【MFC选举】钠离子电池深度研究陈述

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小小的人啊
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核心看点:

1.从素质上看,钠离子电池具备性能和成本优势,适用于储能、A00、两轮车等场景。性能方面,钠离子电池具备更优的平安性、放电性和工做温度区间。成本方面,因为钠资本储蓄丰富,正极上游素材价格低廉且不变 ,以 及钠离子电池正负极集流体均可利用价格廉价的铝箔,钠离子电池具备显著的成本优势。性能和成本的双重优势使钠电池贴合储能、A00、 两轮车等对能量密度要求较低且价格灵敏的场景。

1、钠电池与锂电池同源,具备性能和成本优势

1.1、与锂电池工做原理类似,拥有特殊性能优势

钠离子电池与锂离子电池工做原理类似,也是一种依靠离子在正负电极之间往返嵌进和脱出的摇椅式二次电池。钠离子电池具备更优的平安性、放电性和工做温度区间。钠电池在放电的时候能够放电到0伏,不存在锂电池同情状下面 临的平安问题;同浓度的钠盐电解液比锂盐电解液离子导电率更高,那决定了钠离子电池具有更优良的快充性能;钠离子 电池低温性能更优良,在-20℃低温情况中,也拥有88%以上的放电连结率。

1.2、成本下降空间大,具备更高经济性

钠资本储蓄丰富,正极上游素材价格低廉且不变。比拟锂资本,钠资本十分丰富,地壳中钠是锂的423倍。钠资本更高 的品貌包管了正极素材上游原素材价格的低廉。目前碳酸钠价格在 0.3万元/吨摆布,显著低于目前的碳酸锂的价格(50万元/吨摆布)。钠离子电池正负极集流体均可利用价格廉价的铝箔。相较于锂元素,钠离子和铝在低电位下不容易发作合金化反响。那使 得钠离子电池的负极集流体可替代为成本更具有优势的铝箔(当前 铝价1.8万元/吨、铜价6.3元/吨)。与锂电池消费流程类似,可共用产线。钠电池和锂电池均为摇椅式二次电池,而且两者在化学反响中具有 类似的性量。构造的高度类似决定了两者的消费流程和产线接近, 将来可共用产线,降低产线建立成本。

2、利用场景成熟及钠电池手艺打破,钠电池开展抵达0-1关键时间点

2.1、十年积存,利用场景成熟及主材手艺打破,抵达0-1关键时间点

研发史复盘:能量密度低未受重视, 2022年是钠电池财产化0-1量变的关键节点。钠离子电池的研究工做在20世纪70-80年代和锂离子电池同期间萌芽。但负极素材嵌钠才能较弱、钠电池能量密度较低成 为钠离子电池贸易化的瓶颈。从研究论文上看,2010年以后文献数量近似于锂离子电池在1995年前的形态。2020年以后受 锂资本的供需严重刺激以及储能开展的带动,钠离子电池凭仗成本优势重视度不竭提拔,叠加手艺不竭立异,国表里各企 业起头停止GWh级产能规划,估量规划产能将集中在2023-2024年投产。

2.2、驱动因素:电动车发作鞭策锂价飙涨,钠电池低成本遭到存眷

电动车的快速渗入对上游锂素材价格产生了显著的拉动感化,构成钠离子汗青机遇的第一个推手。根据国际能源署统 计,全球纯电小汽车渗入率从2016年的0.87%快速提拔至2021年的8.7%。过往五年,全球纯电小汽车渗入率增长9倍, 那招致上游电池锂盐的需求快速增长;而且遭到全球疫情关于赐与链的冲击,以及列国关于稀有金属锂的管控,锂资本 扩产周期大幅长于下流扩产速度,锂盐价格上涨显著。截至2022年9月29日,碳酸锂/氢氧化锂价格别离较2022年岁首年月上 涨80.41%/117.67%。

