2023-2030年硬碳材料行業(yè)市場需求現(xiàn)狀與趨勢調(diào)研報告

盛世華研·2008-2010年鋼行業(yè)調(diào)研報告2023-2030年硬碳材料行業(yè)市場需求現(xiàn)狀與趨勢調(diào)研報告PAGE2服務(wù)熱線圳市盛世華研企業(yè)管理有限公司數(shù)據(jù)權(quán)威·全面·系統(tǒng)·深度+可落地執(zhí)行實戰(zhàn)解決方案2030年硬碳材料行業(yè)市場2023-2030年硬碳材料行業(yè)市場需求現(xiàn)狀與趨勢調(diào)研報告報告目錄TOC\o"1-3"\u第一章報告核心觀點 12第一節(jié)硬碳材料行業(yè)市場需求趨勢預(yù)測 12一、行業(yè)發(fā)展趨勢 12二、市場增長預(yù)測 12三、需求趨勢預(yù)測 13四、需求結(jié)構(gòu)預(yù)測 14第二節(jié)硬碳材料需求特點及發(fā)展趨勢 16一、硬碳負極材料發(fā)展前景廣闊 16二、技術(shù)創(chuàng)新推動發(fā)展 16三、高性能和低成本趨勢 17四、能也將得到進一步提升 17五、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展成為重要方向 18六、產(chǎn)業(yè)鏈整合與升級 18七、國際競爭加劇 18第二章鈉電產(chǎn)業(yè)化在即，負極材料成為行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵 19第一節(jié)鈉電產(chǎn)業(yè)化在即，硬碳負極成為行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵 19一、鈉離子電池：核心資源可控，2023年為其產(chǎn)業(yè)化元年 19二、正負極材料決定鈉離子電池關(guān)鍵性能，成本占比較高 20三、鈉電負極目前以硬碳為主，行業(yè)壁壘相對更高 22四、鈦基負極材料成本較低，但比容量、倍率性能較差 25五、有機負極材料成本較低，合金負極材料比容量較高 26六、鈉電負極不同材料對應(yīng)不同的儲鈉方式 27第二節(jié)硬碳負極產(chǎn)業(yè)：生物質(zhì)+樹脂前驅(qū)體應(yīng)用較多，生產(chǎn)工藝壁壘較高 29一、前驅(qū)體決定無定形碳的性質(zhì) 29二、硬碳前驅(qū)體以生物質(zhì)+樹脂為主，一步碳化法工藝應(yīng)用最廣 30三、改性工藝提升碳基負極材料性能加快產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 31四、硬/軟碳制備工藝不同，生產(chǎn)壁壘較高 32五、資本助力產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新，生物質(zhì)將最先產(chǎn)業(yè)化 33第三章中國硬碳材料行業(yè)下游：鈉離子電池市場分析 35第一節(jié)發(fā)展鈉電的意義：緩解鋰資源稀缺的困境 35第二節(jié)鈉電應(yīng)用場景：多重優(yōu)勢帶來廣闊空間 38一、鈉離子電池在性能上具有多重優(yōu)勢 38（1）高低溫環(huán)境下均有優(yōu)異的容量保持率 39（2）具有出眾的倍率性能 40（3）極端條件下不易出現(xiàn)熱失控，安全性能好 42二、高性價比貼合多個應(yīng)用場景，市場空間廣闊 44（1）A00級電動車：可解決當下鐵鋰價格隨原料成本波動較大的痛點 46（2）鉛酸大市場：鈉電性能全方位超越，鉛酸市場替代可期 49（3）儲能：高安全性、優(yōu)秀的高低溫性能以及長循環(huán)壽命與儲能適配性高 55三、無懼碳酸鋰價格調(diào)整，鈉電產(chǎn)業(yè)鏈布局成型 57第三節(jié)材料體系選擇：與鋰電體系求同存異 59一、鈉鋰性質(zhì)相似使得電池原理相似 59二、物理化學性質(zhì)的內(nèi)在差異影響表觀性能 61（1）正極：三大主流路線各有特色，層狀氧化物為產(chǎn)業(yè)化主流 63（2）負極：硬碳脫穎而出，瓶頸在于前驅(qū)體 65（3）集流體：正負極均可用鋁箔，成本優(yōu)勢明顯 70（4）隔膜：可復(fù)用鋰電隔膜，仍需研制與電池體系匹配的專用隔膜 70（5）電解液：與鋰離子電池有相通之處 71三、總結(jié) 72第四節(jié)產(chǎn)業(yè)鏈重點企業(yè)梳理 73一、寧德時代（300750.SZ） 73二、比亞迪（002594.SZ） 74三、傳藝科技（002866.SZ） 74四、維科技術(shù)（600152.SH） 75五、鵬輝能源（300438.SZ） 75六、多氟多（002407.SZ） 76七、中科海鈉 76八、美聯(lián)新材（300586.SZ） 77九、容百科技（688005.SH） 78十、貝特瑞（835185.BJ） 78十一、杉杉股份（600884.SH） 79十二、元力股份（002866.SZ） 80十三、圣泉集團（605589.SH） 80十四、德創(chuàng)環(huán)保（603177.SH） 81第四章硬碳材料需求與發(fā)展影響因素 82第一節(jié)硬碳材料行業(yè)發(fā)展影響因素分析 82一、政策因素 82二、技術(shù)因素 83三、市場因素 84四、原材料因素 85五、環(huán)保因素 85六、國際競爭因素 85第二節(jié)硬碳材料需求影響因素分析 86一、新能源汽車行業(yè)的發(fā)展 86二、儲能市場的擴大 86三、消費電子產(chǎn)品的需求 86四、政策法規(guī)的影響 87五、技術(shù)進步與創(chuàng)新 87六、全球經(jīng)濟形勢 87第五章2023-2030年中國硬碳材料行業(yè)需求趨勢預(yù)測 88第一節(jié)硬碳材料需求環(huán)境趨勢：下游鈉電池產(chǎn)業(yè) 88一、多重優(yōu)勢疊加高性價比，鈉電池產(chǎn)業(yè)化積極推進 88（1）鈉電池量產(chǎn)在即，電芯材料成本有望下降 88（2）鈉電池可補全鋰電池使用場景，具備更優(yōu)的倍率性能、高低溫性能和安全性 92（3）材料企業(yè)布局進展迅速，鈉電池裝車獲工信部核準 93二、多種應(yīng)用場景逐步落地推進，鈉電池將迎爆發(fā)元年 97（1）兩輪電動車 97（2）新能源車 98（3）電化學儲能 100第二節(jié)硬碳材料行業(yè)市場需求趨勢 101一、行業(yè)發(fā)展趨勢 101二、市場增長預(yù)測 102三、需求趨勢預(yù)測 103四、需求結(jié)構(gòu)預(yù)測 104第三節(jié)硬碳材料需求特點及趨勢 105一、硬碳負極材料發(fā)展前景廣闊 105二、技術(shù)創(chuàng)新推動發(fā)展 106三、高性能和低成本趨勢 107四、能也將得到進一步提升 107五、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展成為重要方向 107六、產(chǎn)業(yè)鏈整合與升級 108七、國際競爭加劇 108第四節(jié)硬碳材料市場需求機會挖掘 108一、新能源汽車及儲能市場 109二、消費電子市場 109三、新興應(yīng)用領(lǐng)域 109四、技術(shù)創(chuàng)新帶來的市場機會 110五、國際市場機會 110第五節(jié)下一代鋰離子電池硬碳負極總結(jié)與展望 110一、碳材料在鋰離子電池誕生和發(fā)展過程中的大事記 111二、硬碳的形成及其微觀結(jié)構(gòu) 112三、硬碳的結(jié)構(gòu)模型 113四、硬碳中鋰離子的存儲機制 114五、硬碳的分類和優(yōu)化策略 115六、總結(jié)與展望 115第六章建議與策略 117第一節(jié)企業(yè)需要密切關(guān)注市場動態(tài) 117一、政策法規(guī)變化 117二、市場需求變化 117三、技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)動態(tài) 118四、國際市場競爭態(tài)勢 118五、原材料價格波動 118第二節(jié)技術(shù)研發(fā)策略 119一、確立研發(fā)目標 119二、建立專業(yè)研發(fā)團隊 119三、加強科研合作 119四、引進先進技術(shù) 120五、知識產(chǎn)權(quán)保護 120六、建立研發(fā)平臺 120七、鼓勵創(chuàng)新思維 120八、技術(shù)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用 121九、持續(xù)投入與更新 121十、人才培養(yǎng)與引進 121第三節(jié)產(chǎn)品開發(fā)策略 122一、市場需求導(dǎo)向 122二、技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動 122三、品質(zhì)優(yōu)先 122四、成本控制 123五、知識產(chǎn)權(quán)保護 123六、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展 123第四節(jié)拓展銷售渠道策略 124一、市場調(diào)研與分析 124二、多元化銷售渠道 124三、建立銷售網(wǎng)絡(luò) 125四、參加行業(yè)展會和會議 125五、開展線上營銷 125六、制定銷售激勵計劃 125七、提供專業(yè)的售前與售后服務(wù) 126八、開展市場推廣活動 126九、合作共贏的心態(tài) 126十、持續(xù)跟蹤與評估 126第五節(jié)優(yōu)化生產(chǎn)管理 127一、精益生產(chǎn)理念 127二、先進制造技術(shù)應(yīng)用 128三、優(yōu)化生產(chǎn)計劃 128四、強化供應(yīng)鏈管理 128五、推行5S管理 128六、引入質(zhì)量管理體系 129七、員工培訓與激勵 129八、設(shè)備維護與保養(yǎng) 129九、數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化 129十、環(huán)境與安全管理 130第六節(jié)培訓和引進人才 130一、制定人才發(fā)展規(guī)劃 130二、建立培訓體系 131三、內(nèi)部培養(yǎng)與選拔 131四、引進外部人才 131五、產(chǎn)學研合作 132六、建立人才庫 132七、員工激勵計劃 132八、提供良好的工作環(huán)境 132九、培養(yǎng)企業(yè)文化 