架橋觀點 || 鈉離子電池:步入產業化元年,打開廣闊下游市場

2023-04-25 16:28 架橋資本

架橋觀點


鈉離子電池產業化前景明確。目前鈉電技術路線無實質性量產障礙,且具備明顯的經濟性與差異化的性能優勢,同時承襲鋰電研發經驗與部分產線,鈉離子電池有望迎來快速發展機遇。其中,低成本、穩定的正負極材料、電解液及添加劑是我們關注的重點。


雖然當前鈉電面臨碳酸鋰降價壓力,但我們對鈉電降本潛力以及性能的差異化優勢進行謹慎評估后認為,碳酸鋰價格下行不會改變鈉電的產業化趨勢。


(本報告數據為走訪調研及公開渠道整理分析得出,報告所呈觀點僅供參考,不構成投資推薦或操作建議。如有謬誤,歡迎交流討論。)


摘要


鈉電具有明顯的成本優勢和差異化的性能,有望成為鋰電的有效補充。理想狀態下,鈉電成本可下降至0.25元/Wh,而當前鋰電綜合成本約為0.65-1.2元/Wh,鈉電具有明顯的經濟性。同時,鈉電在低溫性能、安全性、倍率性能等部分指標具備優勢,將在一些場景成為鋰電的重要補充。且鈉電產線與鋰電重合度高,鋰電經驗將有助于加速鈉電產業化。


多場景應用廣闊,加速鈉電產業化發展。鈉電適用于廣闊的下游場景:層狀氧化物正極鈉電能量密度高,可應用于中端電動汽車、電動兩輪車等。聚陰離子正極鈉電具有成本低、循環壽命長等優勢,可應用于戶外充電寶、儲能電站、基站備用電源等。動力、消費、儲能等多元化的應用場景使得其市場前景非常廣闊。


我們將重點關注正極、負極、電解液及添加劑。鈉電量產核心在于找到低成本的、穩定的正負極材料。正極材料將直接影響電池能量密度、循環壽命以及安全性能等;負極材料主要為硬碳材料,其原材料還存在成本較高、來源不穩定,地域差異性等問題;同時,電解液和添加劑也是提高鈉離子電池性能的關鍵材料。因此,正負極材料、電解液及添加劑是我們關注的重點。


風險提示:

1. 鈉離子電池產業化進展不及預期。

2. 碳酸鋰價格下行,導致行業對鈉離子熱情降低。


正文


Part 1 鈉電產業概述


行業發展歷程:歷經40余年發展,鈉電已有充分的學術研究,技術成熟度高


鈉和鋰離子電池的研究幾乎同時起步。而鈉離子電池一直沒有特別合適的負極材料。而直到2000年,低電壓、高容量硬碳材料的發現克服了負極發展瓶頸,帶來室溫鈉離子電池商業化的可能性。在 2000—2010 年間,鈉離子電池的研究速度較為平緩,主要集中在少數幾個實驗團隊。


2010年后,鈉離子電池研究進入了快速發展期,新的材料體系不斷涌現,并逐步嘗試產業化。隨著3C類電子產品、電動車以及儲能等終端應用的快速發展,二次電池的能量密度不再是唯一追求指標。鋰、鈷資源供給逐漸吃緊,鋰電成本上升。自2010年起,鈉離子電池以其低成本潛力價值,重新獲得眾多研究機構的青睞。


當前,鈉電的技術路線已經確定;鈉電工程控制比鋰電略微復雜,但不構成實質性障礙。



行業發展驅動力:性能差異化、性價比、鋰資源約束驅動鈉電量產


鈉離子電池性能略低于磷酸鐵鋰電池,但成本有明顯優勢


與鉛酸電池對比,鈉離子電池循環壽命、能量密度等遠優于鉛酸電池,同時成本上也具有優勢。碳酸鋰漲價后,鋰電池對于鉛酸的替代變得困難。鈉離子電池有望成為該領域的有力競爭者。

