中商情報網(wǎng)訊：近期，寧德時代董事長曾毓群在公司股東大會上透露，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相多元復合鈉層狀正極材料和軟碳負極材料體系進行開發(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、穩(wěn)定性好、維護費用低、安全性好等獨特優(yōu)勢。主要應用于大規(guī)模儲能系統(tǒng)，可移動式充電樁和低速電動車等新能源領(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；鈉離子電池主要應用于新能源低速交通工具及大規(guī)模儲能系統(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)勢在于，一方面與鋰處于同一主族具有相似物理化學性質(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。另一方面鈉離子電池由于鈉價格低廉而具有很大的潛在價格優(yōu)勢，非常適合應用于低速電動車和大規(guī)模儲能等領(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26%，隔膜占比18%，負極材料占比16%，集流體占比達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、普魯士藍化合物和液態(tài)鈉等。這類材料需要具有良好的電化學性、安全性、化學穩(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.負極材料

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

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)的離子電導率高于固體電解質(zhì)，主要分為酯類和醚類電解液。因為它們具有出色的熱穩(wěn)定性和較高的電化學窗口，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率，所以鈉離子電池使用更低濃度電解液可以達到和鋰離子電池同樣離子電導率。

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無法應用于電動汽車和手機電池等領(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：中國科學院物理研究所、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極之間嵌脫過程實現(xiàn)充放電。充電時，Na＋從正極脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，同時電子的補償電荷經(jīng)外電路供給到負極，保證正負極電荷平衡。放電時則相反，Na＋從負極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極。在正常的充放電情況下，鈉離子在正負極間的嵌入脫出不破壞電極材料的基本化學結(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.新能源電動汽車

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

近幾年，電化學儲能技術(shù)一直保持快速增長態(tài)勢，累計裝機規(guī)模持續(xù)擴大。2017年我國電化學儲能累計裝機規(guī)模389.8MW，2020年增至3269.2MW?！笆奈濉逼陂g，是儲能探索和實現(xiàn)市場的“剛需”應用、系統(tǒng)產(chǎn)品化和獲取穩(wěn)定商業(yè)利益的重要時期，預計2021年電化學儲能市場繼續(xù)?？焖侔l(fā)展，累計裝機規(guī)模達到5790.8MW。

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