1、 敬请参阅最后一页特别声明-1-证券研究报告 2022 年 12 月 1 日 行业行业研究研究 钠电究竟适配哪些需求场景？钠电究竟适配哪些需求场景？钠电：如何从“0-1”迈向“1-N”（二）电力设备新能源电力设备新能源 锂价高企锂价高企叠加地缘叠加地缘政治因素政治因素，钠离子电池，钠离子电池迎迎来来发展窗口期发展窗口期：锂资源约束+成本上升，促使下游寻找技术替代品，钠离子电池由于资源限制程度更低，规模化量产后价格更加低廉，是锂离子电池的有力补充。三元、铁锂、钠离子电池由于正极价格差异以及其他原材料的变化，成本依次降低，其中规模量产后钠离子电池在目前碳酸锂价格 56 万元/吨的情况下，相比磷酸铁
2、锂电池有 0.25 元/Wh的成本优势，是对磷酸铁锂电池应用领域的重要补充，有望在铅酸技术要求较高和磷酸铁锂技术要求偏低的部分场景大量应用，但是循环回收问题后续需要持续关注。预计预计钠离子的电池市场钠离子的电池市场 2 2026026 年达到年达到 8888GWGWh h，对应对应 4 48484 亿亿元产元产值值规模规模：钠电钠电池本质上是替代磷酸铁锂电池在价格更加敏感的应用场景。池本质上是替代磷酸铁锂电池在价格更加敏感的应用场景。对于部分性能要求偏低的磷酸铁锂应用场景而言，钠离子电池性能基本能够满足要求，成本是其成本是其核心考察指标核心考察指标。储能侧重于循环寿命、可靠性，对能量密度要求较
3、低，其中大大储使用储使用 L LCOECOE（平准化度电成本）评判成本高低（平准化度电成本）评判成本高低，钠离子电池虽成本低，但循环性能低，并没有优势；户储户储/UPSUPS/5G5G 基站基站对标磷酸铁锂电池价格对标磷酸铁锂电池价格，侧重购置成本，循环寿命要求相对较低，钠离子电池可以进入并形成一定渗透；两轮车两轮车成本对标铅酸电池成本对标铅酸电池，有较强的消费属性，对性能要求不高，考虑投资成本与产业化进度，钠离子电池有望占据较大份额；乘用车成本对标低端磷酸铁锂电乘用车成本对标低端磷酸铁锂电池池，同时对电池的可靠性、循环寿命、能量密度要求较高，钠离子电池在成本敏感度较高的 A00/A0 级车有
4、望快速渗透。锂电巨头锂电巨头长期竞争力强长期竞争力强，跨界新贵，跨界新贵有望快速量产有望快速量产：依托于传统锂电产业链，一方面宁德时代、孚能科技、振华新材、容百科技等锂电企业工艺经验深厚，客户合作紧密，上下游配合良好；另一方面，华阳股份、传艺科技、钠创新能源等依托于院士教授等的技术专利，快速切入赛道。目前各家规划进展较快，预计 2023 年形成小批量量产出货，2024 年产业将迎来规模化大幅降本时刻。总体而言由于钠离子电池产业化时间较晚，各家技术差距不大，在一些品质要求不高的如两轮车、低速车等场景，新势力有望率先实现量产。但是长期来讲，由于锂电巨头对于工艺细节、客户需求、产业链把控等经验更加深
5、厚，规模化降本速度更快，将获得长期的竞争优势。投资建议：投资建议：目前钠离子电池仍然处于从 0 到 1 的过程中，应用场景有限，但是我们认为随着技术的发展以及锂价可能长期处于高位，钠离子电池应用场景可能会逐渐扩大。在目前产业化进度下，两轮车、A00/A0 乘用车和户储/UPS/5G基站市场钠电有望实现对磷酸电池和铅酸电池的快速替代，大型储能领域由于钠离子电池循环寿命较短，体积能量密度较低，短期无法对磷酸铁锂电池形成强有力的冲击。2023 年是钠离子电池量产的元年，而到 2026 年，整个产业链产值有望达到 484 亿元，2023-2026 CAGR 为 174%。建议关注：电池环节：建议关注：
6、电池环节：宁德时代，华阳股份，传艺科技，维科技术，孚能科技宁德时代，华阳股份，传艺科技，维科技术，孚能科技，鹏辉能源鹏辉能源；正极环；正极环节：容百科技，当升科技，节：容百科技，当升科技，振华新材振华新材；负极环节：贝特瑞，；负极环节：贝特瑞，杉杉股份杉杉股份，翔丰翔丰华华；电解液：天赐材料，多氟多。；电解液：天赐材料，多氟多。风险分析：风险分析：疫情导致产业链需求不及疫情导致产业链需求不及预期风险；技术路线变化风险；原材料价预期风险；技术路线变化风险；原材料价格波动风险；格波动风险；行业壁垒较低，行业壁垒较低，市场市场竞竞争加剧争加剧风险风险。买入（维持）买入（维持）作者作者 分析师：殷中枢