133十、持續(xù)跟蹤與評估 133第七節(jié)建立快速反應(yīng)機制 133一、建立市場信息收集與分析系統(tǒng) 134二、優(yōu)化內(nèi)部流程 134三、構(gòu)建快速響應(yīng)團隊 134四、建立應(yīng)急預(yù)案 135五、強化供應(yīng)鏈管理 135六、提高研發(fā)創(chuàng)新能力 135七、加強客戶關(guān)系管理 135八、建立跨部門協(xié)作機制 136九、持續(xù)培訓和學習 136十、定期評估與改進 136第八節(jié)與合作伙伴合作 137一、明確合作目標 137二、建立信任關(guān)系 137三、優(yōu)勢互補 138四、建立合作機制 138五、共同研發(fā)與創(chuàng)新 138六、市場拓展與合作 138七、供應(yīng)鏈協(xié)同 139八、風險共擔與應(yīng)對 139九、培養(yǎng)合作文化 139第九節(jié)持續(xù)學習和創(chuàng)新 140一、建立學習文化 140二、關(guān)注行業(yè)動態(tài)和前沿技術(shù) 140三、加強內(nèi)部研發(fā)能力 141四、開展產(chǎn)學研合作 141五、鼓勵員工創(chuàng)新 141六、探索新的應(yīng)用領(lǐng)域和市場 141七、強化知識產(chǎn)權(quán)保護 142八、持續(xù)評估和改進 142第一章報告核心觀點第一節(jié)硬碳材料行業(yè)市場需求趨勢預(yù)測一、行業(yè)發(fā)展趨勢鋰離子電池負極材料主要是石墨，石墨的提升空間十分有限，且石墨層間的鋰擴散也制約了其倍率性能，硬碳作為一種新型負極材料，擁有和石墨類似的鋰電位和更高的比容量，且硬炭是由類石墨的微晶結(jié)構(gòu)和開口的角狀微晶組成，這種獨特的微晶結(jié)構(gòu)不僅可以提供更多的儲鋰位點，而且有利于鋰離子在石墨層間脫嵌。因此，硬碳作為新一代鋰離子電池負極材料，發(fā)展前景十分廣闊。此外，相較于鋰離子電池，鈉離子原子半徑較鋰離子大35%以上，鋰離子電池中主流的石墨負極無法滿足鈉離子電池負極的要求，而軟碳材料儲鈉容量不足，因此鈉電池主流使用的是硬碳負極。硬碳材料使得負極能夠更好地實現(xiàn)快充、解決了過放電的安全問題，打開了鈉電池應(yīng)用的廣度。另外，從原料端來看，鈉離子電池原材料碳酸鈉的價格遠遠低于鋰離子電池原材料碳酸鋰的價格，鋰離子電池成本居高不下將推動鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進程的加速，進而推動硬碳負極材料行業(yè)的發(fā)展。二、市場增長預(yù)測2025年碳基負極需求量為10萬噸鈉離子電池未來預(yù)計快速滲透儲能+兩輪車電動市場，預(yù)計對于碳基負極需求將有快速提高。因此我們測算了碳基負極的未來需求量，基本假設(shè)如下：假設(shè)2023-2025年碳基負極在動力電池滲透率為2%/3%/3%，鈉離子電池在儲能領(lǐng)域中滲透率為2%/5%/10%，在兩輪車領(lǐng)域滲透率為1%/4%/8%，對應(yīng)動力領(lǐng)域碳基負極需求量為1.68/2.73/4.19萬噸，儲能領(lǐng)域碳基負極需求量為0.43/1.68/4.70萬噸，電動兩輪車需求量為0.10/0.46/1.05萬噸。整體看2022年全球碳基負極需求量為1萬噸，2025年需求量為10萬噸。圖表SEQ圖表\*ARABIC1碳基負極需求量測算數(shù)據(jù)來源：盛世華研三、需求趨勢預(yù)測隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展和儲能市場的不斷擴大，硬碳材料的需求將持續(xù)增長。特別是在動力電池領(lǐng)域，硬碳材料作為負極材料的應(yīng)用前景廣闊，未來需求有望大幅提升。多元化應(yīng)用領(lǐng)域：除了新能源汽車和儲能市場，硬碳材料在消費電子、航空航天、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用也將逐步增加。這些領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅艿囊筝^高，硬碳材料的優(yōu)異性能將使其在這些領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求：隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注度提高，硬碳材料的生產(chǎn)和使用將更加注重環(huán)保和可持續(xù)性。未來，環(huán)保法規(guī)的日益嚴格將促使硬碳材料行業(yè)采取更加環(huán)保的生產(chǎn)方式和技術(shù)，推動行業(yè)的綠色發(fā)展。技術(shù)創(chuàng)新推動需求增長：隨著技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，硬碳材料的性能將不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴大。新的制備技術(shù)、工藝流程優(yōu)化、產(chǎn)品性能提升等方面的技術(shù)創(chuàng)新將為硬碳材料帶來新的發(fā)展機遇，推動需求增長。四、需求結(jié)構(gòu)預(yù)測硬碳材料的需求結(jié)構(gòu)預(yù)測涉及對多個應(yīng)用領(lǐng)域的需求進行深入分析。以下是對硬碳材料未來需求結(jié)構(gòu)的一些預(yù)測：1.新能源汽車領(lǐng)域：隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注度提高，新能源汽車行業(yè)將持續(xù)快速增長。這將直接推動動力電池領(lǐng)域?qū)τ蔡疾牧系男枨螅A(yù)計在未來幾年內(nèi)，新能源汽車領(lǐng)域?qū)⒊蔀橛蔡疾牧系闹饕獞?yīng)用領(lǐng)域之一。2.儲能市場：隨著可再生能源的普及和電網(wǎng)儲能需求的增加，儲能電池對硬碳材料的需求也將持續(xù)增長。特別是在家庭儲能、工業(yè)儲能和電網(wǎng)儲能等領(lǐng)域，硬碳材料的應(yīng)用前景廣闊。3.消費電子領(lǐng)域：消費電子產(chǎn)品如智能手機、平板電腦等對電池性能的要求不斷提高，這將帶動硬碳材料在消費電子領(lǐng)域的需求增長。尤其是在高端消費電子產(chǎn)品中，對電池性能和續(xù)航能力的要求更高，這將進一步推動硬碳材料的需求。4.新興應(yīng)用領(lǐng)域：隨著科技的不斷進步，可能會出現(xiàn)一些新的應(yīng)用領(lǐng)域，如可穿戴設(shè)備、無人機、電動工具等。這些新興應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄姵匦阅艿囊笠草^高，將為硬碳材料提供新的市場機會。未來硬碳材料的需求結(jié)構(gòu)將呈現(xiàn)多元化趨勢，新能源汽車領(lǐng)域、儲能市場和消費電子領(lǐng)域?qū)⒊蔀橹饕膽?yīng)用領(lǐng)域。同時，也需要關(guān)注新興應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，以便及時調(diào)整生產(chǎn)策略和市場策略，滿足不斷變化的市場需求。第二節(jié)硬碳材料需求特點及發(fā)展趨勢一、硬碳負極材料發(fā)展前景廣闊近年來，鋰離子電池負極材料主要是石墨，石墨的提升空間十分有限，且石墨層間的鋰擴散也制約了其倍率性能，硬碳作為一種新型負極材料，擁有和石墨類似的鋰電位和更高的比容量，且硬炭是由類石墨的微晶結(jié)構(gòu)和開口的角狀微晶組成，這種獨特的微晶結(jié)構(gòu)不僅可以提供更多的儲鋰位點，而且有利于鋰離子在石墨層間脫嵌。因此，硬碳作為新一代鋰離子電池負極材料，發(fā)展前景十分廣闊。此外，相較于鋰離子電池，鈉離子原子半徑較鋰離子大35%以上，鋰離子電池中主流的石墨負極無法滿足鈉離子電池負極的要求，而軟碳材料儲鈉容量不足，因此鈉電池主流使用的是硬碳負極。硬碳材料使得負極能夠更好地實現(xiàn)快充、解決了過放電的安全問題，打開了鈉電池應(yīng)用的廣度。另外，從原料端來看，鈉離子電池原材料碳酸鈉的價格遠遠低于鋰離子電池原材料碳酸鋰的價格，鋰離子電池成本居高不下將推動鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進程的加速。二、技術(shù)創(chuàng)新推動發(fā)展隨著科技的不斷進步，硬碳材料行業(yè)將繼續(xù)進行技術(shù)創(chuàng)新，包括新型硬碳材料的研究、制備工藝的改進以及多功能化的開發(fā)應(yīng)用等。這些技術(shù)創(chuàng)新將有助于提高硬碳材料的性能，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，并推動行業(yè)的快速發(fā)展。目前，由于國內(nèi)硬碳負極材料行業(yè)發(fā)展時間較短，多數(shù)企業(yè)及研究機構(gòu)仍處于技術(shù)研發(fā)及優(yōu)化階段，加之硬碳負極材料行業(yè)進入壁壘較高，目前雖然布局研發(fā)的企業(yè)較多，但行業(yè)內(nèi)具備量產(chǎn)能力的企業(yè)寥寥無幾，部分企業(yè)產(chǎn)品仍處于測試階段，行業(yè)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化水平相對較低。但隨著下游行業(yè)對硬碳負極品質(zhì)要求的提升，加之國家對硬碳負極的支持和鼓勵，相關(guān)企業(yè)及科研院所加大研發(fā)投入，未來產(chǎn)能將不斷增多。三、高性能和低成本趨勢隨著電動汽車市場的不斷擴大，對硬碳負極材料的需求不斷增加，同時也對其性能和成本提出了更高的要求。為了滿足市場需求，硬碳負極材料生產(chǎn)企業(yè)將更加注重研發(fā)高性能、低成本的硬碳負極材料，例如采用新型碳源和合成方法，提高材料的電化學性能和降低生產(chǎn)成本。四、能也將得到進一步提升隨著鈉電池滲透率的提升，硬碳負極材料的需求量也在逐漸增長。由于鈉電池具有成本低、安全性高等優(yōu)勢，因此在儲能、電動車等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。而硬碳負極材料作為鈉電池的關(guān)鍵組件之一，其性能和成本直接影響了鈉電池的優(yōu)劣。因此，在鈉電池需求增長的背景下，硬碳負極材料行業(yè)也將迎來更大的發(fā)展空間。