為什么需要鈉離子電池?·1.1“碳中和”撬動(dòng)中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)百萬(wàn)億級(jí)的市場(chǎng)，電化學(xué)春儲(chǔ)能快速增長(zhǎng)·1.2鋰資源動(dòng)力電池市場(chǎng)份額難以匹配，鋰資源儲(chǔ)量不足牽制我國(guó)電池行業(yè)發(fā)展·1.3國(guó)家政策大力支持鈉離子電池·1.4鈉離子電池的可實(shí)現(xiàn)性·2020年9月，習(xí)主席在聯(lián)合國(guó)大會(huì)提出：中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。·“碳中和”將撬動(dòng)中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)百萬(wàn)億級(jí)的市場(chǎng)，而帶動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)兩駕馬車為電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)(高能量密度儲(chǔ)能技術(shù))·近年來(lái)，國(guó)內(nèi)新能源發(fā)電規(guī)模大幅上漲，電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模保持持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。截至2022年，中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量規(guī)模達(dá)7GW,預(yù)計(jì)2023年累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到9GW。98775432121041.1.2鋰資源動(dòng)力電池市場(chǎng)份額難以匹配，鋰資源儲(chǔ)量不足牽制我國(guó)電池行業(yè)發(fā)展新材料在線業(yè)對(duì)于海外鋰礦投資頻頻受限，且近年全球鋰資源探明量的增速放緩，以鈉離子電池替代鋰電池在相對(duì)低端場(chǎng)景下的應(yīng)用，具備戰(zhàn)略意義。中國(guó)廠商合計(jì)占50%以上市場(chǎng)份額。資源儲(chǔ)量或?qū)㈦y以支撐遠(yuǎn)期的鋰電產(chǎn)業(yè)全球市場(chǎng)地位，對(duì)于替代技術(shù)的探索對(duì)我國(guó)企業(yè)而言至關(guān)重要?！鲂⌒碗姵貏?dòng)力電池■儲(chǔ)能電池0201720182019202020212022E202寧德時(shí)代.松下，38.0始后能源，70.4始后能源，70.4時(shí)間2021年7月2021年8月國(guó)家發(fā)展改革委，國(guó)家能源局為導(dǎo)向，探素開屬儲(chǔ)氫、儲(chǔ)熱及其他創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)的研究和示范應(yīng)用.2021年10月2021年11月國(guó)家能源局、科學(xué)技術(shù)部信、建筑，軍事等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、破中和目標(biāo)的關(guān)鍵支撐之一.研發(fā)儲(chǔ)備鈉離子電池、液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池、鋰硫電油等高能量2022年1月2022年6月國(guó)家發(fā)展改革委，國(guó)家能源局國(guó)家發(fā)展改革委等九部門固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池等新一代高能量密度電池、金屬空氣電池，繼硫電池等高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)。推進(jìn)大容量鳳電機(jī)組創(chuàng)新突破2022年8月材的研究，開發(fā)高效模塊化系統(tǒng)集成技術(shù)，加快鈉離子電技術(shù)突破和規(guī)?；?ight@Source:國(guó)家發(fā)展革盟、國(guó)家能原職、工描部，蒸端研究1.4鈉離子電池的可實(shí)現(xiàn)性1.4鈉離子電池的可實(shí)現(xiàn)性性能資源成本整體材料成本有望較鋰電池降低30%-40%。>鈉離子電池是一種類似鋰離子電池的搖椅式二次電池，主要包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜、集流體五個(gè)部分，主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。充電時(shí)，Na+從正極脫出，經(jīng)電解液穿過隔膜嵌入負(fù)極，使正極處于高電勢(shì)的貧鈉態(tài)，負(fù)極處于低電勢(shì)的富鈉態(tài)。放電過程與之相反。