、混合機等，加熱用的窯爐、炭化爐等，其中部分加熱工序 需要特殊氣氛（對密閉性有要求），此外部分預(yù)處理工序?qū)δ透�蝕性有要求，硬碳前驅(qū)體粉末需要揚塵控制。 技術(shù)發(fā)展和可選改性方案：軟碳、硬碳前期研究目的主要是在鋰離子電池石墨負(fù)極體系中進行摻雜/包覆以實現(xiàn)改性（提升倍率性等）， 主流負(fù)極企業(yè)多有相關(guān)布局。在鈉離子電池體系中，由于軟碳、硬碳材料本身均存在性能缺陷，為提升綜合性能，可進行預(yù)活化、預(yù)氧化 、混合摻雜、包覆等改性處理。如：碳源的選取可混合軟碳和硬碳；可摻雜N、S、金屬氧化物、合金等；通過包覆形成三維立體核殼結(jié) 構(gòu)，在形成豐富微孔儲鈉的同時改善表面導(dǎo)電性能。此外在燒結(jié)工藝、負(fù)極極片制作工藝上也有豐富提升手段。 總體而言，負(fù)極前驅(qū)體選型、加工工藝、改性手段均存在技術(shù)多樣性，成本拆分、定價模型不透明，負(fù)極廠商更易形成技術(shù)壁壘和議價優(yōu) 勢。

 

　　電解液：六氟磷酸鈉可使用現(xiàn)有產(chǎn)線，為量產(chǎn)首選方案

 

　　鈉離子電池電解液與鋰離子電池類似，由溶質(zhì)、溶劑、添加劑組成。其中溶質(zhì)須鋰鹽替換為鈉鹽，溶劑、添加劑基本可復(fù) 用鋰離子電池中的成熟體系，但也需要根據(jù)鈉離子特性做配方調(diào)整以提升性能。 鈉離子斯托克斯直徑比鋰離子小，低濃度的鈉鹽電解液具有較高的離子導(dǎo)電率，理論上可以使用低濃度電解液，以節(jié)約成 本。 溶質(zhì)鈉鹽主要分為有機鈉鹽和無機鈉鹽兩大類，其中無機鈉鹽中的NaPF6生產(chǎn)工藝與鋰離子電池體系成熟運用的六氟磷酸 鋰工藝結(jié)構(gòu)類似，被認(rèn)為是最具產(chǎn)業(yè)化前景的鈉鹽，但熱穩(wěn)定性欠佳。有機鈉鹽中的NaFSI導(dǎo)電率高但電化學(xué)窗口窄， NaTFSI熱穩(wěn)定性好但低濃度易腐蝕集流體。

 

鈉離子電池BOM成本測算
 

　　鈉離子電池成本測算

 

　　定價對標(biāo)磷酸鐵鋰平替，仍有較大下降空間。由于正極、負(fù)極等原材料尚未形成市場規(guī)模，多數(shù)企業(yè)選擇自供，尚無穩(wěn)定市場報價。我們預(yù)測產(chǎn)業(yè)化 初期，鈉離子電池每kwh制造成本在600-700元之間。待產(chǎn)業(yè)鏈形成規(guī)�；�生產(chǎn)后，有望下降到500元/kwh以下。假設(shè)碳酸鋰價格跌回15萬元/噸， LFP價格回落到7.35萬元/噸左右，對應(yīng)LFP電芯全成本約為700元/kWh左右，鈉離子電池仍將具備明顯的成本優(yōu)勢。

 

產(chǎn)能梳理和需求測算
 

　　鈉離子電芯產(chǎn)能規(guī)劃超過100GWh

 