7、分析师：殷中枢 执业证书编号：S0930518040004 010-58452063 分析师分析师：陈无忌陈无忌 执业证书编号：S0930522070001 021-52523696 联系人：联系人：和霖和霖 021-52523853 联系人：联系人：吕昊吕昊 021-52523817 行行业与沪深业与沪深 300300 指数对比图指数对比图 -40%-28%-15%-3%10%11/2102/2205/2208/22电力设备新能源沪深300 资料来源：Wind 要点要点 敬请参阅最后一页特别声明-2-证券研究报告 电力设电力设备新能源备新能源 投资聚焦投资聚焦 钠离子电池作为锂离子电池的重要
8、补充，在锂价处于高位时钠离子电池作为锂离子电池的重要补充，在锂价处于高位时期期受到了各厂家追受到了各厂家追捧。在过往，钠离子电池主要应用潜力集中于捧。在过往，钠离子电池主要应用潜力集中于两轮车两轮车，然而随着锂价高企，然而随着锂价高企，各各个应用场景对成本的容忍有限，钠离子个应用场景对成本的容忍有限，钠离子电池的电池的市场空间进一步扩大，下游的需市场空间进一步扩大，下游的需求驱动了钠离子电池技术的快速发展。求驱动了钠离子电池技术的快速发展。我们我们的的创新之处创新之处 1、市场对于钠离子电池在各个应用场景应用决策的关键点没有进行细致讨论，我们针对储能、两轮车、新能源汽车等应用领域进行了讨论，指
9、出了核心决策点。2、不同于市场对于钠离子电池在储能领域的应用乐观态度，我们认为在储能领域，大型储能将在较长时间内不会使用钠离子电池，而家用储能将较快进行应用。3、我们定量分析了钠离子电池在新能源车领域的应用及其将会给车厂带来的收益，指出了钠离子电池在 A00/A0 级市场将会快速应用。股价上涨的催化因素股价上涨的催化因素 1、钠离子电池产业链降本速度超预期。2、锂价持续位于高位，且在 2025 年之前无法跌到合理的区间，促进产业加速发展钠离子电池技术。3、钠离子电池寿命进一步提升，生产工艺与设备进一步改进。投资观点投资观点 目前钠离子电池仍然处于从 0 到 1 的过程中，应用场景有限，但是随着
10、技术的发展以及锂价可能长期处于高位，钠离子电池应用场景可能会逐渐扩大。在目前产业化进度下，两轮车、A00/A0 乘用车和户储/UPS/5G 基站市场上钠电有望实现对磷酸电池和铅酸电池的快速替代，大型储能领域由于钠离子电池循环寿命较短，体积能量密度较低，短期无法对磷酸铁锂电池形成强有力的冲击。2023 年是钠离子电池量产的元年，而到 2026 年，整个产业链产值有望达到484 亿元，2023-2026 年 CAGR 为 174%。建议关注：电池环节：宁德时代，建议关注：电池环节：宁德时代，华阳股份，传艺科技，维华阳股份，传艺科技，维科技术，孚能科技科技术，孚能科技，鹏辉能源鹏辉能源；正极环节：容
11、百科；正极环节：容百科技，当升科技，技，当升科技，振华新材振华新材；负极环节：贝特瑞，；负极环节：贝特瑞，杉杉股份杉杉股份，翔丰华翔丰华；电解液：；电解液：天赐材料，多氟多。天赐材料，多氟多。bYcU8WxXpPmPbR9R9PpNmMsQmOeRoPmOiNnNrM9PnNyRvPtOsPxNnNwO 敬请参阅最后一页特别声明-3-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 目目 录录 1、锂涨钠启？钠电发展难得的窗口期锂涨钠启？钠电发展难得的窗口期 .6 6 1.1、锂价具有周期性，钠电更应关注产品定位.6 1.2、从构效关系对钠、锂电池性能进行比较.7 1.3、成本是优势，性能、成本决定
12、综合性价比.11 2、钠电综合性价比如何匹配各应用场景钠电综合性价比如何匹配各应用场景 .1212 2.1、户储、基站、UPS 领域，钠电率先攻城略地.12 2.2、看好钠电在两轮车应用，未来需考虑回收成本.15 2.3、12 万元以下电动车型将成为钠电主力替代区间.17 2.4、循环性能受限，谨慎看待钠电在大储应用.20 2.5、2026年钠离子电池产值规模有望达 484亿元.23 3、各公司竞相布局钠电池各公司竞相布局钠电池 .2626 3.1 振华新材：布局层状氧化物材料，复刻三元大单晶优势.26 3.2 宁德时代：普鲁士白入手，同步布局层状氧化物.28 3.3容百科技：携手宁德时代开发
13、普鲁士白，布局多款三元层状氧化物.29 3.4中科海钠：院士团队推动产业化进程，携手华阳上下游协同发展.30 3.5华阳股份：无烟煤龙头，入股中科海钠.31 3.6钠创新能源：携手维科技术，加速产业化进程.32 3.7传艺科技：转型钠离子电池，23年规模化量产.32 3.8鹏辉能源：布局储能，推动钠离子电池发展.33 4、投资建议投资建议 .3333 5、风险分析风险分析 .3434 敬请参阅最后一页特别声明-4-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 图图目录目录 图 1：锂资源主要位于海外，中国锂资源储量仅占全球 6%.6 图 2：锂资源价格高企，推动企业开发钠离子电池.7 图 3：钠