保持電荷的平衡，充放電過程中有相同數(shù)量的電子經(jīng)外電路傳遞，與Na+一起在正負(fù)極間遷移，使正負(fù)極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)。鈉離子電池的脫嵌式工作原理與鋰離子電池相似，為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。Nat:負(fù)極→正極(電池內(nèi)部)電子：負(fù)極→正極(外電路)充電鈉離子隔膜Na+:正極→負(fù)極(電池內(nèi)部)電子：正極→負(fù)極(外電路)·鈉離子電池生產(chǎn)工序整體與鋰離子電池類似，僅在負(fù)極集流體上換用鋁箔、以及配方調(diào)整。目前鋰離子電池產(chǎn)線基本在調(diào)試鈉離子電池結(jié)構(gòu)鈉離子電池生產(chǎn)工序負(fù)極集流體：負(fù)極集流體：負(fù)極材料99鈉離子電池安全性能更為優(yōu)異。鈉離子電池的內(nèi)阻相比鋰電池稍高，致使在短路等安全性試驗(yàn)中瞬間發(fā)熱量少、溫升較低。在過充、過放、短路、針刺、擠壓等所有安全項(xiàng)目測(cè)試中，鈉離子電池均未發(fā)現(xiàn)起火、爆炸現(xiàn)象。>鈉離子電池高低溫性能更佳。高溫放電(55℃和80℃)容量超過額定容量100%,低溫-40℃放電容量超過70%額定容量。且可實(shí)現(xiàn)在低溫-20℃下0.1C充放電，其充放電效率接近100%,具有比鋰電池更好的低溫充電性能。220鈉離子電池三元鋰電池磷酸鐵鋰電池鉛酸電池0質(zhì)量能量密度(Wh/kg)循環(huán)壽命(次)平均工作電壓(V)差差差優(yōu)優(yōu)優(yōu)差優(yōu)差優(yōu)優(yōu)優(yōu)Source:國(guó)軒高除中科海納、寧德時(shí)代宮網(wǎng)、招靜證券、國(guó)泰君安證券、光大證券Source:《納商子電池：從基礎(chǔ)研究到工程化探素》和鋰資源相比，鈉資源更為豐富，分布廣泛，成本低廉。鈉元素地殼豐度達(dá)到2.75%,為地殼含量第六高的元素，而鋰元素地殼豐度僅為0.0065%。鈉元素的地殼儲(chǔ)量為鋰的1000倍以上。和鋰資源相比，鈉資源分布更為均勻。據(jù)USGS數(shù)據(jù)，截至2021年，全球鋰資源量達(dá)到8900萬(wàn)噸，74%集中于玻利維亞、阿根廷、智利、美國(guó)、澳洲。南美鋰三角合計(jì)占比高達(dá)56%,中國(guó)鋰資源總量全球位列第六，占比約6%。而鈉資源全球各地都資科來(lái)源：方靜《室酒防商子電池技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析)Copyright7%智利材料成本下降30-40%,現(xiàn)階段成本在0.6-0.8元區(qū)間，主要通過替換鋰元素降本(正極和電解液),通過鈉離子電池成本Vs.鋰離子電池鈉離子電池成本Vs.鋰離子電池注：鈉離子電池選用NaCuFeMn0/(元)(元)(元/Wh)成本-遠(yuǎn)期(元/Wh)負(fù)極材料電解液隔膜集流體(鋁箔)2.1鈉離子電池發(fā)展歷程新材料在停滯期：在1979年法國(guó)Armand提出“搖椅電池”概念后，由于鋰離子電池體系中應(yīng)用較為廣泛的石墨負(fù)極儲(chǔ)鈉能力欠缺，對(duì)鈉離子重啟期:直至2000年加拿大Dahn等發(fā)現(xiàn)硬碳負(fù)極具備優(yōu)異的可逆儲(chǔ)鈉能力，學(xué)界才繼續(xù)推進(jìn)。復(fù)興期：到2010年，隨鋰離子電池研究和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)趨于成熟，以及對(duì)鋰資源的擔(dān)憂，鈉離子電池的研究和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，進(jìn)入復(fù)興時(shí)爆發(fā)期：直至2021年7月，寧德時(shí)代發(fā)布第一代鈉離子電池，宣布計(jì)劃2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈，疊加鋰價(jià)在2021年底-2022年年初快注于18650圓柱鈉納成立20世紀(jì)70年代電池發(fā)展鈉離子電池產(chǎn)業(yè)分析·2.2鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈圖譜新材料在精膜P需飲第黨期H市..北北二第化鋼離子電池的鋼離子電池破高材料(話/就8)傳破高材料(話/就8)生0前道體生0前道體第木安切%切九a九a三請(qǐng)旅督放納重三屬甲基嘯香族情放電的液2.3鈉離子電池應(yīng)用場(chǎng)景由于能量密度限制，鈉離子的應(yīng)用場(chǎng)景更多是在儲(chǔ)能、兩輪車等領(lǐng)域。鈉離子電池與NCM呈互補(bǔ)-關(guān)系，與LFP存在一定的替換關(guān)系。寧德時(shí)代宣布的AB鈉鋰電池方案，可能會(huì)拓寬在乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。