（报告出品方/作者：华安证券，王强峰、刘天文）
1 钠离子电池量产在即，正极材料产业链迎来新 机遇1.1 钠离子电池技术不断成熟，原材料与成本优势是核心
钠离子电池基本原理与锂离子电池类似，被称作“摇椅式电池”。钠离子电池的结 构和工作原理基本与锂离子电池相同，钠离子电池也主要由正极、负极、隔膜、电解 液和集流体组成，正负极之间由隔膜隔开以防止短路，电解液负责充放电的时候离子 在正负极之间的传导，集流体则起到收集和传输电子的作用。钠离子电池的工作原理 为：充电时，Na 从正极脱出，经过电解液传导进入到负极，使正极处于高电势的贫 钠态，负极处于低电势的富钠态。同时，有相同带电量的电子通过外电路从负极流入 到正极以保持电荷的平衡。放电过程则与充电过程完全相反，Na 从负极脱嵌，经由 电解液穿过隔膜重回正极材料中，电子则通过外电路从正极流回到负极。由于钠离子 电池的充放电过程完全对称，均是由钠离子和电子在正负极之间的传导而完成，因此 钠离子电池同锂离子电池一样被称作“摇椅式电池”。
钠离子电池技术不断成熟，大规模量产在即。钠离子电池起源于 1976 年， Whittingham 报导了 TiS2的可逆嵌锂机制，并制作了 Li||TiS2电池，Na 在 TiS2中的可 逆脱嵌机制也被发现。到 19 世纪 80 年代，Delmas 和 Goodenough 相继发现了层状 氧化物材料 NaMeO2 (Me = Co,Ni,Cr,Mn,or Fe)可作为钠离子电池正极材料，此发现 奠定了钠离子电池的商业化基础。随后，Stevens 和 Dahn 发现硬碳材料具有优秀的 钠离子脱嵌性能，该研究成为钠离子电池领城的重大转折点。至此，钠离子电池两大 关键材料得到确定，也为后续钠离子电池商业化应用打下基础。2015 年，全球首颗 18650 圆柱型钠离子电池诞生，该电芯能量密度达到 90Wh/kg，循环寿命超过 2000 次，再一次推进了钠离子的商业化进程。随后，我国在钠离子电池领域取得了十足的 进步，2021 年，中科海钠推出了全球首套 1MWh 钠离子电池光储充智能微网系统，并成功投入运行；随后，宁德时代推出能量密度达到 160Wh/kg，15 分钟可充满 80% 的电量，-20℃可放出 90%电量的钠离子电池。至此，钠离子电池即将迈入到商业化 阶段，大规模量产在即。
众多企业加码布局钠离子电池，产业化进程再提速。钠离子电池产业链布局目 前处于初级阶段，吸引了众多企业开始布局钠离子电池，国外有英国 FARADION 公司、美国 Natron Energy 公司、法国 NAIADES 公司、日本岸田化学、松下、三 菱，国内布局钠离子电池的企业众多，其中具有代表性的主要有宁德时代、中科海 钠、钠创新能源等公司。根据各公司公布的投产计划，预计 2023 年钠离子电池将 新增产能 17.5GWh，钠离子电池的产业化进程进一步加速。
相比于锂离子电池，钠离子电池具备原材料、成本和部分性能优势。钠离子电 池是由钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移，与锂离子电池的工作原理 基本相同，两者的生产设备大多可兼容。锂离子电池已经于 1991 年成功商业化， 目前被广泛应用于动力、储能和消费等领域，而钠离子电池则持续处于研究中，产 业化应用较慢，直到近期产业化的进程才得到加速。目前最新的研究成果发掘出了 钠离子电池相对于锂离子电池的诸多优势，展示出了钠离子电池的巨大开发潜力。 钠离子电池较锂离子电池的优势具体如下： （1）原材料优势：地壳中钠储量为 2.75%，储量丰富，且分布均匀，成本低 廉。而地壳中锂储量仅为 0.0065%，且分布极其不均匀，不同地区资源属性差距较 大。 （2）成本优势：钠离子电池正极材料多选用价格低廉且储备丰富的铁、锰、 铜等元素，负极可选用无烟煤前驱体，成本及材料来源相比锂离子电池具备一定优 势。而且钠离子电池正极和负极的集流体均可使用廉价的铝箔，成本较锂离子电池 所需的铜箔进一步降低。据中科海钠团队研究，产业化的钠离子电池材料成本相较磷酸铁锂电池可降低 30%-40%。
（3）性能优势：倍率性能优异：钠离子的溶剂化能比锂离子更低，即具有 更好的界面离子扩散能力，且钠离子的斯托克斯直径比锂离子的小，相同浓度的电 解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率，或者更低浓度电解液可以达到同样离子 电导率，使得钠离子电池具备更快的充电速度，如宁德时代的第一代钠离子电池在 常温下充电 15 分钟即可达到 80%的电量，充电速度约为锂离子电池的两倍；低 温性能优异：在低温测试中，钠离子电池（铜基氧化物/煤基碳体系）在-20 ℃的容 量保持率在 88%以上，而锂离子电池（磷酸铁锂/石墨体系）小于 70%；安全性 能优异：在所有安全项目测试中，均未发现起火现象，安全性能更好，这是因为钠 离子电池内阻相比锂离子电池要稍微高一些，致使在短路等安全性实验中瞬间发热 量少、温度较低。
