（陈诉出品方/分析师：光大证券 王招华）

1、钠电池循环寿命和能量密度存在劣势，但资本上风使其更有经济性

1.1、钠离子电池简介

钠离子电池，是一种二次电池，告急依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似，两者都被称为“摇椅式”电池。

钠离子电池的告急构成为正极、负极、隔膜、电解液和集流体。正负极之间通过隔膜隔开防止短路，电解液浸润正负极作为离子流畅的介质，集流体起到网络和传输电子的作用。

充电时，Na+从正极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态。放电过程则与之相反，Na+从负极脱出，经过电解液穿过隔膜重新嵌入到正极质料中，使正极规复到富钠态。

为保持电荷平衡，充放电过程中有雷同数目的电子经外电路通报，与 Na+一起在正负极间迁 移，使正负极发生氧化和还原反应。钠离子电池工作原理与锂离子根本雷同，这也给钠电池的财产化打下精良根本。

1.2、 钠离子电池上风及性能

钠与锂同属于碱金属元素，在物理及化学性能方面具有相似的部分，两者都可以作为电池金属离子的载体。比年来随着锂离子电池的大规模应用，锂资源进入供不应求的供需格局。

停止2022年 7 月 29 日，电池级碳酸锂代价 47.0 万元/吨，较2021年初提拔 8.3 倍。2022年 6 月中国新能源汽车产量 59 万辆，排泄率达 23.6%。

自 2022 年 2 月起，国内电动车产量排泄率始终维持在 20%以上。

根据光大证券《锂钴稀土景心胸高位震荡，新型电化学体系孕育气愤———能源金属 2022 年中期投资战略》的观点，锂行业 2022-2023 年仍处于供应偏紧状态，不清除 2022 年下半年锂价重回 50 万元/吨以上的大概性。

而钠资源在地壳中元素丰度较高，资本更低，停止 2022 年 7 月 29 日，碳酸钠代价仅为 2782 元/吨

从电池性能角度来看，钠离子电池也同样精良。

2022 年 5 月 10 日电池行业龙头宁德期间在互动平台体现，公司于 2021 年发布钠离子电池，其电芯单体能量密度高达 160Wh/kg，常温下充电 15 分钟，电量可达 80%以上，在 -20%℃低温环境中，也拥有 90%以上的放电保持率，体系集成服从可达 80% 以上。

公司正致力于推进钠离子电池在 2023 年实现财产化。钠离子电池的技能可行性可以从以下几方面思量。

（1）钠资源储量丰富，分布匀称，资本低廉，足以支持电化学储能的一连发展。

（2）与锂离子电池工作原理相似，生产装备大多兼容，短期或恒久装备和工艺投入少，利于资本控制。

（3）钠离子电池正极和负极的集流体都可使用自制的铝箔，可进一步低沉电池体系资本。

（4）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本事；同时，钠离子的斯托克斯直径比锂离子的小，雷同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率；更高的离子扩散本事和更高的离子电导率意味着钠离子电池的倍率性能更好，功率输出和担当本事更强，已公开的钠离子电池具备 3 C及以上充放电倍率，在规模储能调频时应用时，可以得到很好的应用。

（5）根据如今开端的高低温测试效果，钠离子电池高低温性能更优秀，在-40 ℃低温下可以放出 70%以上容量，高温 80 ℃可以循环充放使用，这将在储能体系层面低沉空调体系的功率配额，也可以低沉温度控制体系的在线时间，进而低沉储能体系的一次投入资本和运行资本。

根据 2020 年 3 月容晓晖发布的文献《从根本研究到工程化探索》，锂电池质料资本为 0.43 元/Wh，钠离子电池质料资本为 0.29 元/Wh，较锂电池资本低 32.6%。2020 年 3 月碳酸锂市场均价为 5.03 万元/吨；碳酸钠市场均价为 1481元/吨。

2022 年 7 月 29 日，碳酸锂代价为 47.0 万元/吨，则对应锂离子电池质料资本上升为 0.77 元/Wh；碳酸钠市场均价为 2782 元/吨，单吨仅上涨近 1301 元，远小于碳酸锂的涨价幅度。