同時隨著技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級，硬碳負極材料的性能也將得到進一步提升。五、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展成為重要方向隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注度不斷提高，硬碳材料行業(yè)將更加注重環(huán)保和可持續(xù)性。企業(yè)將采取更加環(huán)保的生產(chǎn)方式和技術(shù)，降低能耗和排放，提高資源利用效率，以適應(yīng)環(huán)保趨勢的要求。六、產(chǎn)業(yè)鏈整合與升級硬碳材料行業(yè)的發(fā)展不僅僅依賴于硬碳材料的研究和開發(fā)，還需要整合和提升產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，包括原材料供應(yīng)、制備工藝、加工技術(shù)、產(chǎn)品應(yīng)用等。未來，企業(yè)將加強各環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)業(yè)鏈的完整性和環(huán)節(jié)之間的協(xié)同性。七、國際競爭加劇隨著中國硬碳產(chǎn)業(yè)的快速崛起，國際市場競爭將進一步加劇。國內(nèi)企業(yè)需要加大技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新能力的提升，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，增強市場競爭力。同時，企業(yè)也需要加強國際合作與交流，學習借鑒國際先進經(jīng)驗和技術(shù)，以應(yīng)對國際競爭壓力。第二章鈉電產(chǎn)業(yè)化在即，負極材料成為行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵目前儲能行業(yè)高景氣需求激增，但是鋰資源開發(fā)較慢、儲量不足導(dǎo)致其價格上升，在未來鋰資源供需緊平衡的情況下，鈉電池產(chǎn)業(yè)化進程有望迎來加速發(fā)展。而鈉離子電池的正負極材料決定其電池性能，其中負極材料國內(nèi)企業(yè)布局較少，同時相對價格更高，例如國內(nèi)無定形碳材料的成本約為8-20萬元/噸，行業(yè)壁壘較高。第一節(jié)鈉電產(chǎn)業(yè)化在即，硬碳負極成為行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵一、鈉離子電池：核心資源可控，2023年為其產(chǎn)業(yè)化元年全球鋰資源短缺，鈉離子電池應(yīng)運而生。目前新能源轉(zhuǎn)型策略是全世界的發(fā)展共識，新能源過去幾年的高景氣發(fā)展催生了較多的電池需求。目前電化學電池主要以鋰電池為主，但是鋰資源開發(fā)較慢、儲量不足導(dǎo)致其價格上升，在未來鋰資源供需緊平衡的情況下，鈉電池產(chǎn)業(yè)化進程加速。鈉在地殼中的儲量豐富，約占2.36%，資源含量比鋰高1000多倍，開采更加容易，核心資源更加可控。但是鈉電池相比鋰電池能量密度更低，循環(huán)次數(shù)較低，因此其主要應(yīng)用于儲能及電動兩輪車領(lǐng)域。行業(yè)龍頭積極推動鈉電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2023年為鈉電產(chǎn)業(yè)化元年。2021年寧德時代將鈉離子電池視為其未來發(fā)展的重大戰(zhàn)略，首代鈉離子電池將選取普魯士白材料作為重點，其電芯單體能量密度高達160Wh·kg-1，并宣布將于2023年形成鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈。同時多家企業(yè)例如中科海鈉、浙江鈉創(chuàng)等公司對鈉離子電池發(fā)展也都極為重視，僅原材料上，中科海鈉就能把電池成本降低約30%。根據(jù)傳藝科技公告，其鈉離子電池項一期產(chǎn)能擬于2022年年底前完成廠房及中試線的建設(shè)施工和產(chǎn)品中試，并于2023年初完成產(chǎn)能投產(chǎn)，整體看鈉電的產(chǎn)業(yè)化進程較快。圖表SEQ圖表\*ARABIC15鈉離子電池與其他電池性能對比資料來源：中國儲能網(wǎng)，《鈉離子電池錳酸鈉正極材料研究進展與發(fā)展趨勢》二、正負極材料決定鈉離子電池關(guān)鍵性能，成本占比較高鈉離子電池正負極材料決定其主要性能，價值量較高。鈉離子電池主要由兩種不同的鈉嵌入型材料（正極材料、負極材料）、電解液、隔膜等關(guān)鍵部件組成。充電時，鈉離子從正極材料中脫出，經(jīng)過電解液，隔膜，最后嵌入到負極材料；與此同時，電子經(jīng)外電路從負極流向正極。放電過程則與充電過程相反?？梢钥闯鲡c離子電池的工作原理和鋰離子電池基本類似，也是一類“搖椅式電池”。鈉離子電池正、負極材料體系在電池產(chǎn)品中起決定性因素，電解液/隔膜主要與正、負極材料體系進行選擇匹配使用，因此，正、負極材料體系也直接決定了電池最終的性能指標。根據(jù)《高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析》，以NaCR26650P圓柱鈉離子電池為例，材料和制造成本各約占75%和24%，管理費用等約1%。而在原材料成本中：正極成本占其35%，負極成本約占10%，電解液和隔膜成本分別約占11%和7%，其他裝配物料成本約占37%。制造成本中人工成本、設(shè)備折舊、能源消耗以及質(zhì)量/環(huán)境成本又分別約占總成本的比例的8%、9%、5%、2%。整體看，鈉離子電池正負極材料成本約占電芯成本一半左右，價值量較高，行業(yè)壁壘相對更高。圖表SEQ圖表\*ARABIC16鈉離子電池結(jié)構(gòu)圖資料來源：《高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析》圖表SEQ圖表\*ARABIC17鈉離子電池成本構(gòu)成資料來源：《高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析》三、鈉電負極目前以硬碳為主，行業(yè)壁壘相對更高從產(chǎn)業(yè)化進程看，鈉離子電池負極材料國內(nèi)布局較少，行業(yè)壁壘相對更高。目前鈉離子電池的正極材料主要為層狀氧化物、聚陰離子化合物和普魯士藍類似物，層狀氧化物工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)可以直接沿用鋰離子電池的生產(chǎn)工藝，因此其產(chǎn)業(yè)化程度更高，傳統(tǒng)鋰電正極材料企業(yè)可以快速布局。而負極材料主要以碳基材料(軟碳/硬碳等)、合金類材料、過渡金屬化合物和有機化合物為主，由于硬碳材料具備儲鈉比容量較高、儲鈉電壓較低、循環(huán)性能較好等諸多優(yōu)勢，所以其產(chǎn)業(yè)化進展較快。目前日本可樂麗為硬碳的主要生產(chǎn)廠商，國內(nèi)公司如寧德時代、中科海鈉、璞泰來、翔豐華等公司研發(fā)布局硬碳材料，但是產(chǎn)業(yè)化進程相比正極材料較慢。同時硬碳單位成本更高，目前國內(nèi)無定形碳材料的成本約為8-20萬元/噸，相對正極材料而言，其盈利能力相對更好。其余原材料(如隔膜、鋁箔、極耳、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑及外殼組件等)可直接借用鋰離子電池業(yè)已成熟的商業(yè)化產(chǎn)品，相對行業(yè)壁壘較低。圖表SEQ圖表\*ARABIC18鈉離子電池組成材料產(chǎn)業(yè)化進展鈉離子電池負極材料應(yīng)當盡量滿足工作電壓低、比容量高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定(體積形變小)、首周庫侖效率高、壓實密度高、電子和離子電導(dǎo)率高、空氣穩(wěn)定、成本低廉和安全無毒等特點。目前鈉離子電池負極材料主要包括碳基、鈦基、有機類和合金類負極材料等。目前常見的碳基材料包括石墨、石墨烯、硬碳、軟碳等。由于鈉離子的半徑為0.102nm，遠大于鋰離子的半徑(0.069nm)，致使鈉離子在石墨層間的脫嵌過程極易破壞石墨的結(jié)構(gòu)，因此石墨較難作為鈉電負極的材料。無定形碳負極材料因資源豐富、結(jié)構(gòu)多樣、綜合性能優(yōu)異，被認為是最有應(yīng)用前景的鈉離子電池負極材料。硬碳也稱為不可石墨化碳，因其高比容量和易合成而得到了廣泛的關(guān)注，得益于硬碳較大的層間距離和晶格缺陷，其在鈉離子電池中表現(xiàn)出較高的可逆容量，然而，用于生產(chǎn)硬碳的前驅(qū)體如生物質(zhì)、樹脂、有機聚合物等，通常表現(xiàn)出較低的碳收率和較差的倍率性能，不利于發(fā)揮鈉離子電池的低成本優(yōu)勢。軟碳由于其可在2800℃高溫以上石墨化，也可稱為石墨化碳，多由瀝青、焦炭等制得。和硬碳相比，軟碳的結(jié)晶度相對較高，缺陷較少，但是直接碳化的軟碳材料在鈉離子電池中表現(xiàn)出較低的可逆容量。圖表SEQ圖表\*ARABIC19鈉離子電池負極材料優(yōu)缺點對比硬碳相比軟碳結(jié)構(gòu)無序度和碳層間距相對更大，其微觀結(jié)構(gòu)的特點導(dǎo)致硬碳儲鈉能力相對更佳；通常溫度、預(yù)氧化、摻雜等方式都可以改變無定形碳材料的微觀結(jié)構(gòu)。?溫度：隨著熱解溫度的提升，含碳前驅(qū)體的熱解過程可分為熱解、炭化和石墨化三階段。碳材料最終結(jié)構(gòu)的形成是前驅(qū)體的種類和最高處理溫度共同決定的。熱解過程中（1000℃以下），軟碳前驅(qū)體會發(fā)生由固相到液相的轉(zhuǎn)變；硬碳前驅(qū)體分子結(jié)構(gòu)發(fā)生重排，但依舊為固相。炭化（1000℃-2000℃）過程中，軟碳前驅(qū)體在炭化過程中便已出現(xiàn)明顯的石墨化趨勢；硬碳前驅(qū)體的石墨烯層在相對較大的尺度上，其取向隨機度是很大的，會導(dǎo)致大小和形態(tài)各異的孔洞產(chǎn)生；石墨化（2000℃以上）過程中，軟碳前驅(qū)體石墨層繼續(xù)長大，有序堆疊形成石墨結(jié)構(gòu)，孔隙消失，真密度逐漸增大并趨于穩(wěn)定（2-2.25g/cm3）；硬碳前驅(qū)體石墨微晶進一步長大，局域石墨化度提高，閉孔大量形成。?