钠离子电池在能量密度、循环寿命方面有较大的提升空间。相较于锂离子电池， 目前阻碍钠离子电池发展应用的瓶颈主要集中在其能量密度、循环寿命等方面。能 量密度方面，钠离子电池在 100-150Wh/kg 之间，而锂离子电池在 150-250Wh/kg 之间；循环寿命方面，钠离子电池为 2000 次，而锂离子电池为 3000 次。虽然钠 离子电池在能量密度、循环寿命等方面相对锂离子电池存在先天性不足，但是由于 钠离子电池具备成本优势，而且在倍率性能、低温性能和安全性能等领域优于锂离 子电池，因此未来钠离子电池有望应用于储能、低速电动车、电动船等对能量密度 要求较低，但成本敏感性较强的领域。
钠电有望在低速电车和储能领域部分替代锂电，预计 2026 年需求将达到 123.7GWh。根据乘联会披露的数据，我国低速电车领域，主要是 A00 级车，2021 年销量占比全年新能源汽车总销量的 34%。而且未来随着新能源汽车不断往中低端 车型渗透，A00 级车销量有望持续上升。假设未来几年全球 A00 级新能源车销量占 比为 30%，则到 2026 年全球 A00 级车销量有望突破 1000 万辆。假设 A00 级新能 源车单车带电量为 15KWh，则 2026 年全球 A00 级新能源车电池总容量为 153.2GWh，假设钠离子电池渗透率20%的情况下，2026年钠离子电池装车量将达 到 30.6GWh。储能领域，根据 EVTank 的数据，2026 年全球新增储能电池规模将 达到 316.8GWh，假设钠离子电池渗透率 20%的情况下，2026 年储能钠离子电池 需求量将达到 63.4GWh。除了低速电动车和储能之外，钠离子电池还能运用于电 动船和两轮电动车，也可与锂离子电池混用于更高带电量的车型，因此未来钠离子 电池的实际需求量将远超测算值，市场空间广阔。
1.2 预计 2026 年钠电正极材料需求将超 30 万吨
钠离子电池产业化在即，正极材料即将迎来需求高峰。现对钠离子电池正极材 料的需求量进行测算，基本假设如下： （1）全球电动车市场正在逐步下沉，未来短途电动代步车市场广阔，假设未 来全球 A00 级电动车占比为 30%，A00 级电动车单车带电量为 15KWh。同时，假 设 2023-2026 年钠离子电池在 A00 级电动车领域渗透率分别为 1%、5%、10%和 20%。 （2）全球储能行业发展迅速，未来有望成为拉动钠离子电池需求的主要行业， 假设 2023-2026 年钠离子电池在储能领域渗透率分别为 1%、5%、10%和 20%。 （3）二轮电动车对电池的成本敏感度较高，而钠离子电池量产后成本具备显 著优势，因此钠离子电池有望在二轮电动车领域快速放量。假设全球二轮电动车单 车带电量为 0.8KWh，同时，假设 2023-2026 年钠离子电池在二轮电动车领域渗透 率分别为 1%、5%、10%和 20%。 根据上述假设，我们预计 2023 年钠离子电池装机量为 3GWh，相应的正极材 料需求量为 0.75 万吨。随着钠离子电池良率不断提升叠加产业链的不断完善，至 2026 年，全球钠离子电池装机量有望达到 123.7GWh，进而带动正极需求量达 30.9 吨，2023-2026 年年均复合增速达 245.5%，钠离子电池正极即将迎来需求高 峰。
1.3 钠电正极材料：多路线并存，层状氧化物或率先产业化
正极材料为钠电池关键构成材料之一，其成本占比约为 26%。在电池充电过程 中，正极发生氧化反应，Na 从正极脱出嵌入到硬碳负极并发生电子损失，为了维 持电荷平衡，电子的补偿电荷通过外电路转移到负极。放电时，则完全相反。正极 材料的选择会直接关系到电池的能量密度，循环寿命和倍率性能等。正极材料的选 择依据包括（1）具有较高氧化还原电势，以获得更高的工作电压，从而提高电池 整体的能量密度；（2）高质量比容量和体积比容量；（3）与电解液的兼容性好，且 在循环过程中能保持结构稳定，以保证电池具有较长的循环寿命；（4）具有合适的 钠离子扩散通道和较低的离子迁移势垒，以降低电池内阻；（5）较高的能量转换效 率和能量保持率；（6）空气中结构稳定，以避免由存放导致的性质恶化问题；（7） 安全无毒、原材料成本低廉、容易制备等。