固然钠电池焦点的能量密度及循环寿命指标均弱于锂电池，但其资本上风仍使其在储能等卑鄙应用场景具有较高经济性。

根据 2022 年 6 月胡勇胜等《钠离子电池储能技能及经济性分析》一文中的结论，以铅蓄电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池和钠离子电池储能为例，接纳模子盘算各类电池在调峰应用场景下的全生命周期度电资本，在计及电力消耗的环境下，钠电池的度电资本上限分别较铅 蓄电池、磷酸铁锂电池以及三元锂电池低 52.2%，32.4%，54.3%。

2、钠离子电池正负极质料分析

2.1、钠离子电池资本总览

根据中科海钠官网数据，若按照15万元/吨的碳酸锂代价以及2000元/吨的碳酸钠代价，钠离子电池质料资本相较锂离子电池低沉 30%-40%。

钠电池质料资本分布更为分散，此中正极质料的资本占比从锂电池的43%降落为26%。

钠电池的正极质料、负极质料、电解液体系与锂电池均有较大差异，而集流体环节钠电池对铝箔需求量有较大动员，原先锂电池负极使用铜箔仅正极使用铝箔，而钠电池正负极都可以使用铝箔。

2.2、 正极质料

正极和负极质料影响着钠离子电池的能量密度、功率密度、循环寿命、安全性等关键性能指标，对电池性能至关告急。

和锂离子电池正极技能蹊径根本确定差异，如今钠离子电池干系的正极质料超 100 种，技能蹊径尚处于演进中。

根据身分，主流钠离子电池正极质料可分为层状金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类化合物体系。

层状金属氧化物通式为 NaxTMO2(TM 指过渡金属，以资源较为丰富的锰和铁最为广泛)，如今工艺成熟资本较低，和三元锂电池在工艺方面有肯定的共通性，拥有精良的财产化根本。

常见层状氧化物质料结构如上图，在该结构中过渡金属元素 TM 和四周 6 个 氧原子成键形成 TMO6八面体，这些八面体通过共棱相互毗连，钠离子处于过渡金属的层与层之间，形成 NaO2层，NaO2层与 TMO6上下瓜代排布。

根据 Na+ 与 O 的堆积方式，学者们将其分为 O3，P3，O2，P2 等差异范例，此中 O 代表 占据八面体位置，P 代表占据三棱柱位置。

下图是两种常见层状氧化物的充放电电压曲线图，层状氧化物拥有高可逆容量、轻易制备的亮点，同时也面对由于层状氧化物结构稳固性差而大概导致的循环性低沉的题目。

聚阴离子化合物的构成可用通式 NaxMy[(TOm) n- ]z （M 为过渡金属离子；T 为 P、S、V 等元素），是由钠、过渡金属以及阴离子构成，此中过渡金属告急有铁、钒、钴等。

以典范聚阴离子正极质料 Na3V2(PO4)3为例，3 个 PO4四周体和 2 个 VO6八面体通过共用氧原子举行毗连，成为聚阴离子体 V2(PO4)3，此中存在两类差异氧环境的 Na +位于该晶体的安定或通道之中。

Na +在聚阴离子中有三种大概存在的迁移路径：第一种是 Na +在两个 PO4四 面体之间的间隙沿 x 方向迁移；第二种机制中 Na +沿 y 方向穿过 PO4四周体和 VO6 八面体间隙；第三种机制 Na +是通过八面体曲折进入相邻的 PO4 四周体和 VO6八面体通道。

由于聚阴离子对质料的氧化还原电对具有可调的诱导效应，易于成为高电位正极质料。

别的由于聚阴离子化合物中阴离子结构单位通过强共价键形成三维网格结构，稳固性好，循环性能和安全性能精良。

但是这种结构中较大的分子质量拖累了质料比容量与导电性的进一步提拔，且质料尚有肯定的钒，肯定程度上进步了资本。常见的聚阴离子质料充放电电压曲线如下图所示，可以看出聚阴离子质料的曲线平缓，电压平台精良。