預(yù)氧化：在空氣/氧氣中對樣品進行低溫加熱處理，實現(xiàn)瀝青基碳結(jié)構(gòu)從有序到無序的轉(zhuǎn)變，主要針對軟碳使用。?摻雜：為了優(yōu)化調(diào)整鈉離子電池碳負極材料的性能，雜原子摻雜碳（軟碳、硬碳）被大量研究，摻雜元素主要包括氮、硼、硫、磷。對于碳材料，在低溫下，雜原子摻雜能夠改善其儲鈉性能，但在高溫下，雜原子會逸出，減弱摻雜的效果。圖表SEQ圖表\*ARABIC20鈉離子電池無定形碳材料對比四、鈦基負極材料成本較低，但比容量、倍率性能較差鈦是巖石形成的元素之一，廣泛分布在地殼中。而鈦的化合物，TiO2和Na2Ti3O7具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、對環(huán)境無毒和價格低廉等優(yōu)點，被認為是很有前途的儲能材料。TiO2晶體是由共邊的TiO6八面體構(gòu)成，內(nèi)部含有的開放通道既能增強離子的導(dǎo)電性，又能提供鈉離子存儲所需的間隙位置。鈉離子嵌入TiO2空隙中的過程是基于Ti4+/Ti3+的氧化還原反應(yīng)發(fā)生的，在放電時，Ti4+被還原成Ti3+，而鈉離子則嵌入到含有之字形通道的TiO6八面體活性中心，與氧形成新的Na-O鍵，這個過程伴隨由TiO2相轉(zhuǎn)變?yōu)镹axTiO2相的發(fā)生。鈦基材料具有層狀的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，通常以插層的方式進行鈉離子的存儲，在充放電過程中具有高安全性。但其有限的插層容量和低的電導(dǎo)率降低了其比容量和倍率性能。為了提高鈦基材料的電化學性能，目前研究主要圍繞三個方面展開。第一個方面是將材料尺寸納米化，尺寸的減小可以有效的縮短電子和離子的擴散路徑并在插層過程中減緩體積膨脹。第二個方面是材料設(shè)計成多孔狀，這可以擴大電極與電解液的接觸面積。第三個方面是將銳鈦礦型TiO2與導(dǎo)電物質(zhì)復(fù)合，可以提高整個電極的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。圖表SEQ圖表\*ARABIC21不同正極鈦基負極材料性能對比五、有機負極材料成本較低，合金負極材料比容量較高有機負極材料成本低無污染，但是易溶于有機電解液，循環(huán)穩(wěn)定性較差。與無機負極材料相比，有機負極材料的特點是成本低廉且結(jié)構(gòu)多樣，主要分為羰基化合物、席夫堿化合物、有機自由基化合物和有機硫化物四類。羰基化合物中的共軛羰基化合物來源豐富、結(jié)構(gòu)多樣和比容量高.其中，對苯二甲酸二鈉(Na2C8H4O4)是鈉離子電池有機負極材料。其在0.1C倍率和0.1~2V的壓范圍內(nèi)表現(xiàn)出250mAh/g的可逆比容量和0.25V儲鈉電位。對醌類化合物也是一種具有電化學活性的有機羰基化合物，該材料在0.1C電流密度下的首周可逆比容量為265mAh/g，首周庫侖效率為91.9%，平均儲鈉電位高于1V，有效避免了低電位下SEI膜的生成。然而，這種材料由于電子電導(dǎo)率較低和易溶于有機電解液中，致使循環(huán)穩(wěn)定性較差，尚需優(yōu)化改進。合金類鈉電負極材料比容量高，但是循環(huán)性能較差，比容量易快速衰減。合金類材料由于其儲鈉比容量較高、反應(yīng)電極電勢相對低的特點受到了廣泛的關(guān)注，然而其反應(yīng)動力學較差，且脫嵌鈉前后體積變化巨大，導(dǎo)致材料分化和集流體失去點接觸，比容量快速衰減。目前可以與金屬鈉形成合金的負極材料有In、Si、Sn、Pb、P、As、Sb和Bi，研究較多的合金類負極材料主要有Sn、Sb和P。目前主要采用結(jié)構(gòu)調(diào)控、元素摻雜和材料復(fù)合的方式改善體其積膨脹，維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高導(dǎo)電性和循環(huán)壽命。六、鈉電負極不同材料對應(yīng)不同的儲鈉方式鈉離子電池負極材料儲鈉機制：了解負極材料的儲鈉機制可以有助于新型電極材料的設(shè)計和開發(fā)，目前儲鈉機制主要分為三種：插層反應(yīng)機制、合金化反應(yīng)機制、轉(zhuǎn)化反應(yīng)機制。插層反應(yīng)機制：插層反應(yīng)機制是指在不影響材料的鍵距、晶相和晶面間距等晶體參數(shù)的情況下，將鈉離子嵌入材料的層間距或者晶格之中形成穩(wěn)定的層間化合物。通過插層機制儲鈉的材料通常具有層狀結(jié)構(gòu)，主要包括碳基材料和鈦基材料，這可能是由于層與層之間有更多可供離子存儲的位置，可以更容易地插入和提取鈉離子。但由于材料的活性中心數(shù)量有限，通過插層反應(yīng)機制進行儲鈉的材料通常具有相對較低的容量。合金化反應(yīng)機制：在合金化過程中，電極材料會與鈉結(jié)合形成二元合金，在到達最終相之前，中間相合金會發(fā)生相變，其相變的過程會受到材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和鈉化速度的影響。而最終的合金化產(chǎn)品決定了材料的理論容量和合金化反應(yīng)體積?；诤辖鸹瘷C制的負極材料會由于發(fā)生多電子轉(zhuǎn)移而擁有較高的理論容量，但是在每個合金化循環(huán)中，由于體積的巨大變化，新暴露的電極材料會加劇解液的連續(xù)還原，從而對整體庫侖效率造成不利影響。轉(zhuǎn)換反應(yīng)機制：利用過渡金屬的多種氧化態(tài)來提高充放電過程中電極材料的比容量。大多數(shù)過渡金屬氧化物、硫化物、硒化物和磷化物是典型的基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的負極材料。然而，在轉(zhuǎn)換過程中，電極材料的結(jié)構(gòu)會由于化學鍵的形成或斷裂而崩潰，使SEI膜和電極在循環(huán)時出現(xiàn)機械不穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致容量衰減。同時，鈉的轉(zhuǎn)化反應(yīng)還存在電壓滯后、反應(yīng)動力學緩慢、電解液分解等問題，這些都是亟須解決的難題。第二節(jié)硬碳負極產(chǎn)業(yè)：生物質(zhì)+樹脂前驅(qū)體應(yīng)用較多，生產(chǎn)工藝壁壘較高一、前驅(qū)體決定無定形碳的性質(zhì)無定形碳通常由有機前驅(qū)體在500-1500℃溫度下熱解產(chǎn)生。熱解后的最終產(chǎn)物是硬碳還是軟碳，主要取決于前驅(qū)體的性質(zhì)。熱固性前驅(qū)體（富氧或是缺氫），例如聚偏二氯乙烯、木材、纖維素、羊毛、酚醛樹脂、棉花、糖類或環(huán)氧樹脂等，在熱解過程中發(fā)生固相炭化，容易形成硬碳。熱塑性前驅(qū)體（富氫或者缺氧），例如聚氯乙烯、聚苯胺、石油化工原料及其下游產(chǎn)品（煤碳、瀝青和石油焦等），在熱解過程中發(fā)生熔融炭化，有機高分子發(fā)生重排，容易形成軟碳。?軟碳前驅(qū)體：主要包括石油焦、石墨化中間相碳微球、瀝青以及無煙煤等。?硬碳前驅(qū)體：主要包括生物質(zhì)、碳水化合物、和樹脂等。生物質(zhì)前驅(qū)體主要是指植物的根莖葉等（例如：香蕉皮、泥煤苔、花生殼、樹葉、蘋果皮、柚子皮、楊木和棉花等）。碳水化合物前驅(qū)體主要包括葡萄糖、蔗糖、淀粉、纖維素和木質(zhì)素等通過生物質(zhì)提取而來的化工產(chǎn)品。樹脂前驅(qū)體主要包括酚醛樹脂、聚苯胺和聚丙烯腈等。圖表SEQ圖表\*ARABIC22不同碳源前驅(qū)體的無定形碳性能對比資料來源：《鈉離子電池無定形碳負極材料研究》，《鈉離子電池關(guān)鍵材料研究及工程化探索進展》二、硬碳前驅(qū)體以生物質(zhì)+樹脂為主，一步碳化法工藝應(yīng)用最廣由于其他材料合成條件較為復(fù)雜，制備成本較大，在大規(guī)模儲能鈉離子電池應(yīng)用前景比較低，目前制備硬碳材料所用的前驅(qū)體主要有生物質(zhì)和樹脂兩大類。生物質(zhì)熱解硬碳材料由于前驅(qū)體是自然界分布廣泛的生物質(zhì)，具有環(huán)境友好、價格低廉、資源豐富等特點。樹脂由于具有耐熱性、耐燃性、耐水性和絕緣性優(yōu)良，耐酸性較好，機械和電氣性能良好等一系列優(yōu)點而被廣泛用于電氣設(shè)備，作為一種人工合成材料已經(jīng)在工業(yè)上實現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，因此其也被作為制備硬碳材料的優(yōu)質(zhì)前驅(qū)體材料。但是生物質(zhì)類前驅(qū)體雖然具有較低的價格，但是其產(chǎn)碳率很低，一般只有小于20%的產(chǎn)碳率；而樹脂類前驅(qū)體是通過人工合成的方法所獲得，因此其成本相對較高。目前產(chǎn)業(yè)內(nèi)以生物質(zhì)工藝路線為主，行業(yè)龍頭日本可樂麗主要以椰子殼作為前驅(qū)體制備硬碳材料。生物質(zhì)硬碳制備工藝：一步碳化法應(yīng)用最廣，活化法最具前景。目前生物質(zhì)硬碳制備工藝主要為一步碳化法、活化法、水熱法、模板法為主。其中一步碳化法應(yīng)用最廣，但一步碳化法制備的生物碳材料在大電流循環(huán)過程中不穩(wěn)定，倍率性能較差；而活化法制備多級孔徑的硬碳材料具有更多的接觸位點，有利于鈉離子的脫嵌，循環(huán)穩(wěn)定性以及電化學性能更優(yōu)，未來最有前景。圖表SEQ圖表\*ARABIC23生物質(zhì)硬碳制備工藝對比資料來源：《鈉離子儲能電池碳基負極材料研究》，《基于生物質(zhì)硬碳鈉離子電池負極材料研究進展》三、改性工藝提升碳基負極材料性能加快產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用硬碳作為鈉離子電池負極材料時也存在著一些缺點，比如低的電極電位和首圈庫倫效率及差的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率。這些因素嚴重阻礙著硬碳基負極材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。雖然對硬碳材料的儲能機理還有待進一步的確認，但是關(guān)于硬碳儲鈉性能的提升策略卻存在一些共通之處?；趯τ蔡純︹c機理的認識，硬碳材料儲鈉性能（倍率，比容量，首圈庫倫效率ICE）提升的策略主要集中在以下幾個方面：（1）通過調(diào)控前驅(qū)體的合成以及熱解過程在微觀上調(diào)控硬碳的孔隙結(jié)構(gòu)和層間距；（2）與其他材料的包覆和復(fù)合、雜原子摻雜等來調(diào)控材料的缺陷程度和層間距；（3）電解液的調(diào)控以及預(yù)鈉化的處理。