　　據(jù)公開資料統(tǒng)計，鈉離子電芯頭部廠商產(chǎn)能規(guī)劃合計超過100GWh。主要分為傳統(tǒng)鋰離子電池廠商轉(zhuǎn)型，和鈉離子電池專業(yè)化廠商。由 于鈉離子電芯產(chǎn)線和鋰離子電芯產(chǎn)線設(shè)備相似度較高，存在從鋰離子電芯產(chǎn)線技改切換的可能性，實際上產(chǎn)能彈性較大。 從投資強度來看，鈉電池與鋰電工藝設(shè)備基本類似，投資強度與鋰電接近；正極分為普魯士類和層狀氧化物，根據(jù)企業(yè)公告數(shù)據(jù)，普魯 士類投資強度在1.4-2億元，層狀氧化物與三元共線，投資成本接近；負(fù)極和電解液溶質(zhì)投資預(yù)計將會低于現(xiàn)有鋰電水平。

 

　　鈉離子電池需求測算

 

　　展望A00級電動車、電動兩輪車和儲能領(lǐng)域，到2025年對電池需求約為441GWh，假設(shè)鈉離子電池滲透率為16%，對應(yīng)鈉 離子電池需求71.2GWh。展望2030年，鈉離子電池需求有望達到439GWh。在此我們強調(diào)：決定滲透率的是供給側(cè)能力， 如果鈉離子電池性能、成本超預(yù)期，實際需求空間更大。

 

產(chǎn)業(yè)鏈重點公司分析
 

　　寧德時代：鋰電全球龍頭，領(lǐng)航鈉離子電池量產(chǎn)

 

　　2021年7月寧德時代正式發(fā)布第一代鈉離子電池，計劃2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈，并宣布第二代鈉離子電池的能量密度將達到200Wh/kg，系統(tǒng) 能量密度能做到160Wh/kg。同時亮相創(chuàng)新的鋰鈉混搭電池包（高性能的鋰+低成本的鈉互補，推動產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用）。

 

　　中科海鈉：中科院物理所孵化，深耕鈉離子電池 合作華陽股份、三峽資本、多氟多等，獲華為戰(zhàn)投

 

　　中科院物理研究所2011年起致力于鈉離子電池技術(shù)開發(fā)，2017年依托其技術(shù)的中科海鈉成立，創(chuàng)始團 隊包括核心技術(shù)人員胡勇勝、陳立泉等，試驗線建設(shè)在江蘇溧陽。2020年中科海鈉Pre-A輪融資得到 華陽新材料集團旗下梧桐樹資本投資，而后與具備豐富無煙煤資源的華陽股份深度合作，在山西共建 正負(fù)極材料生產(chǎn)線，并為其鈉離子電池產(chǎn)線提供技術(shù)支持。此外，中科海鈉與三峽江蘇能投、阜陽國 資合資建設(shè)鈉離子電池生產(chǎn)基地。

 

　　浙江鈉創(chuàng)&維科技術(shù)：交大科研團隊領(lǐng)軍，合作新宙邦、淮�？毓傻�

 

　　浙江鈉創(chuàng)成立于2018年，團隊核心技術(shù)來源于上海交通大學(xué)馬紫峰教授團隊，實控人為其學(xué)生 車海英博士（上海電化學(xué)能源器件工程技術(shù)研究中心中級研究人員），浙江醫(yī)藥戰(zhàn)略投資參股。 淮�？毓�2021年參與其Pre-A輪融資，維科技術(shù)2022年參與其A輪融資。當(dāng)前估值已超過24億 元。

 

　　維科技術(shù)2004年即進入電池行業(yè)，2019年與LG化學(xué)在南昌合資建設(shè)電池廠，在聚合物鋰電池、 鋁殼鋰電池行業(yè)有技術(shù)和工藝積淀。當(dāng)前規(guī)劃首期2GWh鈉離子電池產(chǎn)線，2023年中有望投放。

 

　　新宙邦（鋰離子電池電解液頭部企業(yè)之一）2019年與鈉創(chuàng)控股股東上海紫劍化工共同申請《鈉 離子電解液、二次電池及制備方法和應(yīng)用》專利。

 

 

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