普鲁士蓝类化合物的晶体结构是由过渡金属 M 及 Fe 元素分别与 CN-中 的 N 和 C 相连而形成的独特三维开放框架结构。

其结构通式为 NaxM[Fe(CN6)]1-y△y·zH2O，此中 M 代表铁、钴、镍、锰等过渡金属元素，△代表 Fe(CN6)缺陷。

普鲁士蓝类化合物独特的开放框架和三维大孔道结构特殊得当钠离子的迁移和储存，其也由于资本低廉、质料丰富、理论容量高等上风受到关注。

下图是常见普鲁士蓝质料的充放电曲线图，图中体现质料工作电压在 3v 左右，曲线平缓，容量优秀。

普鲁士蓝的缺陷告急在于制备工艺的困难，由于结晶水的产生将会影响普鲁士蓝作为电池正极的性能，以是怎样去除结晶水以及防备结晶水的产生是普鲁士蓝的告急困难。

从如今的研究来看，仍然须要完全没有水分的制备环境，这为普鲁士蓝质料的财产化造成了较大的阻力。国内的正极质料由于财产体系在贸易化初期，竞争格局还需继承跟踪，干系龙头企业仍然具有先发上风。

如今三大类正极质料均有企业结构，从如今的研发环境来看，层状氧化物成为主流的大概性较高，它结构稳固性较差循环性能不佳的缺点有望随着大批量实行举行得到灵敏改善。

层状氧化物是如今最成熟的正极质料，制备工艺工序也与三元质料有肯定共通之处，包罗前驱体以及固相化合成技能。

从各公司专利看，钠电池的锰源包罗硫酸锰、二氧化锰、乙酸锰，草酸锰，氯化锰等多种情势。

2.3、负极质料

由于钠离子的原子半径较锂离子而言更大，钠离子无法在石墨负极质料处举行高服从的脱嵌，因此探求符合的储钠负极质料至关告急。

钠离子电池负极质料告急有无定形碳类、合金类、过渡金属氧化物等。此中合金类容量较高但循环性能和倍率性能不佳；过渡金属氧化物容量较低；无定形碳可逆容量和循环性能优 良，控制资本后有望实现贸易化。

无定形碳质料告急分为硬碳和软碳两种。

硬碳质料克容量高，但资本高昂；软碳质料克容量低，但可以无烟煤作为前驱体，具有性价比上风，无烟煤可到达150-300Ah/元，高于其他前驱体。

硬碳是一种纵然在2500℃高温以上也难以石墨化的碳，因其高呆板硬度而得名。

对钠离子电池来说，硬碳是比力抱负的一种质料，在高温碳化的状态下硬碳中的石墨域出现出许多纳米孔，为钠离子在硬碳中的嵌入提供了更多空间。

硬炭的前驱体多种多样，包罗生物质（木质素、木料、果壳、淀粉）、化石燃料（沥青、煤炭）、高分子（酚醛树脂）。

树脂基硬碳资本高昂，生物质硬碳产能率较低仅 20%-30%。别的，硬碳质料较低的首周库伦服从也是财产化的告急阻力之一。

软碳是一种可以在 2500℃以上的高温下轻易石墨化的无定形碳，其结构中含有石墨微晶无规则堆垛架构而成的孔道结构，具备容纳钠离子的功能，因此可以作为钠离子电池负极质料。

相比于硬碳质料，软碳质料具备更高的电子导电性和倍率性能，以及较低廉的资本。软碳质料的缺陷在于高温下轻易石墨化，层间距会随碳化温度升高而渐渐减小，令孔道结构塌陷而导致储钠性能显着低沉。

而碳化温度较低无法使其发挥电子导电性上风，且结构不稳固，不可逆容量大。

中国科学院物理研究所接纳无烟煤作为前驱体，通过简单的粉碎和一步碳化得到一种具有优秀储钠性能的碳负极质料。裂解无烟煤得到的软碳质料，在 1600°C 以下仍具有较高的无序度，产碳率高达 90%，储钠容量到达 220mAh/g，循环稳固性优秀，性能优于来自于沥青的软碳质料。