軟碳材料改性工藝與硬碳類似，需要通過預(yù)氧化、材料復(fù)合等方式提升其電化學性能。圖表SEQ圖表\*ARABIC24硬碳負極材料主要改性工藝資料來源：《鈉離子電池硬碳基負極材料的研究進展》四、硬/軟碳制備工藝不同，生產(chǎn)壁壘較高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，同時需要根據(jù)材料的性能需求進行元素摻雜、材料復(fù)合等工藝。在生產(chǎn)工藝中，溫度控制以及前驅(qū)體的選取極其重要，決定其最終的產(chǎn)品性能。目前硬碳產(chǎn)品工藝是市場主流，軟碳產(chǎn)品主要以中科海納+華陽股份為主。圖表SEQ圖表\*ARABIC25硬碳/軟碳負極材料生產(chǎn)工藝流程資料來源：國家專利網(wǎng)五、資本助力產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新，生物質(zhì)將最先產(chǎn)業(yè)化鋰礦價格居高不下使得生產(chǎn)商紛紛將目光投向鈉離子電池，也帶來了資本領(lǐng)域的關(guān)注。此外，由于產(chǎn)業(yè)的高度相似性，鈉電產(chǎn)業(yè)化得以受益于鋰電的產(chǎn)業(yè)鏈成熟度與積淀，為上下游的高效研發(fā)響應(yīng)與快速迭代創(chuàng)新提供了很大助力。從新老廠商專利和產(chǎn)品來看，生物質(zhì)硬碳負極成為廠商當前布局的重點。比容量方面，生物質(zhì)、樹脂、石墨烯的比容量較高，均處于300mAh/g以上，無煙煤和瀝青基比容量較低。首效方面，生物質(zhì)較為領(lǐng)先，瀝青、無煙煤首效較低。循環(huán)壽命方面，優(yōu)異的生物質(zhì)硬碳負極能達到3000次以上，足以滿足動力以及部分儲能領(lǐng)域的應(yīng)用需求。第三章中國硬碳材料行業(yè)下游：鈉離子電池市場分析第一節(jié)發(fā)展鈉電的意義：緩解鋰資源稀缺的困境全球鋰資源儲量分布不均，我國資源自供有較大的供給缺口。南美三國（玻利維亞、阿根廷、智利）的鋰資源占比高達58%，而我國鋰資源僅占全球6%，因此，為支撐我國作為全球重要動力電池生產(chǎn)國和出口國的地位，需大量進口鋰資源。同時，我國鋰資源保障存在安全隱患，一旦西方國家限制鋰資源出口，鋰資源的過度緊缺將有可能影響到我國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。相比之下鈉資源儲量高且分布均勻，無資源稀缺問題。鈉元素是地殼含量第六高的元素，地殼豐度高達2.30%，是鋰元素的數(shù)倍，且全球各地分布均勻，我國可實現(xiàn)自主可控?！澳厦冷嚾恰庇Х翺PEC成立“鋰佩克”掌握鋰定價權(quán)，智利鋰礦國有化戰(zhàn)略或加速其落地。玻利維亞、阿根廷和智利的鋰資源占全球總量58%，以鹽湖鋰礦為主，成本優(yōu)勢明顯，若聯(lián)手掌握定價權(quán)，或存在一定的壟斷控價可能，則不利于全球新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。如根據(jù)觀察者網(wǎng)新聞，當?shù)貢r間2023年3月23日，玻利維亞總統(tǒng)路易斯·阿爾塞表示，他計劃與阿根廷、智利和秘魯合作“制定一項政策，以確保四國在主權(quán)條件下作為鋰供應(yīng)商的地位”，并保護該地區(qū)豐富的鋰資源免受美國干涉。又如根據(jù)界面新聞和每日經(jīng)濟新聞消息，當?shù)貢r間2023年4月20日，智利總統(tǒng)加夫列爾·博里奇提出智利政府擬將采用國家與私人部門合資的方式促進當?shù)劁嚠a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，所有想要參與到智利鋰行業(yè)的本國或外國私營公司，都必須與國家鋰業(yè)公司合作。國家將在合資企業(yè)中持有控股權(quán)。以本次智利宣布新的國家鋰資源政策為標志，拉美各國內(nèi)部鋰資源國有化進程不排除加速的可能性，對于鋰資源需求較大的國家和地區(qū)來說，儲能最關(guān)鍵原材料“鋰”的自主可控迫在眉睫。發(fā)展鈉離子電池，可降低對鋰資源的依賴。鈉離子電池作為與鋰離子電池技術(shù)原理相通，性能相近的儲能電池被提上日程，在如此高的鋰價下有較大的發(fā)展空間，同時也有利于促使碳酸鋰價格回歸理性，降低對外部鋰資源的依賴。圖表SEQ圖表\*ARABIC64碳酸鋰價格走勢資料來源：Wind同樣作為能源的關(guān)鍵原材料，石油資源為例，OPEC對國際石油市場有很強的影響力。組織成員國共控制約全球三分之二的石油貯備，約共占世界石油蘊藏78%以上的石油儲量，占全球產(chǎn)油量的40%和出口量的50%。同時中東產(chǎn)油國的原油生產(chǎn)成本仍遠遠低于其他產(chǎn)油區(qū)的石油生產(chǎn)成本，對于鋰資源占比低且開采成本高的國家地區(qū)來說，原材料的大幅波動對產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為不利，發(fā)展鈉資源作為低成本替代十分重要。圖表SEQ圖表\*ARABIC65OPEC與非OPEC產(chǎn)油量（千桶/天）資料來源：Wind圖表SEQ圖表\*ARABIC66原油價格走勢圖（美元/桶）資料來源：Wind第二節(jié)鈉電應(yīng)用場景：多重優(yōu)勢帶來廣闊空間一、鈉離子電池在性能上具有多重優(yōu)勢鈉離子電池相對于磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，性能各有優(yōu)劣。鈉離子電池在量產(chǎn)后具備原料成本優(yōu)勢、高低溫環(huán)境下更好的容量保持率、優(yōu)異的倍率性能以及卓越的安全性能，但能量密度較低，循環(huán)壽命有待提升，有望在特定場景實現(xiàn)部分替代。鈉離子電池性能相對于鉛酸電池實現(xiàn)了全方位超越，有望在規(guī)?；当竞髮崿F(xiàn)替代。圖表SEQ圖表\*ARABIC67鈉電、鋰電與鉛酸電池性能對比資料來源：《鈉離子電池：從基礎(chǔ)研究到工程化探索》（容曉暉等），DeepTech（1）高低溫環(huán)境下均有優(yōu)異的容量保持率鈉離子電池在-40℃至80℃之間可正常工作，具備良好的寬溫特性，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，且可實現(xiàn)在低溫-20℃下0.1C充電，其充電效率接近100%。低溫性能超磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池，在-20℃的溫度下，鈉離子電池的容量保持率高達90%，而磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池僅能達到70%和48%。圖表SEQ圖表\*ARABIC68鈉電（左）、鋰電（中）與鉛酸電池（右）不同溫度下放電曲線資料來源：《高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析》周權(quán)，《極地超低溫環(huán)境下磷酸鐵鋰電池容量估計》殷艷花等（2）具有出眾的倍率性能相較鋰離子，鈉離子的斯托克斯直徑更小且在極性溶劑中溶劑化能更低，使得鈉離子電池電解液具有更高電導(dǎo)率。斯托克斯直徑是指在同一流體中與顆粒的密度和沉降速度相等的圓球的直徑，直徑越小，離子移動速度越快，其所在電解液導(dǎo)電率越高。溶劑化能是離子在電極表面脫離溶劑分子的能壘，較低的溶劑化能使得鈉離子在電極表面更容易脫去溶劑分子，界面離子擴散能力更佳，離子在電解液中具有更快的動力學性質(zhì)，從而使得電解液具有更高電導(dǎo)率。圖表SEQ圖表\*ARABIC69鈉鋰在不同溶劑中溶劑化能對比（KJ/mol）資料來源：《高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析》周權(quán)優(yōu)秀的電解液電導(dǎo)率使得鈉離子電池具有出眾的倍率性能。寧德時代的第一代鈉離子電池在常溫下充電15分鐘即可達到80%的電量，中科海鈉制造的鈉離子電池能夠在12min充電至90%，充電速度高于鋰離子電池和鉛酸電池。圖表SEQ圖表\*ARABIC70鈉電、三元、鐵鋰以及鉛酸電池快充性能對比資料來源：寧德時代官網(wǎng)，分析測試百科網(wǎng)，車主指南（3）極端條件下不易出現(xiàn)熱失控，安全性能好鋰離子電池在多種濫用條件的觸發(fā)下極易出現(xiàn)大量副反應(yīng)，導(dǎo)致熱失控。鋰離子電池的安全事故主要由三大類濫用條件引起：機械濫用（擠壓、穿刺等），電濫用（短路、過充電、過放電等）和熱濫用（過熱等）。在各種濫用條件的觸發(fā)下，如果電池內(nèi)部溫度達到了起始分解溫度，各種副反應(yīng)便會不斷出現(xiàn)，產(chǎn)生大量的熱，對電池的熱失控起到促進作用。圖表SEQ圖表\*ARABIC71鋰離子電池的多重副反應(yīng)導(dǎo)致熱失控資料來源：《車用鋰離子電池熱安全問題研究綜述》紀常偉等鈉離子電池在所有安全項目測試中，均未發(fā)現(xiàn)起火爆炸等鋰電常出現(xiàn)的熱失控現(xiàn)象，安全性更好。目前較為有效的安全評估項目主要包括過充/放電、外部短路、高溫老化等安全測試和擠壓、針刺、火燒等濫用測試，周權(quán)在《高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析》中對高功率NaCR26650P電池進行了安全和濫用測試，沒有觀察到鋰電常見的起火和爆炸現(xiàn)象，表現(xiàn)了良好的安全穩(wěn)定性。圖表SEQ圖表\*ARABIC72鈉離子電池安全測試結(jié)果資料來源：《高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析》周權(quán)二、高性價比貼合多個應(yīng)用場景，市場空間廣闊鈉離子電池在幾個方面多重優(yōu)勢使其獲得了較高的性價比，在多個場景都有較理想的應(yīng)用。其綜合性能優(yōu)于鉛酸電池，有望首先替代鉛酸市場（二輪小動力、汽車啟停以及通信基站）。同時，隨著循環(huán)性能進一步的提升以及規(guī)?；当荆c電后續(xù)有望實現(xiàn)對磷酸鐵鋰市場的A00級純電動車場景以及儲能場景的部分替代。圖表SEQ圖表\*ARABIC73鈉離子電池應(yīng)用場景資料來源：華創(chuàng)證券整理（1）A00級電動車：可解決當下鐵鋰價格隨原料成本波動較大的痛點A00級電動車又叫微型車，高性價比是其核心賣點。