14、离子电池工作原理示意图.8 图 4：Na0.7Li0.03Mg0.03Ni0.27Mn0.6Ti0.07O2正极构成.9 图 5：补锂/补钠的机理.10 图 6：NCM811锂电池电芯成本结构.11 图 7：磷酸铁锂电池电芯成本结构.11 图 8：铜铁锰基氧化物钠电池电芯成本结构.11 图 9：各化学体系成本构成对比.11 图 10：各应用场景对电池各项指标侧重点不一.12 图 11：ATL48V/6.5kWh户储电柜.13 图 12：宁德时代基站电池.14 图 13：宁德时代基站解决方案.14 图 14：宁德时代 UPS 电芯.14 图 15：宁德时代 UPS 解决方案.14 图 16：锂离
15、子电池在两轮车领域销量增速放缓.15 图 17：锂离子电池在两轮车领域渗透率逐年爬升.15 图 18：2021年两轮车成本构成.16 图 19：两轮车上锂离子电池与铅酸电池成本变化对比.17 图 20：乘用车分价格带市场份额变化.17 图 21：新能源车分价格带市场份额变化.17 图 22：五菱宏光 miniev电池包构造.18 图 23：海辰新能源 3.58MWh工商业储能集装箱.20 图 24：成本计算方法示意图.22 图 25：振华新材营业收入.27 图 26：振华新材归母净利润及增速.27 图 27：振华新材利润率情况.27 图 28：振华新材期间费用率情况.27 图 29：宁德时代钠
16、离子相关专利发展历程.28 图 30：宁德时代钠离子电池与磷酸铁锂电池对比.29 图 31：宁德时代 AB 电池.29 图 32：容百科技钠离子电池相关专利.29 图 33：中科海钠专利布局.31 敬请参阅最后一页特别声明-5-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 表目录表目录 表 1：钠离子和锂离子关键指标对比.8 表 2：钠离子电池正极材料体系对比.10 表 3：补钠的各种方案.10 表 4：各场景成本评价要素与核心影响因素.12 表 5：户储对电池的要求较低.13 表 6：基站电池电芯.14 表 7：UPS电池电芯和电柜参数.14 表 8：钠离子电池、磷酸铁锂电池、铅酸电池在两轮车
17、上性能对比.16 表 9：A00级车五菱宏光 miniev三元与铁锂版本整备质量一致.18 表 10：典型 A0级车三元与铁锂版本性能差距不大.18 表 11：不同化学体系电池占整车售价比例.19 表 12：车企 A00/A0级车部分车型停止接单.19 表 13：大储对电池的循环寿命要求更高.20 表 14：锂离子电池与钠离子电池参数对比.20 表 15：中科海钠钠离子电池 pack 规格.21 表 16：各情况下磷酸铁锂电池与钠电池储能应用假设.22 表 17：磷酸铁锂电池与钠电池在产业化初期以及规模化后储能 LCOE 对比.23 表 18：钠离子电池应用空间测算.25 表 19：容百科技钠
18、离子电池参数.30 表 20：华阳股份钠离子电池布局.32 表 21：钠电产业链公司估值对比.33 表 22：各公司钠电池进度情况.34 敬请参阅最后一页特别声明-6-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 1 1、锂涨钠启？锂涨钠启？钠电发展难得的窗口期钠电发展难得的窗口期 1.11.1、锂价具有周期性，钠电更应关注产品定位锂价具有周期性，钠电更应关注产品定位 锂需求快速增长和潜在地缘政治问题推升锂资源自主可控的重要性，钠电是选锂需求快速增长和潜在地缘政治问题推升锂资源自主可控的重要性，钠电是选项之一。项之一。锂矿主要分布在澳洲、南美地区，根据美国地质勘探局 2021 年报告，我国锂资源
19、储量仅占全球 6%，且开采成本较高，我国作为锂电生产大国，上游锂矿、锂盐对外依存度过高。地缘政治问题日益复杂，锂矿作为重要的战略资源，得到各国重视。四川锂矿、盐湖锂、锂云母、锂电回收等都是保障锂资源自主可控的重要途径；而钠电与锂电原理相近，对锂零依赖，亦是重要选项之一。图图 1 1：锂资源主要位于海外，锂资源主要位于海外，中国锂资源储量仅占全球中国锂资源储量仅占全球 6 6%41.06%14.34%13.20%6.31%4.44%2.88%2.83%1.89%1.35%0.62%11.09%0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%