别的，根据北京化工大学徐斌在《钠离子电池硬碳负极质料的结构调控》中提及，将无烟煤通过浓硫酸氧化处置惩罚，在无烟煤分子外貌引入更多的含氧官能团，进步与蔗糖的交联活性，构筑异质结构，其电化学性能克容量可到达 325mAH/g，首效 84.5%。

除了中科海钠之外，如今国内有对钠离子电池负极举行结构的企业告急还是以锂电池负极企业为主，且技能蹊径也根本上是硬碳负极。

2.4、电解液

除了电池正负极以外，电解液也是电池中不可获取的告急构成部分。

由于电池正负极相互绝缘，没有电解液就不能形成电流回路，电解液在正负极之间起到离子传导的作用，是电池得到高电压、高能量密度的包管。如今电解液在体系中除了要起到离子传导的作用之外，也有学者正在举行使用电解液改性、补钠、改善电池界面的研究。

如前所述，作为载流子，钠离子与锂离子具有较高的化学相似性，因此钠离子电池的电解液溶剂体系也与锂离子电池较为雷同，以液体电解质为主流；

而在液体电解质中，水系电解液虽有低资本、环境友爱的上风，但由于其较为有限的电化学窗口，在大能量密度和高功率密度条件下应用受限；

与之相比，有机电解液可以通过选用差异的溶剂、控制钠盐浓度来提拔其电化学窗口，如今美国的 Natron Energy 公司选用水系电解液，其他部分钠电池代表企业接纳有机电解液体系。

在溶质选择方面以钠盐为主，分为无机钠盐与有机钠盐。

无机钠盐有六氟磷酸钠、高磷酸钠等；有机钠盐包罗氟磺酸类钠盐、氟磺酰亚胺类钠盐等。如今六氟磷酸钠为更多企业青睐的选择，也是最有渴望实现财产化应用的钠盐，六氟磷酸钠拥有精良的稳固性，代价也相对自制，制备工艺也与锂离子电池中使用的六氟磷酸锂雷同。

2.5、集流体质料——铝箔

前文提到过，钠离子电池的资本上风的因素除了钠元素本身相对锂元素的资本因素之外，尚有集流体质料的选择上风方面。

由于铝制集流体在低电位下易与锂发生合金化反应，从而影响电池的团体性能，锂电池负极只能使用铜箔；而钠电池则可以在正极负极都使用铝箔。

根据鑫锣咨询，当前每 GWh 三元电池须要电池铝箔 300-450 吨，每 GWh 磷酸铁锂电池须要电池铝箔 400-600 吨。由于钠电池正负极集流体均接纳铝箔，且负极集流体对铝箔的需求量高于正极，每 GWh 钠电池须要铝箔 700-1000 吨，用量是锂电池的 2 倍以上。

由于电池铝箔相较于平凡铝箔技能壁垒深厚，国内结构较早的企业具备先发上风。2020 年行业会合度较高，CR3 到达 78%。

受益于锂电池、钠电池对电池铝箔需求的拉动+电池铝箔高毛利的特性，国内包罗鼎胜新材、南山铝业、东阳光、万顺新材等均开始结构或扩产电池铝箔。

3、弹性测算

钠电池的正极质料、负极质料以及电解液体系与锂电区别较大，但上市公司重合度高。

由于部分公司未披露实际钠电池干系业务规划数据，我们用 1GWh 钠电池需求测算对各个上市公司的拉动以及对行业的拉动。

假设各个上市公司能完成 1GWh 钠电池以及对应供应质料的产线并产生收入，对标 2023 年 WIND 同等预期对应行业的市销率，根据厘革市值的比例举行排序，优先看好电池板块，其他板块的次序为锰＞铝箔＞电解液＞正极＞负极。

按照1GWh钠电池对告急原质料的拉动量占2021年该品种国内产量的比例排序，钠电池对行业拉动的弹性次序为电池铝箔＞电池＞锰＞负极质料＞电解液＞正极质料＞碳酸钠＞无烟煤。

4、行业公司

基于钠离子电池对上游原质料的拉动，正极质料、负极质料、电解液以及集流体铝箔质料为大概的受益方：华阳股份，发起关注红星发展、中钢天源、湘潭电化、万顺新材、壮盛新材、振华新材。