車軸距在2m-2.3m之間，車身長度在3.65m之內(nèi)，體積比較小，可解決道路擁堵和車位缺乏等難題，且價格僅在3-8萬元，經(jīng)濟實惠，性價比極高。宏光MINIEV、奇瑞QQ冰淇淋、長安奔奔等都是當前市面主流的A00級純電動車。A00級電動車對電池成本比較敏感。目前市場上的A00級車價格區(qū)間一般在3-8萬元之間，主打低端市場，客戶對價格較為敏感。電池占據(jù)了成本的很大比例，電池成本的穩(wěn)定性對A00級車的銷量有著重要的影響。A00級車定位日常代步車，對電池能量密度要求較低。絕大部分A00級車續(xù)航里程在250km以下，僅有4%的續(xù)航里程位于250-400km之間，沒有超過400km續(xù)航里程的A00級車。由此看來，A00級車標稱續(xù)航里程很短，并不要求電池具有很高的能量密度。圖表SEQ圖表\*ARABIC74不同車型電池成本占比（2023年3月）資料來源：太平洋汽車圖表SEQ圖表\*ARABIC75各續(xù)航里程A00級車產(chǎn)量分布資料來源：高工鋰電鈉電的原材料價格相較磷酸鐵鋰電池更加穩(wěn)定。2022年碳酸鋰價格突破50萬元/噸，磷酸鐵鋰電池成本因此大幅增長，導(dǎo)致A00級車漲價，而鈉離子電池所用原料主要為碳酸鈉，供應(yīng)充足，價格波動風險較小。鈉電的能量密度完全可以滿足A00級車的續(xù)航里程要求。由中汽數(shù)據(jù)統(tǒng)計，約86%A00級新能源車動力電池的能量密度位于100-160Wh/kg的區(qū)間，鈉電池性能滿足需求，成本更有競爭力。圖表SEQ圖表\*ARABIC76磷酸鐵鋰電池成本隨原料成本居高不下資料來源：Wind圖表SEQ圖表\*ARABIC77A00級車電池能量密度分布資料來源：中汽數(shù)據(jù)（2）鉛酸大市場：鈉電性能全方位超越，鉛酸市場替代可期鉛酸蓄電池三大主要用途——二輪小動力電池、汽車啟停電池以及通信基站備用電池。經(jīng)測算2022年市場總需求約為560GWh，其中用于汽車啟停占比最大，約為57%（320GWh），二輪小動力與基站備用電池占比分別約為24%（128GWh）和6%（35GWh）。二輪小動力電池：主要指電動二輪車、電動三輪車以及海外油改電摩托的動力電池，其具有較高的成本敏感性，同時輕量化的趨勢使其對電池能量密度有一定的追求。汽車啟停電池：汽車啟停電源需要具有快速充放電能力、良好的高低溫性能等特點，汽車每次重新打火時，都要電池帶動發(fā)電機，對電池充放電倍率性能要求很高。同時，由于啟停電池面臨發(fā)動機艙的高溫和北方冬季低溫的環(huán)境，需要其具有良好的高低溫性能防止經(jīng)常出現(xiàn)啟停失靈的狀況。通信基站備用電池：通信基站需要有極高可靠性，基站的供電通過市電引入，然后通過蓄電池UPS的逆變系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為48V的直流電源，為通信設(shè)備供電。當市電中斷時，電池組對基站不間斷供電，保證基站正常運行；市電恢復(fù)時，UPS電池停止供電，恢復(fù)逆變功能，要求開關(guān)電源系統(tǒng)配置具有高可靠性、高安全性的電池保證其正常運行，同時對備用電源的放電深度有要求，經(jīng)常停電會導(dǎo)致蓄電池長時間欠充，影響循環(huán)壽命。圖表SEQ圖表\*ARABIC78鉛酸電池三大應(yīng)用領(lǐng)域及其特點資料來源：專汽家園，雙登集團，iconfront整理鈉離子電池全生命周期成本更低，在成本敏感性高的二輪小動力電池領(lǐng)域凸顯優(yōu)勢。當前鈉離子電池成本約為0.70元/Wh，遠高于鉛酸電池成本（0.3元/Wh）。但鈉離子電池循環(huán)壽命是鉛酸電池循環(huán)壽命的四倍以上，使得更換電池頻率大幅降低，大大降低了全生命周期成本，成本方面力壓鉛酸電池。鈉離子電池能量密度更高，具備更長續(xù)航和輕量化的優(yōu)勢。鈉離子電池能量密度為100-150Wh/kg，遠超鉛酸電池，是其能量密度的3倍左右，在新國標電動自行車輕量化的要求和續(xù)航焦慮的背景下具有明顯優(yōu)勢。圖表SEQ圖表\*ARABIC79電動車新國標各項標準資料來源：中國政府網(wǎng)鈉離子電池具有優(yōu)異的高低溫性能，與啟停電池應(yīng)用極端環(huán)境溫度相契合。鈉離子電池正常工作溫度范圍遠比寬鉛酸電池寬，為-40℃到80℃,即使面臨發(fā)動機艙的高溫和北方冬季低溫的環(huán)境，也能最大程度保證汽車啟停的正常運行。鈉離子電池具有更長的循環(huán)壽命。鈉離子電池循環(huán)壽命是鉛酸電池四倍以上，更換電池頻率大幅降低，減少了車主對其是否正常運行的擔憂以及額外的支出，在一定程度上也提高了性價比。圖表SEQ圖表\*ARABIC80汽車啟停電池一般位于發(fā)動機艙附近資料來源：中華網(wǎng)汽車鈉離子電池具有高安全穩(wěn)定性，可有效應(yīng)對室外惡劣環(huán)境的挑戰(zhàn)。室內(nèi)基站存在機房租用難的問題，因此目前很多基站采用室外一體化基站管理模式，將BBU、RRU以及供電單元全部打包塞在室外的一個柜子里。室外一體化基站容易受到各種外界因素的影響，如溫度、濕度和大風天氣等。在這種惡劣的環(huán)境下，小型空調(diào)鈉離子電池可以有效的保證高低溫下的充放電性能。即使沒有空調(diào)作為保障，鈉離子電池也能正常運行，非常適合作為對可靠性、安全性有很高要求通信基站的備用電池，用來保障通信基站的正常運行。鈉離子電池過放性能優(yōu)秀，可應(yīng)對通信基站經(jīng)常停電的情況。通信基站停電導(dǎo)致電池長時間欠充，會影響到鉛酸電池的循環(huán)壽命，周權(quán)在《高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析》中測試了3個不同截止電壓下的鈉離子電池過放性能，發(fā)現(xiàn)鈉離子電池可過放至0V后容量還可以恢復(fù)正常，可以進行過放電循環(huán)，容量并無明顯衰減問題，可有效應(yīng)對通信基站可能出現(xiàn)的停電問題。圖表SEQ圖表\*ARABIC81通信基站結(jié)構(gòu)示意圖資料來源：濾波器公眾號圖表SEQ圖表\*ARABIC82不同截止電壓下的過放電循環(huán)曲線資料來源：《高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析》周權(quán)（3）儲能：高安全性、優(yōu)秀的高低溫性能以及長循環(huán)壽命與儲能適配性高高安全性、優(yōu)秀的高低溫性能以及長循環(huán)壽命是多變的應(yīng)用場景對儲能電池的性能要求，低成本是核心競爭力。當前儲能電池的應(yīng)用領(lǐng)域主要有電力儲能、通信儲能、戶用家儲以及便攜式儲能四大類。對安全性的追求主要體現(xiàn)在戶用家儲。近年來家儲鋰電池多發(fā)的事故引起廣泛的擔憂，因此電池的絕對安全穩(wěn)定是家儲長遠發(fā)展的重要保障。對高低溫性能的追求主要體現(xiàn)在電力儲能和通信儲能。北方許多地區(qū)溫差較大，需要電池有優(yōu)秀的高低溫性能來抵抗壽命的衰減。對長循環(huán)壽命的追求主要體現(xiàn)在電力儲能。若頻繁更替、拆解電池需要投入大量人力和費用成本，由此導(dǎo)致電站投入成本太高，運行實際收益低，全生命周期內(nèi)投資回報率不足，不利于推廣，因此，長壽命電池對大型儲能電站的推廣十分重要。圖表SEQ圖表\*ARABIC83儲能四大應(yīng)用領(lǐng)域及其特點資料來源：邁世機房監(jiān)控，湖南民生網(wǎng)，第一財經(jīng)，國際能源網(wǎng)，GGII整理鈉離子電池的性能特點與儲能領(lǐng)域適配性高。鈉離子電池的安全性能和循環(huán)壽命與磷酸鐵鋰電池相當，但其高低溫性能優(yōu)于磷酸鐵鋰電池，在北方冬季寒冷地區(qū)的電力儲能和通信儲能領(lǐng)域有較大優(yōu)勢，能量密度雖略低，但儲能應(yīng)用場景大多對其沒有很高的要求。同時鈉離子電池擁有廣闊的降本空間，在成本敏感的儲能領(lǐng)域優(yōu)勢凸顯，故鈉離子電池有望部分取代磷酸鐵鋰在儲能領(lǐng)域的市場。圖表SEQ圖表\*ARABIC84鈉離子電池與磷酸鐵鋰電池性能對比資料來源：寧德時代官網(wǎng)三、無懼碳酸鋰價格調(diào)整，鈉電產(chǎn)業(yè)鏈布局成型碳酸鋰價格短期調(diào)整，影響鈉電行業(yè)2023年定價水平，不改行業(yè)加速趨勢。受動力電池行業(yè)需求季節(jié)性波動影響，近期碳酸鋰價格持續(xù)回落，2022年底電池級碳酸鋰含稅價降至51.75萬元/噸。但碳酸鋰供需關(guān)系并未顯著轉(zhuǎn)變，2023年價格或仍運行在40萬元/噸以上。參考歷史數(shù)據(jù)，在電池級碳酸鋰價格為40萬元/噸時，方形儲能LFP電芯、方形動力LFP電芯、電動自行車LFP48V24Ah模組單價分別為0.98/0.78/0.95元/Wh。假設(shè)鈉電定價比LFP低20%，粗略估算各場景下對應(yīng)鈉電電芯（模組）定價分別為0.78/0.62/0.76元/Wh，定價具備可行性。圖表SEQ圖表\*ARABIC85鈉離子電芯企業(yè)量產(chǎn)進度情況數(shù)據(jù)來源：起點研究院，東北證券負極材料產(chǎn)能短缺構(gòu)成目前行業(yè)發(fā)展瓶頸，隨著佰思格2000噸產(chǎn)線投產(chǎn)，鈉電產(chǎn)業(yè)鏈初步成型。鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈除負極材料外，基本兼容鈉離子電池。面對強勁需求，負極材料存在產(chǎn)能短板。行業(yè)內(nèi)日本可樂麗硬碳材料單噸售價20萬以上，不支撐鈉電行業(yè)發(fā)展。2022年3月，中科海鈉&華陽股份低成本無煙煤基負極材料2000噸產(chǎn)能投產(chǎn)，但主要為自供。2022年11月底，佰思格2000噸硬碳產(chǎn)線投產(chǎn)，高端/低端產(chǎn)品售價分別為8/6萬元/噸，公司訂單飽滿，補齊產(chǎn)業(yè)鏈短板。第三節(jié)材料體系選擇：與鋰電體系求同存異一、鈉鋰性質(zhì)相似使得電池原理相似鈉鋰性質(zhì)相似，使得鈉離子電池與鋰離子電池充放電原理相似，均是“搖椅式”二次電池。鈉和鋰在元素周期表中屬于同一主族，因此他們具有相似的物化性質(zhì)，使得鈉離子電池和鋰離子電池基本工作過程相似。充電時，Na+從正極脫出，經(jīng)電解液穿過隔膜嵌入負極，使正極處于高電勢的貧鈉態(tài)，負極處于低電勢的富鈉態(tài)。