2.3、驱动因素:性能特征和储能适配,显著提拔大储收益率

市场快速响应顶层规划+清洁能源刚性需求,储能规模有看快速放大。2022年6月,陪伴《南方区域新型储能并网与 辅助办事治理施行细则》等对《“十四五”新型储能开展施行计划》顶层规划的落实,光景发电的进一步继续生长和 储能的配套渗入率提拔已是明白的趋向。钠离子电池高度婚配储能需求,成本优势使其有看显著改进大储能的收益率,并在大储能范畴快速渗入。电化学储 能手艺具有高转化效率、组拆乖巧、成本下降敏捷等长处。在海外市场,散布式储能系统已经初步具备贸易化利用 的前提。在大规模的电力储能利用方面,目前电化学储能手艺还需要称心各项手艺目标和成本要求。此中,高平安 性、低成本、长命命、环保是全球储能手艺开展的核心目标。

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3、多场景发力:储能+两轮车+动力,鞭策电池空间第三次跃迁(再次十倍级别增长)

3.1、钠电池鞭策实现电池空间第三次跃迁,有看迎来十万亿级市场

电池空间三次跃迁:消费电池百亿级→ 动力电池万亿级→ 储能电池十万亿级;钠电池有看在储能市场开展中发扬核心 感化。

3.2、利用场景:新能源配储是将来趋向,钠电池特征与储能场景需求高度贴合

全球范畴内可再生能源战术地位进步,不竭提拔储能潜在市场。2021年COP26全球天气峰会举行,碳中和成为全球目标, 可再生能源战术地位进步。因为光景发电的输出功率具有时间上的不确定性,以可再生能源为主的能源远景必需依靠储 能来完成发电与用电的婚配。我们估量到2025年全球储能的潜在市场规模估量将超越300GWh。跟着新能源发电占比继续提拔,储能开展的迫切性同步提拔。2021年中国的可再生能源占比已经到达14%,以风力和光 伏发电为主。在当前新能源发电占比显著提拔的情状下,可再生能源的消纳问题凸显,需要储能协同开展。发电测和电 网侧对储能的存眷点次要在于经济性、平安性和寿命,能量密度的优先级较低。钠离子电池的特征与储能场景要求高度 贴合,将来在储能范畴的开展空间将跟着手艺朝上进步不竭扩展。

3.3、利用场景:两轮电动车,成本优势快速替代铅酸电池

铅酸电池被替代成趋向,但锂电池的高价使其渗入率提拔大幅减缓,将来钠离子电池渗入率有看快速提拔。两轮电动车 市排场向中低消费人群,对价格非常灵敏。锂离子电池原素材价格大幅上涨,锂电池合作优势锐减,而钠离子电池是铅 酸电池更好的替代品。钠离子电池具有低成本、平安性强等特征,且钠离子电池在低温下的容积连结率高,可在低至40℃下工做。将来钠离子电池在电动两轮车市场上前景宽广。

3.4、利用场景:钠电池有看更先在储能和两轮车范畴渗入

利用场景上,起首起头渗入的是储能和两轮车。关键场景:储能出格是表前侧储能。重要假设:1)表前侧储能和用户侧储能市场景气宇快速 提拔,估量到2025年储能市场新增拆机量将超越300GWh。2)2025年钠离子电池在储能市场渗入率到达13%。关键场景:电动两轮车。重要假设:1)两轮车整体进进存量市场,需求量增速7- 9%,2023-2024年受新国标推进延迟增速抵偿2%;2)锂 电池渗入率受锂电价格影响,处于微增程度;3)钠离子 的渗入率复合增速40%,对应0.5-0.7元的电池价格,参考 2018-2020年锂离子电池0.6元/Wh的均价程度对渗入率的 驱动。

3.5、利用场景:在新能源汽车方面,钠电池有看在低速乘用车、物流车、公交等细分范畴打破

新能源汽车场景:钠电池的渗入时机优先存在于乘用车中的低速车和商用车中的物流车、公交,其次要特征是对续航要求较低,而对充 电需求相对较高。乘用车市场:次要利用于A0/A00级别电动车。此类电动车里程要求较低,对电池能量密度要求较低;一般利用家用充电桩即可完成 充电,充电便当性高。但因为近两年此类车型遭到律例限造和新能源上牌政策不不变影响,市场总量前景仍不明朗。商用车市场:次要看好钠电池对物流车、公交车场景的渗入。公交车营运线路固定、道路长度较短,对配电量要求较低;同时同一 设置装备摆设充电较便当和高效。物流车、叉车等利用场合单次充电里程要求较低,速度需求低,综合对电池能量密度要求不 高;且同样合适集中设置装备摆设充电设备。