4.1、华阳股份：从无烟煤龙头到钠电池龙头

2022 年第一季度，华阳股份实现业务收入 89.98 亿元，同比淘汰 16.48%；归母净利润 13.02 亿元，同比增长 181.73%；扣非归母净利润 12.98 亿元，同比增长 189.55%。

公司为国内无烟煤产量最大的上市公司：无烟煤为国内稀缺煤炭品种，2016 年国内无烟煤储量仅占天下煤炭总储量的 13%。2021 年天下无烟煤产量最大的省份是山西，产量到达 2.26 亿吨，占天下的 64%；产量最大的上市公司为华阳股份，2021 年公司煤炭产量到达 4610 万吨。

公司和钠离子电池龙头中科海钠精密互助：公司与中科海钠上风互补，对其权益持股比例为 7.75%。公司主营产物无烟煤同时也是优质的钠电池负极质料质料，通过裂解无烟煤得到的碳质料储钠容量高、循环稳固性好、资本低。当前中科海钠接纳 Cu 下层状氧化物正极和无定形碳负极蹊径，产物性能处于行业领先。

风险提示：煤炭代价下滑，钠离子电池结构进度不及预期等。

4.2、 红星发展：高纯硫酸锰，可受钠、锂电池双重拉动

2022 年第一季度，红星发展实现业务收入 5.95 亿元，同比增长 56.06%；归母净利润 0.83 亿元，同比增长 553.10%；扣非归母净利润 0.82 亿元，同比增长 668.02%。

高纯硫酸锰龙头企业：硫酸锰如今为钠电池的锰源之一，未来有望受锂电池和钠电池的双重需求拉动。公司电子化学质料行业产物告急涉及电解二氧化锰和高纯硫酸锰产物，比年来，受一次电池和二次电池行业的快速发展动员，电解二氧化锰和高纯硫酸锰产物需求有所增长。

2021 年度，高纯硫酸锰产物受三元电池财产动员，三元前驱体需求较为茂盛。子公司大龙锰业扩建 3 万吨/年高纯硫酸锰项目完成了试运转验收。2021 年大龙锰业共生产高纯硫酸锰 1.99 万吨，同 比增长 0.83 万吨。

未来大龙锰业高纯硫酸锰产物在产物风致、稳固性等方面有独特的竞争上风，与卑鄙三元前驱体部分主流客户创建了恒久稳固的互助关系。

风险提示：公司产能开释低于预期；疫情超预期影响需求；焦点技能泄漏风险；财产政策厘革风险。

4.3、中钢天源：环球告急的高纯四氧化三锰制造商之一

2022 年第一季度，中钢天源实现业务收入 6.91 亿元，同比增长 43.73%；归母净利润 0.62 亿元，同比增长 122.18%；扣非归母净利润 0.45 亿元，同比增长 145.12%。

四氧化三锰龙头企业：停止 2021 年底公司拥有 55,000 吨四氧化三锰（此中：电子级四氧化三锰 50,000 吨，电池级四氧化三锰 5000 吨）生产本事，是环球告急的高纯四氧化三锰生产企业。到 2025 年，公司电子级四氧化三锰和电池级四氧化三锰筹划在原有根本上各新增 10,000 吨产能。

风险提示：磁材卑鄙需求增速不及预期、检测业务拓展不及预期、原质料代价颠簸风险等。

4.4、湘潭电化：两大生产基地，产物范例齐备

2022 年第一季度，湘潭电化实现业务收入 4.37 亿元，同比增长 27.70%；归母净利润 1.41 亿元，同比增长 633.97%；扣非归母净利润 1.38 亿元，同比增长 644.04%。

电解二氧化锰稳固公司根本盘：公司拥有湖南湘潭和广西靖西两大生产基地，停止 2021 年电解二氧化锰年产能 12.2 万吨，产物范例齐备，且差异产物型号可机动转换，根据市场厘革及时调解产物结构，以满足客户的各种需求。