放電過程與之相反，Na+從負極脫出，經(jīng)由電解液穿過隔膜嵌入正極材料中，使正極恢復(fù)到富鈉態(tài)。為保持電荷的平衡，充放電過程中有相同數(shù)量的電子經(jīng)外電路傳遞，與Na+一起在正負極間遷移，使正負極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)。圖表SEQ圖表\*ARABIC86鋰離子電池工作原理資料來源：《鋰離子電池的工作原理與關(guān)鍵材料》韓嘯圖表SEQ圖表\*ARABIC87鈉離子電池工作原理資料來源：《鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進展》王瑞琦等二、物理化學性質(zhì)的內(nèi)在差異影響表觀性能鈉離子與鋰離子的核心差異在于離子半徑，鈉離子半徑大于鋰離子半徑，使得電池的組成和性能存在較大的區(qū)別。鈉離子半徑更大，使得其很難從常規(guī)鋰電的正負極脫嵌，需要開發(fā)新的適合鈉離子的正負極材料。鈉離子較大的半徑導(dǎo)致單位體積所含離子量少，充放電可轉(zhuǎn)移電子數(shù)少，使得鈉離子電池能量密度低于鋰離子電池鈉離子的溶劑化能比鋰離子更低，即具有更好的界面離子擴散能力，且鈉離子的斯托克斯半徑比鋰離子的小，相同濃度的電解液具有比鋰鹽電解液更高的離子電導(dǎo)率，可以使用低濃度電解液達到同樣離子電導(dǎo)率，降低成本的同時減少了黏度帶來的影響。鋰與鋁在低電位會發(fā)生化合，鋰離子電池不能用鋁箔作為負極集流體，而鈉不會與鋁發(fā)生合金化反應(yīng)，因此鈉離子電池正負極均可使用鋁箔作為集流體。圖表SEQ圖表\*ARABIC88鈉鋰原子半徑對比資料來源：喔優(yōu)化學叮咚響圖表SEQ圖表\*ARABIC89鈉鋰離子性質(zhì)對比資料來源：《鈉離子電池標準制定的必要性》周權(quán)等、華創(chuàng)證券（1）正極：三大主流路線各有特色，層狀氧化物為產(chǎn)業(yè)化主流目前鈉離子電池正極材料分為層狀過渡金屬氧化物、普魯士藍（白）化合物以及聚陰離子型化合物三大主要路線，分別以能量密度高、成本低以及循環(huán)壽命長為特色。圖表SEQ圖表\*ARABIC90三大正極材料特色資料來源：華創(chuàng)證券整理層狀過渡金屬氧化物是當前產(chǎn)業(yè)化的主流，綜合性能最佳，能量密度最高，同時具有優(yōu)異的倍率性能，穩(wěn)定性稍差，但無明顯短板，適合要求較高的動力電池領(lǐng)域。且工藝與鋰電三元相似，可沿用其生產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)簡單，有望率先規(guī)模投產(chǎn)。普魯士藍（白）化合物成本優(yōu)勢明顯，理論性能優(yōu)異，具有發(fā)展?jié)摿ΑＦ淠芰棵芏雀?，倍率性能?yōu)秀、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且成本低廉，但其能量密度較低。但合成過程中結(jié)晶水和空位缺陷問題使得材料實際電化學性能變差、結(jié)構(gòu)退化，成為該路線的瓶頸。聚陰離子型化合物具有突出的循環(huán)性能。其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)賦予其高安全性和長循環(huán)壽命，且成本較低，不足之處在于能量密度較低。圖表SEQ圖表\*ARABIC91三大正極材料優(yōu)缺點對比資料來源：儲能前沿，游濟遠等《鈉離子電池正極材料研究進展》，菅夏琰等《鈉離子電池層狀氧化物正極材料研究進展》，潘雯麗等《聚陰離子型鈉離子電池正極材料的研究進展》整理（2）負極：硬碳脫穎而出，瓶頸在于前驅(qū)體目前商業(yè)化鋰電負極廣泛使用的傳統(tǒng)石墨無法用作鈉離子電池的負極。石墨層間距過小，較大半徑的鈉離子嵌入石墨層間需要更大的能量，無法在有效的電位窗口進行可逆脫嵌，放電容量并不客觀。無定形碳在眾多鈉離子負極材料中脫穎而出，成為產(chǎn)業(yè)化主流路線。當前有代表性的負極材料主要有碳基材料、金屬化合物和合金類材料。金屬化合物和合金類材料理論比容量很高，但在儲鈉過程中體積變化較大，導(dǎo)電性差，材料粉化嚴重，需要制作復(fù)合材料來改善性能。而碳基材料中的無定形碳，主要是硬碳和軟碳，因其不具備石墨化的結(jié)構(gòu)特征，石墨微晶自由取向，結(jié)構(gòu)內(nèi)部含有大量缺陷且層間距更大，相比石墨有更好的儲鈉性能，相比金屬化合物和合金類材料有更好的循環(huán)性能，是目前最可能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的鈉電負極材料。圖表SEQ圖表\*ARABIC92石墨在鋰電、鈉電、鉀電中的充放電曲線資料來源：《鈉離子電池負極材料的構(gòu)筑與電解液研究》任偉成圖表SEQ圖表\*ARABIC93無定形碳（左）與石墨（右）結(jié)構(gòu)對比資料來源：《鈉離子電池無定形碳負極材料研究》孟慶施無定形碳以高溫下是否石墨化可分為軟碳和硬碳(＞2500℃難以石墨化)，硬碳因其優(yōu)異的性能成為當前鈉電產(chǎn)業(yè)化的主流路線。硬碳因其高的機械硬度而得名，其扭曲的碳層結(jié)構(gòu)增加了石墨化碳層之間的排斥力，從而使其具有更大的層間距(~0.38nm)，且呈現(xiàn)出更多納米孔，為鈉離子在硬碳中嵌入提供了更多的空間，有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，從而使得其具有較高的儲鈉可逆比容量和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，但其工藝復(fù)雜，成本相對較高。軟碳又稱易石墨化碳，其碳層排列規(guī)整度高于硬碳，具有更高的導(dǎo)電性和更好的倍率性能，且工藝相對簡單，原料成本低，但其較高的排列規(guī)整度和較低的表面缺陷成都也使得儲鈉能力弱于硬碳。圖表SEQ圖表\*ARABIC94硬碳與軟碳優(yōu)缺點對比資料來源：粉體網(wǎng)，粉體圈公眾號負極成為鈉離子電池實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。鈉離子電池能否規(guī)?；慨a(chǎn)取決于其能否成功降本，目前主流負極是硬碳，相對于鋰電正極成本(43%)占據(jù)主導(dǎo)的情況，鈉電正極成本占比(26%)大大縮減，且負極成本占比提升(16%)，使其在成本結(jié)構(gòu)上重要性有所提升。當前國內(nèi)硬碳產(chǎn)業(yè)尚不成熟導(dǎo)致對日本公司進口產(chǎn)品的依賴，從而使得成本居高不下。解決硬碳量產(chǎn)的瓶頸之一在于找到價格低廉、性能優(yōu)異、一致性高且供應(yīng)穩(wěn)定的前驅(qū)體原料。硬碳通常是通過熱解具有強交聯(lián)結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體獲得的，在很高程度上保留了前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)特性，因此，只有前驅(qū)體具有高度一致性，才有可能保障硬碳材料的一致性。同時，也需要平衡性能、成本以及供應(yīng)等多方面的問題，以選出適合大規(guī)模生產(chǎn)的硬碳前驅(qū)體。硬碳主流的工藝路線分別為生物質(zhì)基、樹脂基和化石燃料基。生物質(zhì)基為主流路線，綜合性價比最高；樹脂基路線性能最佳但成本較高；化石燃料基成本最低但產(chǎn)品性能差。圖表SEQ圖表\*ARABIC95鋰離子電池(左)與鈉離子電池(右)成本結(jié)構(gòu)資料來源：中科海鈉官網(wǎng)圖表SEQ圖表\*ARABIC96前驅(qū)體選擇對無定形碳微觀結(jié)構(gòu)的影響資料來源：《鈉離子電池無定形碳負極材料研究》孟慶施（3）集流體：正負極均可用鋁箔，成本優(yōu)勢明顯鈉離子電池正負極集流體均可用鋁箔，與鋰離子電池相比具有成本優(yōu)勢。因為鋰與鋁在低電位下會發(fā)生合金化反應(yīng)，所以鋰電負極集流體只能選用銅箔，而鈉在低電位下不會與鋁產(chǎn)生合金化反應(yīng)，因此鈉離子電池正負極均可以采用價格更低鋁箔作為集流體。（4）隔膜：可復(fù)用鋰電隔膜，仍需研制與電池體系匹配的專用隔膜隔膜是鈉離子電池中的重要組成部分，主要起到絕緣層和半透層的功能。隔膜具有電子絕緣性，將鈉離子電池的正極和負極隔開，防止電池短路。隔膜又要具有離子導(dǎo)電性，保證鈉離子在充電和放電期間，能正常通過隔膜的微孔。鈉離子電池可復(fù)用當前鋰離子電池隔膜。目前已商業(yè)化的電池隔膜主要有聚乙烯（PP）和聚丙烯（PE）隔膜，雖然擁有優(yōu)異的機械性能、化學穩(wěn)定性以及低廉的價格，但對鈉離子電池適配性能一般。因此，仍需尋找新的可以與鈉離子電池體系匹配的隔膜。（5）電解液：與鋰離子電池有相通之處鈉離子電池與鋰離子電池電解液的組成有相通之處，均由溶質(zhì)、溶劑、添加劑三部分組成。電解液是電池中必不可少的組成部分，它在平衡和轉(zhuǎn)移電荷方面起到了關(guān)鍵作用。溶質(zhì)：目前常用的電解質(zhì)鈉鹽有NaClO4、NaPF6、NaBF4等，NaPF6綜合性能最好，為當前產(chǎn)業(yè)化主流。與Na+的離子電導(dǎo)率和界面遷移速率比Li+好太多，使得電解液導(dǎo)電性更好，可用相對濃度更低的電解液實現(xiàn)降本。且NaPF6生產(chǎn)工藝與LiPF6類似，現(xiàn)有LiPF6產(chǎn)線可兼容生產(chǎn)NaPF6，降低了量產(chǎn)的難度。溶劑：鋰電常用的有機電解液是當前鈉離子實際應(yīng)用中最有前景的選擇，主流的酯類溶劑和醚類溶劑各有優(yōu)劣，經(jīng)常混合使用來達到性能需求。酯類電解液是鋰電和鈉電都常用的電解液，具有粘度低、揮發(fā)性好、電化學穩(wěn)定性好、介電常數(shù)較高等優(yōu)點，醚類電解液倍率性能較好，相比酯類電解液能夠生成更薄的SEI膜，可減小電池的不可逆比容量，但過薄的SEI膜也導(dǎo)致電池循環(huán)性能較差。因此，需要混合多種不同特性的溶劑來達到對性能的需求。添加劑：與鋰離子電池電解液添加劑兼容性比較好，包括成膜添加劑、過充電保護添加劑、阻燃添加劑等。三、總結(jié)鈉鋰性質(zhì)存在一定的相似性，使得鈉電與鋰電原理相同，而離子半徑等差異又使得二者材料體系存在較大差異。正極：層狀過渡金屬氧化物、普魯士藍（白）化合物以及聚陰離子型化合物三大主要路線各有特色。層狀過渡金屬氧化物是當前產(chǎn)業(yè)化的主流，綜合性能最佳，能量密度最高。普魯士藍（白）化合物成本優(yōu)勢明顯，理論性能優(yōu)異，具有極大潛力，聚陰離子型化合物具有突出的循環(huán)性能。