20、45.00%01,0002,0003,0004,0005,0006,000智利澳大利亚阿根廷中国美国加拿大刚果（金）津巴布韦墨西哥西班牙其他储量（万吨)全球占比 资料来源：中国地质调查局全球矿产资源战略研究中心全球锂、钴、镍、锡、钾盐矿产资源储量评估报告，光大证券研究所，单位：万吨 20212021 年以来年以来，锂资源的供需紧张锂资源的供需紧张导致导致其其大幅涨价，锂电池成本持续上升。大幅涨价，锂电池成本持续上升。2020 年开始，随着全球新能源车市场的快速兴起，快速推升了动力电池中锂的需求，同时上游锂矿开采缓慢且存在一定不确定性，锂价迎来快速上涨。根据Wind 数据，与 2021 年 1
21、月 1 日价格相比，目前（2022 年 11 月 22 日）碳酸锂价格上涨 1070%，氢氧化锂价格上涨 1120%，价格均达到 56 万元/吨以上。敬请参阅最后一页特别声明-7-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 图图 2 2：锂资源价格锂资源价格高企，高企，推动推动企业开发钠离子电池企业开发钠离子电池 0102030405060华阳股份（元/股）维科技术（元/股）价格:碳酸锂99.5%电:国产（万元/吨）价格:氢氧化锂56.5%:国产（万元/吨）锂价高企，各公司推动钠离子电池发展 资料来源：Wind，光大证券研究所整理，统计时间截至 20221122 锂价居高不下，钠电作为替锂价居
22、高不下，钠电作为替代品应运而生。代品应运而生。由于钠价远低于锂价，而且钠的分布比锂更为广泛，使得钠电的经济性高于锂电。但是，由于技术原因，钠电在低温性能、倍率性能有一定优势，而在能量密度、循环性能有一定劣势。因此，钠电的应用场景将有所不同。（1）在不考虑回收的情况下，钠电性能优于铅酸电池；（2）在磷酸铁锂低端应用场景，钠电性能劣势不明显。在两轮电动车领域，钠电将有一席之地；在对锂电池性能要求不高的领域，如户储，钠电也可以形成部分替代；电动四轮车领域对成本较为敏感，钠电可以快速进入；A00/A0 级车、低速四轮车等市场用户对成本更加敏感，所以亟需满足技术要求的低成本方案。钠电当前处于产业化初期，
23、其性能仍在不断进化、成本也在不断下降之中，而钠电相对于锂电的替代范围，也将随着钠电相对于锂电的性价比不同而随之变化，需要密切跟踪。1.21.2、从构效关系对钠、锂电池性能进行比较从构效关系对钠、锂电池性能进行比较 钠离子电池与锂离子电池的工作原理类似，为嵌脱式电池。钠离子电池与锂离子电池的工作原理类似，为嵌脱式电池。充电时，Na+从正极脱嵌，进入负极；放电时，Na+从负极回到正极，外电路电子从负极进入正极，将 Na+还原为 Na。敬请参阅最后一页特别声明-8-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 图图 3 3：钠离子电池工作原理示意图：钠离子电池工作原理示意图 资料来源：中科海钠官网 钠
24、离子钠离子相对相对原子原子质量质量 2 22.992.99，远大于锂的，远大于锂的 6 6.94.94。单位质量或体积下，材料中能够迁移的离子更少，且在迁移的过程中对材料晶格、反应界面的稳定性造成影响；但钠盐具有较好的导电性能，在液相中传导更快，不易发生枝晶。由于钠与锂在原子半径上差异较大，映射到由于钠与锂在原子半径上差异较大，映射到在产品在产品性能性能和和材料材料选型选型上上也有许多也有许多差异：差异：材料构型材料构型选择更多选择更多：（1）由于钠离子与过渡金属元素离子的半径差异较大，在高温下更容易与过渡金属分离形成层状结构，使其层状氧化物的堆积方式具有多样化。含锂层状氧化物多为 O 型结构
25、，而含钠层状氧化物具有丰富的 P 型和O 型材料种类。（2）很多在含锂层状氧化物正极中没有电化学活性的过渡金属元素在含钠层状氧化物中具有活性，如 Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu 等元素均具有活性且表现出高度可逆性。更好的倍率性能：更好的倍率性能：（1）钠离子的斯托克斯直径比锂离子的小，低浓度的钠盐电解液具有较高的离子电导率，可以使用低盐浓度电解液；（2）在锂离子电池中具有优异储能能力的石墨却由于热力学原因几乎不具备储钠能力，所以选择硬碳、软碳等作为负极，使得功率性能得到提升；更好的安全性能：更好的安全性能：（1）Na 与 Al 不发生混排，正极集流体可以用廉价的 Al 箔材，使得其无