3.6、市场需求揣测:钠离子电池市场空间和需求量将不竭释放

将来钠离子电池开展潜力将逐渐闪现。我们揣测,2023-2025年期间,跟着各大厂商的钠电池手艺的逐渐打破,第一批 钠离子电池产能逐步投放。需求端市场处于验证钠离子电池产物阶段;赐与端跟着贸易化达产,财产链建立不竭推进, 规模效应将逐步闪现。我们估量到2026年,全球钠离子电池需求将超越130GWh,在各利用场景中综合渗入率到达5%。从构造上来看,将来 储能市场有看成为对钠电池需求更大的市场。我们估量2026年储能对钠电池的需求量将超越90GWh,占钠离子电池市 场总体规模的70%摆布。

4、财产链各环节加速落地,重视中持久趋向性时机

4.1、钠电池财产链产能加速建立,从0到1实正开启

中游电池方面,次要玩家包罗锂电龙头(如宁德时代、鹏辉能源)、具有研究机构布景的立异型企业(如中科海钠-中科 院、钠立异能源-上海交大),以及新兴企业(如传艺科技、维科手艺)等。电池素材方面,正极、负极和电解液为重点规划环节。钠电池正极、负极和电解液与锂电池差别较大,具有更高的手艺 壁垒(隔阂环节与锂离子电池差别较小)。

4.2、电池企业集中发力,GWh级产能有看2022年内落地

以宁德时代为代表的锂电池龙头、以中科海纳为代表的科研立异公司和以传艺科技为代表的新兴企业都在加速停止钠离子 的手艺、消费验证和投产。目前中科海纳与华阳股份投产速度领先,协做的1GWh电芯产线已于9月30日正式投产运营。

4.3、钠电池正极与锂电池区别最为显著,三种手艺道路同时推进

目前钠离子电池正极素材以三品种型为主:过渡金属氧化物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子化合物。差别正极素材对应 差别的构造性量,从而具备差别的能量密度、倍率性能、轮回寿命和平安性能等。当前各公司在正极手艺道路的抉择上 差别化较大,差别道路的合作仍将继续。

4.4、负极素材普遍摘用无定型碳,以硬碳道路为主

负极素材次要包罗碳基素材(石墨、无定形碳、纳米碳等)和非碳基素材(硅基、钛基、锂金属等)。碳基素材因为 资本丰富、价格低廉、情况友好,被视为更具开展潜力的钠离子电池负极素材。碳基素材中,石墨做为己实现贸易化 利用的锂离子电池负极素材具备先发优势,但钠离子难以嵌进石墨层间,难与碳构成不变的插层化合物。纳米碳素材 次要包罗石墨烯和碳纳米管等,次要依靠外表吸附储钠,可快速充放电,但是首周库仑效率低和轮回性能差等问题限 造其现实利用开展。而无序度较大的无定形碳素材具有较高的储钠比容量、较低的储钠电位和优良的轮回不变性,是 最有前景的钠离子电池负极素材。

4.5、电解液溶量以六氟磷酸钠为主,可共享锂电产线量产难度低

钠盐做为电解液的重要构成部门,是电解液中载流子的次要来源,能影响离子传导效率、SEI膜的生成,目前称心需求的 钠盐次要为具有大半径阴离子的钠基化合物。六氟磷酸钠与锂离子电池电解液中普遍利用的六氟磷酸锂合成原理类似,可共享消费线,量产门槛、难度较小,且化解度 高、导电率好,与正极、碳基负极都有较佳的兼容性。但其化学不变性、热不变性差,合成产品的堆积倒霉于钠离子的传 导,影响界面膜的生成,可加进适量FEC等添加剂提拔电解液性能。目前规划六氟磷酸钠的企业次要为锂电池电解液龙头。

陈述节选:

(陈述出品方/做者:承平洋证券,刘强,张方一)

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