負極：無定形碳更加適配鈉離子電池，在眾多負極材料中脫穎而出。硬碳憑借其優(yōu)秀的性能力壓軟碳，成為當前產(chǎn)業(yè)化的主流，而解決硬碳量產(chǎn)的瓶頸在于找到價格低廉、性能優(yōu)異、一致性高且供應(yīng)穩(wěn)定的前驅(qū)體原料。隔膜：可復(fù)用鋰電隔膜，但仍需研制與電池體系匹配的專用隔膜。電解液：與鋰離子電池電解液的組成有相通之處，均由溶質(zhì)、溶劑、添加劑三部分組成。電解質(zhì)鈉鹽NaPF6綜合性能最好，為當前產(chǎn)業(yè)化主流。鋰電常用的有機電解液是當前鈉離子實際應(yīng)用中最有前景的選擇，主流的酯類溶劑和醚類溶劑各有優(yōu)劣，經(jīng)常混合使用來達到性能需求。添加劑與鋰離子電池電解液添加劑兼容性比較好集流體：鈉電正負極均可用鋁箔，成本優(yōu)勢明顯。第四節(jié)產(chǎn)業(yè)鏈重點企業(yè)梳理一、寧德時代（300750.SZ）全球動力電池與儲能電池龍頭，發(fā)展迅猛。寧德時代成立于2011年，目前已建立了動力和儲能電池領(lǐng)域完整的研發(fā)、制造能力，擁有材料、電芯、電池系統(tǒng)、電池回收的全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)，迅速成長為動力電池與儲能電池行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)。鈉電相關(guān)技術(shù)領(lǐng)先。寧德時代于2021年推出了第一代鈉離子電池產(chǎn)品，電芯單體能量密度已經(jīng)達到了160Wh/kg，在常溫下充電15分鐘，電量可達80%，而在零下20°C低溫的環(huán)境下，仍然有90%以上的放電保持率，同時在系統(tǒng)集成效率方面，也可以達到80%以上，與磷酸鐵鋰電池相比，擁有更加優(yōu)秀的倍率性能和低溫性能，能量密度略遜一籌。同時，寧德時代開發(fā)的AB電池系統(tǒng)解決方案，將鈉離子與鋰離子混搭，既彌補了鈉離子電池現(xiàn)階段能量密度短板，也發(fā)揮出它高功率、低溫性能好的優(yōu)勢，拓展更多應(yīng)用場景。公司正致力于在2023年形成鈉離子電池的基本產(chǎn)業(yè)鏈，采用層狀過渡金屬氧化物正極或錳基普魯士白正極+硬碳負極的路線。二、比亞迪（002594.SZ）比亞迪是一家致力于“用技術(shù)創(chuàng)新，滿足人們對美好生活的向往”的高新技術(shù)企業(yè)。比亞迪成立于1995年2月，經(jīng)過20多年的高速發(fā)展，已在全球設(shè)立30多個工業(yè)園，實現(xiàn)全球六大洲的戰(zhàn)略布局。比亞迪業(yè)務(wù)布局涵蓋電子、汽車、新能源和軌道交通等領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用，從能源的獲取、存儲，再到應(yīng)用，全方位構(gòu)建零排放的新能源整體解決方案。鈉電產(chǎn)能布局進展順利。比亞迪已具備150Ah刀片鈉電芯的生產(chǎn)能力，20MWh‘鈉電魔方柜儲能系統(tǒng)’在南寧青秀工業(yè)園已投入試運行。三、傳藝科技（002866.SZ）消費電子領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。江蘇傳藝科技股份有限公司，是一家在深交所A股發(fā)行上市的國家級高新技術(shù)企業(yè)，2007年11月創(chuàng)建，主要從事筆記本電腦輸入設(shè)備的研發(fā)、制造和銷售?？缃缛刖肘c電池。為了擺脫過去幾年的經(jīng)營困境，2018年就開始與具有鈉離子電池方面豐富科研經(jīng)驗的相關(guān)技術(shù)人員開始共同開展鈉離子電池及相關(guān)上游材料的研發(fā)。生產(chǎn)的鈉離子電池產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)參數(shù)為：正極采用層狀過渡金屬氧化物或聚陰離子型化合物，負極采用硬碳，單體能量密度150Wh/kg-160Wh/kg，循環(huán)次數(shù)不低于4000次。四、維科技術(shù)（600152.SH）維科技術(shù)股份有限公司是以新能源鋰電池為主業(yè)，以3C數(shù)碼電池和動力電池為核心業(yè)務(wù)的A股上市公司。公司鋰電池業(yè)務(wù)以3C數(shù)碼電池為核心、積極拓展動力和儲能電池市場。鈉電量產(chǎn)計劃相對明確和領(lǐng)先，原材料供應(yīng)有保障。公司于2019年開始研究鈉電池，初步掌握了材料配方體系、生產(chǎn)工藝條件相關(guān)的技術(shù)關(guān)鍵。在南昌投資年產(chǎn)2GWh鈉離子電池項目，目前進行至送樣階段，且于2022年9月于鈉創(chuàng)新能源簽訂了《戰(zhàn)略框架協(xié)議》及《增資協(xié)議》，使得公司未來在生產(chǎn)鈉電池的原材料供應(yīng)方面得到有效保障。五、鵬輝能源（300438.SZ）鵬輝能源成立于2001年，是一家20余年來專注于鋰電池生產(chǎn)制造與研發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)正全力聚焦儲能領(lǐng)域。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)碼3C領(lǐng)域、新能源汽車領(lǐng)域、電動自行車、電動工具等輕型動力領(lǐng)域、通信基站后備電源、風光儲能及家庭儲能等領(lǐng)域。鵬輝能源為客戶提供一系列完整的電池解決方案，并實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。領(lǐng)先布局鈉電。公司2021年十月參股四川佰思格，布局硬碳，以實現(xiàn)小批量出貨。公司2022年9月成立河南鵬鈉，主要研發(fā)層狀過渡金屬氧化物和聚陰離子化合物路線的鈉電正極。六、多氟多（002407.SZ）多氟多成立于1999年12月，2010年5月18日在深圳證券交易所成功掛牌交易，產(chǎn)品涉及高性能無機氟化物、電子化學品、鋰離子電池及相關(guān)材料生產(chǎn)研發(fā)等領(lǐng)域，榮獲“國家科技進步二等獎”“全國先進基層黨組織”等榮譽稱號。鈉電已裝車測試。公司2022年已擁有層狀氧化物鈉電第一代產(chǎn)品，2023年將推出層狀氧化物鈉電第二代產(chǎn)品以及聚陰離子鈉電第一代產(chǎn)品。產(chǎn)能規(guī)劃方面，到2023年底，多氟多河南基地年產(chǎn)能有望達到1GWh，到2025年底廣西基地年產(chǎn)能有望達到5GWh。公司鈉離子電池在乘用車領(lǐng)域已經(jīng)完成兩家車企的冬標測試，2023年底電池包SOP；小儲能領(lǐng)域系統(tǒng)裝樣測試，預(yù)計2023年底SOP。七、中科海鈉專攻鈉離子電池，核心技術(shù)優(yōu)勢顯著。中科海鈉科技有限責任公司是一家專注于新一代儲能體系-鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn)的高新技術(shù)型企業(yè)。公司聚集國際領(lǐng)先的技術(shù)開發(fā)團隊，現(xiàn)擁有以中國科學院物理研究所陳立泉院士，胡勇勝研究員為技術(shù)帶頭人的研究開發(fā)團隊。企業(yè)擁有多項鈉離子電池核心專利，是國際領(lǐng)先的擁有鈉離子電池核心專利與技術(shù)的電池企業(yè)。行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)跑者，首次實現(xiàn)鈉電裝車。2023年2月23日，發(fā)布了三款極具競爭力的鈉離子電池電芯（采用銅基層狀和煤基無定形碳技術(shù)），進一步拉近了與磷酸鐵鋰電池的性能差距。與汽車企業(yè)江淮集團合作，在江淮的主力車型思皓EX10花仙子上首次實現(xiàn)了鈉離子電池在樣車上的裝車，實現(xiàn)了鈉離子電池從0到1的里程碑式的正式裝車。八、美聯(lián)新材（300586.SZ）美聯(lián)新材成立于2000年6月，主營產(chǎn)品包括色母粒、三聚氯氰、電池濕法隔膜(基膜和涂覆膜)和熔噴無紡布。公司是國內(nèi)色母粒行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，是國內(nèi)數(shù)量不多的能同時批量化生產(chǎn)白色、黑色、彩色母粒和功能母粒的企業(yè)里面的一份子，現(xiàn)有色母粒年產(chǎn)能約9萬噸，擁有國際先進的高智能全自動塑料色母粒生產(chǎn)線。產(chǎn)品達到全球先進水平；子公司營創(chuàng)三征是現(xiàn)階段國內(nèi)乃至全世界三聚氯氰支柱行業(yè)。氰化物優(yōu)勢切入鈉電，持續(xù)推進普魯士藍類路線。美聯(lián)新材擁有普魯士藍原料氰化鈉壁壘，普魯士藍正極材料50噸中試生產(chǎn)線已投產(chǎn)，公司與七彩化學合作投資25億建設(shè)18萬噸普魯士藍產(chǎn)線。近期與七彩化學官宣擬增資星空鈉電，形成了普魯士藍路線的產(chǎn)業(yè)閉環(huán)，大大推進了普魯士藍類路線的產(chǎn)業(yè)化進程。九、容百科技（688005.SH）寧波容百新能源科技股份有限公司是一家高科技新能源材料行業(yè)的跨國型集團公司，專業(yè)從事鋰電池正極材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。公司已同寧德時代、比亞迪、LG化學、天津力神、孚能科技等客戶建立了長期合作關(guān)系，為該等國內(nèi)外主流動力電池廠商的前沿高能量密度產(chǎn)品，配套提供產(chǎn)品性能穩(wěn)定、制備技術(shù)成熟的三元正極材料，產(chǎn)品技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。鈉電正極技術(shù)沉淀多年，技術(shù)領(lǐng)先。公司在層狀氧化物技術(shù)路線上有領(lǐng)先優(yōu)勢，其它兩種技術(shù)路線也有比較深的研究水平。容百科技在去年完成產(chǎn)品研發(fā)，今年上半年累計實現(xiàn)近百噸級出貨。今年上半年公司成功開發(fā)高電壓、高壓實層狀氧化物鈉電正極產(chǎn)品，目前已在終端有示范應(yīng)用。公司鈉電正極進度符合預(yù)期，已完成部分客戶審核。十、貝特瑞（835185.BJ）貝特瑞新材料集團股份有限公司成立于