26、过放电问题；（2）可以设计双极性（bi-polar)电池，即在同一张铝箱两侧分别涂布正极和负极材料，将极片在固体电解质的隔离下进行周期性堆叠，以进一步提升能量密度；较低的能量密度和循环寿命：较低的能量密度和循环寿命：（1）钠离子原子半径较大，同时负极选择硬碳/软碳，克容量较低，整体体积与质量能量密度较低；（2）正极选取兼顾能量密度下的层状氧化物材料，相比磷酸铁锂循环性能较差；（3）电压平台更低，pack 中串联数量更多，导致系统能量密度较低。表表 1 1：钠离子和锂离子关键指标对比钠离子和锂离子关键指标对比 指标指标 钠钠 锂锂 相对原子质量 22.99 6.94 离子半径/1.02 0.76
27、 敬请参阅最后一页特别声明-9-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 电负性 0.93 0.98 质量比容量（mAh/q）1165 3861 体积比容量（mAh/ml）1131 2062 碳酸丙烯酯中斯托克斯半径/4.6 4.8 标准电极电位/V-2.71-3.04 地壳丰度 2.30%0.0017%资料来源：胡勇胜钠离子电池科学与技术，光大证券研究所整理 层状氧化物钠离子电池目前进展较快，各公司主要通过两方面进行解决层状氧化物钠离子电池目前进展较快，各公司主要通过两方面进行解决循环寿循环寿命的问题命的问题，一方面通过掺杂发展更加稳定的体系，另一方面研发补钠技术补充，一方面通过掺杂发展更
28、加稳定的体系，另一方面研发补钠技术补充循环过程中钠循环过程中钠离子的损耗。离子的损耗。采用采用元素掺杂或者引入元素掺杂或者引入缺陷缺陷以稀释具有姜以稀释具有姜 泰勒畸变的泰勒畸变的过渡金属离子。过渡金属离子。层状氧化物中往往引入过渡金属以提高性能，然而过渡金属离子溶解是锂离子电池以及钠离子电池中常见的问题，一般具有姜泰勒效应的 Ni、Mn 等过渡金属相比Co 更容易发生溶解，溶解后的过渡金属离子会迁移到负极并在负极侧沉积，不但会造成负极侧固定电解质中间相(solid electrolyte interface,SEI)膜厚度增加，减少活性 Na+，增加电池内阻，还会持续催化电解液分解，降低了电
29、池的循环寿命。西安交通大学王鹏飞教授和肖冰教授联合西安交通大学王鹏飞教授和肖冰教授联合中国科学院化学研究所郭玉国研究员中国科学院化学研究所郭玉国研究员通过通过基于选定的多种金属离子的协同作用，为基于选定的多种金属离子的协同作用，为 P2P2 型正极设型正极设计计了了一种有效一种有效的的策策略以提高性略以提高性能。能。四价钛（Ti4+）提供高氧化还原电位，惰性二价镁（Mg2+）稳定 结 构，一 价 锂（Li+）平 滑 电 化 学 曲 线。制 备 的P2-Na0.7Li0.03Mg0.03Ni0.27Mn0.6Ti0.07O2电极具有 134mAhg-1的可逆容量、3.57V 的工作电压、优异的循
30、环稳定性（200 次循环后容量保持率为 82%）和优异的倍率性能（4C 条件下为 110mAhg-1）。图图 4 4：NaNa0.70.7LiLi0.030.03MgMg0.030.03NiNi0.270.27MnMn0.60.6TiTi0.070.07O O2 2正正极极构成构成 资料来源：Zhiwei Cheng,et al Mitigatingthe Large-Volume Phase Transition of P2-Type Cathodes by Synergetic Effect of Multiple Ions for Improved Sodium-IonBatteries
31、（a-c）Na23LiMgNi9Mn19Ti2O64 的晶体结构；（d）六方晶体的晶格向量与六方晶格在（0001）面的晶格取向关系；（e）五种化合物的具体组成。中科海钠中科海钠胡胡永永胜通过开发铜胜通过开发铜铁铁锰层状氧化锰层状氧化物将循环寿命提升到物将循环寿命提升到 6 6000000 周以上。周以上。胡勇胜等在 Cu 基的 P2-Na2/3Cu1/3Mn2/3O2和 P2-Na7/9Cu2/9Fe1/9Mn2/3O2的基础上，通过调整元素比例，设计合成了 O3-Na0.9,Cu0.22Fe0.3Mn0.48O2，在2.54.05V 可以实现 100mAh/g 的可逆比容量，平均工作电压可达