在行业竞争日趋猛烈的形势下，较好地发挥了规模效应，市场占据率稳步进步。

风险提示：原质料代价超预期颠簸；正极质料技能蹊径的埋伏厘革。

4.5、万顺新材：电池箔一连拉动

2022 年第一季度，万顺新材实现业务收入 13.37 亿元，同比降落 5.07%； 归母净利润 0.54 亿元，同比增长 663.01%；扣非归母净利润 0.50 亿元，同比 增长 676.28%。

电池铝箔一连发力：2021 年公司电池铝箔实现销量 2,886 吨，同比增长 825%，电池正极箔卑鄙客户包罗宁德博发、优箔良才、瑞浦能源、湖州天丰等公司，电池软包箔卑鄙客户包罗精良新质料、锂盾新能源、江西明冠、紫江新质料、东尼电子等公司；2021 年电池铝箔坯料实现销量 2.3 万吨，同比增长 155%，卑鄙客户包罗力幕新质料、永杰新质料、常铝铝业、华北铝业等公司。

电池铝箔、电池铝箔坯料市场的进一步推广促进了公司铝加工产物结构优化升级。

钠电池财产化对电池箔的需求增长：江苏中基以包装铝箔为主，现有产能 8.3 万吨；安徽中基以电池铝箔为主，在建 7.2 万吨高精度电子铝箔生产项目中一期 4 万吨项目于客岁底开始投产，二期 3.2 万吨项目筹划来岁开始投产，别的正在安徽中基筹建年产 10 万吨动力及储能电池箔项目，项目全部建成后 2024 年将形成 25.5 万吨铝箔总产能。

风险提示：动力和储能电池装机量不及预期、铝箔加工费大幅下行、原质料代价短期内快速颠簸、斲丧铝箔需求降落。

4.6、鼎胜新材：电池铝箔龙头企业

2022 年第一季度，鼎胜新材实现业务收入 56.47 亿元，同比增长 65.82%；归母净利润 2.15 亿元，同比增长 387.45%；扣非归母净利润 1.92 亿元，同比增长 497.89%。

国内电池箔、空调箔龙头企业：2005 年前后，亲水涂层空调箔更换光箔成为空调热交换器的主流原质料，公司在镇江和杭州两地及时捉住市场时机，进入空调箔市场，灵敏发展成空调箔市场龙头；公司也已切入锂电池铝箔范畴，快速发展成为国内锂电池用铝箔龙头企业。乘着行业的东风，公司作为国内铝加工行业尤其是锂电池铝箔的龙头企业，如今已与宁德期间等主流电池厂告竣战略互助协议。

钠电池财产化对铝箔的进一步拉伸：由于钠电池正负极都可以使用铝箔，因此钠电池的财产化肯定会带来对铝箔的进一步需求增长。2022 年 7 月，定增不高出 27 亿元，召募资金用于建立年产 80 万吨电池箔及配套坯料项目。

风险提示：产能建立风险，卑鄙需求不及预期，产物代价颠簸风险。

4.7、振华新材：三元质料一连发力，钠电正极助力二次增长

2022 年第一季度，振华新材实现业务收入 25.79 亿元，同比增长 161.40%；归母净利润 3.42 亿元，同比增长 345.35%；扣非归母净利润 3.38 亿元，同比增长 352.29%。

公司三元质料如鱼得水：公司的三次烧结工艺有助于提拔质料分子结构稳固性等性能，可以改善镍含量不绝提拔对高镍三元正极质料结构稳固性、安全性和循环性能带来的负面影响，在超高镍、中镍低钴/无钴等的生产合成方面具有肯定上风。

公司钠电池正极先发上风：公司钠离子电池正极质料已吨级送样，基于公司在三元质料的生产工艺结构（三烧工艺），兼容钠离子电池正极质料生产的产出率更高（两烧工艺）。

风险提示：电动车销量不及预期，疫情影响超预期，钠离子电池结构进度不及预期等。

5、风险提示

卑鄙需求如国表里新能源汽车产量、储能、电动两轮自行车等范畴需求不及预期；

钠电池业务希望不及预期，初期推广资本较高；

干系政策调控风险，对于新进产物准入条件更为严苛；其他新型电化学体系更换品历程显着超预期。

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