鈉電與其他材料體系電池對比



與鋰電對比,鈉電具有明顯的經濟性,理想狀態下鈉電成本可下降至0.25元/Wh,而當前鋰電綜合成本約為0.65-1.2元/Wh。


我們拆解了三元、磷酸鐵鋰,六氟磷酸鋰和電解液、六氟磷酸鈉的物料與工藝成本,從而測算出對應的鈉電主材量產價格。目前高于1元/Wh,規?;笥型陀?.5元/Wh,鈉電遠期成本有望降至0.25元/Wh。

鈉電與鋰電成本拆解對比


鈉電具有差異化的性能優勢,將在一些場景成為鋰電的重要補充


從性能上看,鈉電在低溫性能、安全性、倍率性能等指標相比鋰電具有優勢,在部分場景下可以與鋰電形成互補關系。例如我國北方冬季場景寒冷天氣下,鈉電動力電池將比磷酸鐵鋰動力電池具有更好的適配性。

鈉電與鋰電性能對比


鋰價上漲、鋰礦資源受制于人是國內鈉電池產業化的重要驅動因素

隨著碳酸鋰價格持續上探,從4.3萬元/噸上漲突破60萬元/噸,目前價格仍在40萬元/噸左右。碳酸鋰漲價帶來電芯成本上漲約0.26元/Wh,使電芯承受較大成本壓力。而鈉電在量產后期成本僅為0.25元/Wh,碳酸鋰價格上漲推動產業給予鈉電更多關注。


另一方面,從資源稟賦上看,鋰資源的供給格局集中在澳洲及南美洲,澳洲+南美鋰礦2020年供給占比約79%,中國鋰資源占比較小,缺乏高品質鋰礦,導致國內鋰資源80-90%依賴進口。鋰資源的短缺也將驅動鈉電的推廣。


全球鋰資源探明量和可開發儲量的空間分布(2021年)




量產可行性:鈉電結構與主材選擇承襲鋰電,且產線與鋰電高度重合,量產前景明確

鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池完全相同。即在一定的電勢下,堿金屬離子在宿主材料中的可逆脫出和嵌入,整個電池的充放電循環過程就是堿金屬離子在正負極之間的往返定向遷移過程。與鋰電池結構一樣,鈉電池內部構件主要包括活性材料和非活性材料?;钚圆牧习ㄕ龢O、負極、電解質,活性物質相比于鋰電有較大的變化。非活性材料包括隔膜、集流體、導電劑、粘接劑,可參考借鑒鋰電行業的成功經驗。

鈉電充放電原理


鈉電產線與鋰電重合度高,借鑒鋰電經驗將加速鈉電產業化。目前多家產業鏈上下游正在緊鑼密鼓的研發當中。由于鈉電鋰電相似度非常高,鈉電可借鑒鋰電經驗,其產業化前景非常明確。同時,鈉電兼容現有鋰電產線,傳統鋰電公司有足夠的動力推動鈉電量產。


Part 2 鈉電產業鏈分析

產業鏈構成

與鋰電池相似,鈉離子電池產業鏈涵蓋上、中、下游三個部分。上游為主材前驅體、原材料、其他配方組分等,中游為正極、負極、電解液、隔膜等關鍵材料及電芯,下游為動力及儲能場景。

鈉離子電池產業鏈


正極材料:正極可選材料路徑較多,分別對應不同的應用場景。目前主流的鈉離子正極材料可分為過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍及其類似物。其中層狀氧化物具有比容量高、壓實密度高等優點,是最主流的方向。

鈉電正極材料技術路線

(表格數據均來自公開信息,已隱去公司名稱,不構成投資推薦或操作建議)



Part 3 架橋觀點


架橋資本在鈉電領域布局包括容百科技、華鈉新材等。架橋資本團隊認為:“鈉離子電池處于起步階段,未來進步空間很大。隨著產業的發展,鈉離子電池循環壽命及能量密度會逐步提升,其將復制鋰電發展路徑。但是鑒于降本進度、產業鏈培養、技術缺陷改進、產品穩定性驗證等多種因素,我們預計鈉離子電池實現規?;l展將在2025年前后。未來,我們將持續關注低成本、穩定的正負極材料、電解液及添加劑,解決鈉離子電池產業化難題?!?/span>



風險提示

1. 鈉離子電池產業化進展不及預期

2. 碳酸鋰價格下行,導致行業對鈉離子熱情降低。




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