32、 3.2V，并且具有优异的循环稳定性。值得一提的是，Cu2+不但可以提供电荷补偿(Cu3/Cu2+),还可以有效提高材料的空气稳定性，是目前为数不多的具有空气和水稳定性的钠离子层状正极材料之一。在该材料中加入 Ni 可以进一步提高其比容量，O3-NaCu1/9Ni2/9Fe1/3Mn1/3O2在 2.04.0V 具有 127mAh/g 的可逆比容量，平均工作电压约为 3.1V。敬请参阅最后一页特别声明-10-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 表表 2 2：钠：钠离子电池正极材料体系对比离子电池正极材料体系对比 正极材料体系正极材料体系 普鲁士白类普鲁士白类 镍铁锰层状氧化物镍铁锰层状
33、氧化物 铜铁锰层状氧化物铜铁锰层状氧化物 平均电压 3.2 V 2.9 v 3.2 V 循环寿命 1200 周 98%1000 周 92%6000 周 80%比能量 120 Wh/kg 100120 Wh/kg 150 W-h/kg 环保特性 前驱体 NaCN 剧毒 无毒 无毒 成本 低 高 低 资料来源：胡永胜钠离子电池科学与技术 通通过补钠技术可以提高钠离子电池的能量密度以及循环寿命。过补钠技术可以提高钠离子电池的能量密度以及循环寿命。2020 年，Liu Xiaoxiao 等通过简单的硬碳负极喷涂 Naph-Na 溶液，可以补充 60mAh/g 的克容量，同时 Na0.9Cu0.22Fe
34、0.30Mn0.48O2|硬碳体系的全电池可以从 141Wh/kg 提升到 240Wh/kg。另一方面，同补锂技术类似，补钠能够提升循环寿命。但是对于主流的层状氧化物钠离子电池，由于结构相比于磷酸铁锂橄榄石结构不太稳定，同样补钠/补锂之后循环寿命仍然有所差距。图图 5 5：补锂：补锂/补钠的机理补钠的机理 资料来源：Kangyu Zou，et alPrelithiation/Presodiation Techniques for Advanced Electrochemical Energy Storage Systems:Concepts,Applications,and Perspecti
35、ves，光大证券研究所整理 表表 3 3：补钠的各种方案补钠的各种方案 分类分类 方法方法 原理原理 试剂试剂 劣势劣势 负极预钠化 化学法 用低电势的含钠化学试剂与负极材料发生化学反应进行补钠 惰性钢粉 钠块 熔融钠 钠-有机复合物溶液(如联苯、萘）钠化试剂化学稳定性差，与极性溶剂和空气反应等 电化学法 负板与钠片装配电池，对其小电流放电，电解液中的钠离子会在负极还原，钠化负极 钠片、隔膜、电解液、外壳等 涉及电池预组装和拆卸，制备过程复杂 正极补钠 电化学法 首周充电时，正极材料或正极添加剂中过量的钠不可逆迁移至负极，钠化负极 正极富钠添加剂（如 NaN3)正极富钠材料 需解决富钠材料与正
36、极活性物质一同配料和涂布的工艺 资料来源：胡勇胜钠离子电池科学与技术，光大证券研究所 对于钠离子电池，循环性能、倍率性能、能量密度是不可能三角，目前研发进度较快的层状氧化物铜铁锰基，镍铁锰基体系循环寿命在 4000-5000 次。根据文献，层状氧化物体系兼顾倍率性能的产品循环能达到 5000 次。未来补钠技术如果成熟应用，可以进一步提高整体循环寿命，然而目前技术尚不成熟，后续发展仍需持续观察。敬请参阅最后一页特别声明-11-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 1.31.3、成本是优势，性能、成本决成本是优势，性能、成本决定定综综合性价比合性价比 产产业业化初化初期钠离期钠离子电池成本不
37、具子电池成本不具有显著优势，上下游协同助力成本下降。有显著优势，上下游协同助力成本下降。在产业化初期，正负极、六氟磷酸钠电解液等原材料开发尚不成熟，钠离子电池成本较高，与磷酸铁锂电池相比并无竞争优势。在锂价下降到低位之前，通过产在锂价下降到低位之前，通过产业链上下游合作进行快速降本将是决定钠离子电池后续能否大量应用的关键因业链上下游合作进行快速降本将是决定钠离子电池后续能否大量应用的关键因素。素。规模化量产后，规模化量产后，钠离子电池相比于锂离子电池的突出优势在于其成本。钠离子电池相比于锂离子电池的突出优势在于其成本。截至2022 年 11 月 22 日，电池级碳酸锂价格在 56 万/吨，处于
38、历史高位。根据我们测算，考虑钠离子电池各原材料规模化量产后，若按照 56 万元/吨的碳酸锂价格和 2700 元/吨的碳酸钠价格，而锂电其他材料按照 2022 年 11 月 13 日的基准测算，钠离子电池电芯成本相较磷酸铁锂电池绝对成本差距约 0.25 元/Wh；而按照碳酸锂 25 万元/吨，锂电池其他原材料依然按照 2022 年 11 月 13日价格水平，磷酸铁锂与钠电池绝对成本差距将缩减到 0.09 元/Wh。如果锂价长期处于高位，钠离子电池原材料价格的优越性将不断凸显。相比于锂离子电相比于锂离子电池，钠离子电池电芯中材料成本占比更低，人工和制造费用占比更高。池，钠离子电池电芯中材料成本占比