A00級(jí)電動(dòng)車單車帶電量不大，鈉離子電池技術(shù)滿足需求，在新能源車領(lǐng)域替代部分低端磷酸鐵大型電力儲(chǔ)能項(xiàng)目對(duì)于項(xiàng)目收益率的要求較高對(duì)于電池循環(huán)壽命的要求預(yù)計(jì)會(huì)提升。但在中小型儲(chǔ)能領(lǐng)域鈉電池缺點(diǎn)被縮小，有望率先滲透.車車鈉離子鈉離子應(yīng)用場(chǎng)景車時(shí)間電動(dòng)自行車中科海鈉中科海鈉研制出48V/10Ah納離子電池組應(yīng)用于電動(dòng)自行車中科海鈉，推出全球首輛鈉離子電池電動(dòng)汽車(72V/80Ah)中科海鈉推出全球首個(gè)100kWh鈉離子電池儲(chǔ)能電站，首次實(shí)現(xiàn)上的示范應(yīng)用2021年6月中科海納全球首套1MWh納離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在山西太原正式投入運(yùn)營(yíng)2022年1月中科海鈉全球首款鈉離子電池家用儲(chǔ)能系統(tǒng)(3+4.8kWh,3kW;12.6kWh&BLUETTI)正式亮相拉斯維2021年9月中科海鈉長(zhǎng)江蕪湖大橋水道大橋上左右通航浮使用新型航標(biāo)供電池收到多個(gè)客戶的樣品及量產(chǎn)訂單，用于中低速2022年4月立方新能源用儲(chǔ)能等領(lǐng)域。6月將開始小批量生產(chǎn)鈉離子軟包電池，并在2023年2021年5月推出全球首套鈉離子電池-甲醇重整制氧-燃料電池綜品2021年7月鈉創(chuàng)新能源鈉創(chuàng)新能源與愛瑪科技聯(lián)合發(fā)布全球首批納離子電池驅(qū)2021年10月責(zé)安在江蘇無(wú)錫工廠導(dǎo)入賁安第二代水系鈉鹽電池量產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)全線自動(dòng)化水平超90%年產(chǎn)25MWhP2電池，是貴安能源近年在國(guó)內(nèi)投入的第二條標(biāo)準(zhǔn)化量產(chǎn)產(chǎn)線。2022年8月三峽集團(tuán)烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”項(xiàng)目開展園區(qū)多模平臺(tái)調(diào)試工作，責(zé)安能源水系鈉鹽電池動(dòng)模系統(tǒng)調(diào)試2022年10月電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能中科海鈉三峽能源安徽阜陽(yáng)南部風(fēng)光儲(chǔ)基地項(xiàng)目，30MW/60MW鈉離子電池技術(shù)分析正極材料離子電池的生產(chǎn)工藝，國(guó)內(nèi)多家企業(yè)布局正極材料負(fù)極材料電解液鈉離子電池電解質(zhì)鹽也采用NaPF6,溶劑為鏈狀碳酸酯和環(huán)狀碳酸酯共用隔膜目前常用的隔膜主要分為干法隔膜和濕法隔膜兩類，主要包括PP、PE、PP/PE以及負(fù)極也可采用鋁箔作為集流體，目前市場(chǎng)上電池級(jí)鋁箔成本(22-30元/kg)的3倍。同時(shí)鈉離子電池負(fù)極可采用對(duì)應(yīng)的銅鍍鎳極耳或鎳極耳，成本有一定的降低鈉離子電池正極材料多樣，各有優(yōu)勢(shì)與不足。目前研究的鈉離子電池正極材料主要分為層狀氧化物、普魯士藍(lán)類和聚陰離子型化合物等。其中，層狀氧化物因制備方法簡(jiǎn)單、技術(shù)轉(zhuǎn)化容易、能量密度高、可逆比容量高、倍率性能高和具有可逆的鈉離子脫/嵌能力而成為鈉離子電池首選的正極材料。以寧德時(shí)代和中科海納為代表的公司均有選擇層狀氧化物路線。鈉離子電池正極材料優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比項(xiàng)目技術(shù)轉(zhuǎn)化容易比容量低公司√√√√√√√√√√多氟多√√√√√·√√共沉淀-高溫Na2CO3.MnO2.氨水(調(diào)節(jié)pH)共沉淀反應(yīng)干焊、混合氯氧化物前驅(qū)體Na2CO3.Mn02.混合均勻一次燒結(jié)粉碎二次燒結(jié)成品過篩干燥過濾共沉淀黃血鹽鈉中反應(yīng)黃血鹽鈉鈉離子電池負(fù)極材料優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)研發(fā)技術(shù)成熟比容量低、倍率性能差結(jié)構(gòu)性能好、倍率性能好比容量低理論比容量高循環(huán)性能差>從目前各家披露的專利看，硬碳生產(chǎn)工藝主要包括粉碎、碳化、純化、活化等過程，生物質(zhì)前驅(qū)體還需要酸洗等步驟，樹脂則需要與乙醇混合等。軟碳生產(chǎn)工藝主要包括預(yù)氧化以及高溫碳化，同時(shí)需要根據(jù)材料的性能需求進(jìn)行元素?fù)诫s、材料復(fù)合等工藝。硬碳負(fù)極中間品硬碳負(fù)極中間品材料前體中國(guó)科學(xué)院物理研究所酚醛樹脂固化后的酚醛樹脂硬碳負(fù)極材料瀝青前驅(qū)體預(yù)氧化瀝青無(wú)煙焊粉碎預(yù)氧化處理軟碳負(fù)極材料軟碳負(fù)極材料Copyrighto