39、更低，人工和制造费用占比更高。在NCM811 锂电池电芯成本构成中，电池材料占据整体成本的 93%，磷酸铁锂电池电芯的材料成本占比 91%，而在铜铁锰基氧化物钠离子电池电芯中，电池材料成本占比更低，约为 79%，其中钠离子电池正极材料占比仅为 22%。图图 6 6：NCM81NCM811 1 锂电池电芯锂电池电芯成本结构成本结构 图图 7 7：磷酸铁锂电池电芯成本结构磷酸铁锂电池电芯成本结构 资料来源：光大证券研究所测算，元/Wh，材料价格截至 2022 年 11 月 13 日 资料来源：光大证券研究所测算，元/Wh，材料价格截至 2022 年 11 月 13 日 图图 8 8：铜铁锰铜铁锰基
40、氧化物钠电池电芯成本结构基氧化物钠电池电芯成本结构 图图 9 9：各化学体系成本构成对比：各化学体系成本构成对比 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%NCM811磷酸铁锂铜铁锰层状氧化物钠电池正极负极隔膜电解液铝箔/铜箔结构件其他辅料人工制造费用 资料来源：光大证券研究所测算，元/Wh，材料价格截至 2022 年 11 月 13 日 资料来源：光大证券研究所测算，截至 2022 年 11 月 13 日，其中主要成本差异来自于正极材料 敬请参阅最后一页特别声明-12-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 各各应用场景应用场景对对电池电池技术参数要求侧重点技术参
41、数要求侧重点不同不同：（1）储能应用侧重于循环寿命与可靠性，由于空间相对较大，运行工况简单，所以能量密度要求较低。其中大储对循环寿命以及可靠性要求较高，户储、UPS、基站储能对这两个指标要求相对较低；（2）两轮车有较强的消费属性，整车替换周期为 2-3 年，对电池性能要求不高，钠电池可以作为铅酸电池的替换，但铅酸更易回收；（3）乘用车由于使用年限较长，空间有限，对电池的可靠性、循环寿命、能量密度要求较高。同时低端车受制于成本的压力，对电池的成本要求也较高。图图 1010：各应用场景对电池各项指标侧重点不一各应用场景对电池各项指标侧重点不一 能量密度价格循环寿命可靠性大储户储，UPS，储能基站二
42、轮车乘用车 资料来源：光大证券研究所绘制 各应用场景的各应用场景的评评价要素与核心影响因素也不同。价要素与核心影响因素也不同。储能侧重于循环寿命、可靠性，对能量密度要求较低，其中大大储储使用使用 L LCOECOE（平准化度电成本）评判成本（平准化度电成本）评判成本高低高低，钠离子电池虽成本低，但循环性能低，并没有优势；户储户储/UPSUPS/5G5G 基站基站对标磷酸铁锂电池价格对标磷酸铁锂电池价格，侧重购置成本，循环寿命要求相对较低；两轮车两轮车对标对标铅酸电铅酸电池池，有较强的消费属性，对性能要求不高；乘用车对标低端磷酸铁锂电乘用车对标低端磷酸铁锂电池池，同时对电池的可靠性、循环寿命、能
43、量密度要求较高。表表 4 4：各场景成本各场景成本评评价价要素要素与核心影响因素与核心影响因素 评评价要素价要素 影响因素影响因素 储能 LCOS（大储），磷酸铁锂电池价格（户储，USP，基站）购置成本，替换成本，循环寿命 两轮车 铅酸电池价格 购置成本，产线投资 新能源车 低端磷酸铁锂价格 购置成本 资料来源：光大证券研究所 成本是钠电的核心优势，成本是钠电的核心优势，应用场景需综合考虑“性价比”应用场景需综合考虑“性价比”。虽然目前 56 万/吨碳酸价格下，规模化量产的钠电池电芯成本相较磷酸铁锂电池降低 0.25 元/Wh，但由于其回收成本较高，所以综合成本会有所提升。另外，若能量密度、循
44、环性能达不到锂电池 60-70%，则会影响钠电池应用的综合性价比。因此，目前来看，钠电池是锂电池的重要补充，应用场景需综合考虑成本、性能。2 2、钠电综合性价比如何匹配各应用场景钠电综合性价比如何匹配各应用场景 2.12.1、户储户储、基站、基站、U UP PS S 领域，钠电率先攻城略地领域，钠电率先攻城略地 户储对循环寿命以及性能要求较低，系统容量不大，安全性管控较易。户储对循环寿命以及性能要求较低，系统容量不大，安全性管控较易。To C 属性的户储容量为100kWh 级别，容量较小，对电池的循环寿命要求较低，一般要求为 6000 次左右，钠离子在产业化初期已经接近此要求。同时户储电芯数
45、敬请参阅最后一页特别声明-13-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 量较少，往往只有 2040 只电芯，容量为 100Ah 左右，整体系统电量仅相当于 1/10 台 BEV，一致性和安全性管控较易。图图 1111：A ATL48V/6.5TL48V/6.5kWkWh h 户储电柜户储电柜 资料来源：新能安官网，光大证券研究所整理 表表 5 5：户储对电池的要求户储对电池的要求较低较低 户储户储 容量 50-100Ah 系统电量 6.5kWh 寿命 6000 次 能量密度 150Wh/kg 倍率 0.5C 质保年限 10 年 资料来源：新能安官网，光大证券研究所整理 在户储领域，电池性能
46、、循环寿命要求较低，购置成本是核心在户储领域，电池性能、循环寿命要求较低，购置成本是核心评判评判指标。指标。钠离子电池循环寿命能做到 4000-5000 次，在户储领域由于不一定满充满放，对电池循环寿命损伤较低，而且质保年限通常为 10 年，按每天充放电一次来算，钠离子电池能够满足此领域的要求。同时户储产品体积较小，钠离子电池体积能量密度较低的问题不会对成本和占地面积造成太大的影响。而户储用户更关心成本，所以钠离子电池购置成本就是核心所以钠离子电池购置成本就是核心评评判指标判指标。随着钠离子电池产业化的进行，我们认为钠离子电池有望在此应用场景对磷酸铁锂电池实现快速替代。基站电池和基站电池和 U
47、 UPSPS 都是作为备用电源来使用，对循环寿命的要求较低，而对抗浮都是作为备用电源来使用，对循环寿命的要求较低，而对抗浮充性能充性能、电量衰减率电量衰减率和日历寿命和日历寿命要求较高。要求较高。备用电源设备往往采用电网供电，只有当停电发生的时候才进行工作，由于看重成本，以前往往采用梯次利用的磷酸铁锂电池作为备用电源。随着性能要求提升，宁德时代在 5G 基站领域推出了 100Ah 的电芯。在 UPS 场景中，电压范围变化较大，宁德时代推出了20Ah 的圆柱电池来适配不同的电压范围。钠离子电池循环寿命较长，有望满钠离子电池循环寿命较长，有望满足此场景应用，足此场景应用，因因此此类似于户储的应用逻
48、辑，当类似于户储的应用逻辑，当规规模化降本进行之后，有望在模化降本进行之后，有望在此此领域快速进行替代。领域快速进行替代。敬请参阅最后一页特别声明-14-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 图图 1212：宁德时代基站电池：宁德时代基站电池 图图 1313：宁德时代：宁德时代基站解决方案基站解决方案 资料来源：宁德时代官网 资料来源：宁德时代官网 表表 6 6：基站电池电芯：基站电池电芯 电芯参数电芯参数 材料 LFP 容量（Ah）100 充放电倍率（P）1 循环寿命（25，0.5C/0.5C70%SOH）6000 尺寸（L*W*H）（mm）160*49.9*116.0 资料来源：宁德
49、时代官网 图图 1414：宁德时代：宁德时代 U UPSPS 电芯电芯 图图 1515：宁德时代：宁德时代 U UPSPS 解决方案解决方案 资料来源：宁德时代官网 资料来源：宁德时代官网 表表 7 7：U UPSPS 电池电芯和电柜参数电池电芯和电柜参数 项目项目 电芯电芯 电箱电箱 电柜电柜(电箱数电箱数 8/10/12)8/10/12)配置 4P16S 4P128S 4P160S 4P192s 尺寸mm 46*145DL 480*750*130W*D*H 600*900*2000W*D*H 重量kg 0.53 50 600 700 800 额定电压V 3.2 51.2 410 512 6
50、14 电压范围V 2.53.6 4057.6 320461 400576 480691 额定容量Ah 20 80 80 额定电量kWh 0.064 4.096 32.768 40.96 49.152 资料来源：宁德时代官网 敬请参阅最后一页特别声明-15-证券研究报告 电力设备新能源电力设备新能源 23 年是钠离子电池产业化元年，规模效应尚未显现，对锂电池冲击较小，而24 年开始，各电池厂产能释放出来，规模效应有望显现，我们预计将会先行在户储/UPS/基站储能市场快速替代，之后渗透率进一步提升。其中户储涉及到海外认证，并受到欧洲能源价格等因素影响，较 UPS 和基站领域替代速度稍慢，我们预测
