未知：2021新能源车子电池前沿技术钠离子发展分析报告（42页）.pdf

1、2021新能源车前沿技术钠离子电池发展分析报告核心观点 钠电池现状：1）钠离子电池原理与锂离子电池一致，均为摇椅式二次电池；2）钠离子基础研究始于20世纪70年代，发展中遇到了较多问题；3）锂资源紧张局势凸显，钠离子电池研究开始受重视；4）已有多家厂商布局钠电池。钠电池与锂电池的比较：1）能量密度与磷铁电池差异小：其电芯单体能量密度可达160Wh/kg，已接近铁锂的水平；2）快充性能优：钠离子相对锂离子斯托克斯直径更小，相同浓度的钠盐电解液比锂盐电解液离子电导率更高，第一电离能更小，常温下充电15分钟电量可达80%以上；3）低温性能好：在-20C低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率；4）安

2、全性好：热失控过程中容易钝化失活，热稳定性远超国家强标的安全要求；5）成本较低：钠的地壳丰度（2.6%）远高于锂（0.0065%），其价格更低，目前电池级碳酸锂的价格已上涨至约9万元/吨，钠离子电池成本优势明显。钠电池结构变化：1)正极材料：可能采用普鲁士白或者层状氧化物路线，核心在于体相结构的电荷重排和材料表面改性设计；2）负极材料：进展比较快的是碳基材料，采用改性硬碳，克容量350mAh/g，整体性能指标与石墨相当；3）电解液：采用新型的电解液，主盐从六氟磷酸 锂变成六氟磷酸钠；4）负极集流体：可以从铜箔变为铝箔；5）隔膜：保持原先产品。钠电池推荐标的：宁德时代在钠电池技术突破，技术优势明

3、显，继续保持推荐。现阶段钠离子电池技术发展仍处于早期阶段，与下游适配的电池材料体系尚未定型，预计实现量产还需要至少18个月，宁德时代的入局会加速推动钠电池产业化进程和成本快速下降。风险提示：1）钠电池产业化进度不及预期；2）新能源车销量不及预期；3）技术路线革新。目录钠电池介绍钠电池与锂电池的比较钠电池工艺及材料钠电池产业链分析资料来源：Electronicsweekly，钠离子电池原理与锂离子电池一致 钠离子电池是摇椅式二次电池，与锂离子电池原理一致。钠和锂属同一主族元素，在电池工作中均表现出相似的“摇椅式”电化学充放电行为。钠离子电池在充电过程中，钠离子从阴极脱出并嵌入阳极，同时电子通过外

4、部电路，嵌入阳极的钠离子越多，充电容量越高；放电时，发生相 反的过程，回到正极的钠离子越多，放电容量越高。与锂离子电池内部结构一致，钠离子置换锂离子。与锂电池一样，钠电池主要由正极、负极、集流体、电解液和隔膜组成。由于钠离子的半径比较大，因此阴阳极材料优先选择规律的层状结构，通过层间距的设计是钠电池性能表现的关键参数。图表：钠电池工作原理资料来源：整理钠电池发展历时五十多年，国内外没有明显差距 钠离子和锂离子电池研究均起始于20世纪70年代，由于储能需求日益增长，低成本储能电池技术的需求愈发紧迫，钠离子电池研究在近十年内突飞猛进。图表：钠离子电池发展历程中科院在2010年开始研发钠离子电池，是

5、国内早涉及该领域的组织机构最早出现钠离子电池相关研究交大发布国家首台 钠离子电池储能系 统宁德时代7月发布钠电池，加速产业化全球首家钠离子电池公司，英国Faradion公司成立中科院发布软包电池示范国内主要研发钠离子电池的公司中科海钠成立首座100kWh钠电池储能示范发布中科海钠发布第一辆钠离子电动车示范2021年2019年2018年2017年2015年2015年2011年2010年20世纪70年代资料来源：CNESA，早期：钠离子基础研究始于20世纪70年代，主要用于储能场景 20世纪70年代末期，人们对钠离子电池和锂离子电池几乎同时开展研究工作，但由于受到当时研究条件的限制以及锂离子电池的

6、浓厚兴趣使 得钠离子电池在早期研究处于缓慢和停滞状态，早期钠离子电池研究主要集中在钠硫电池。钠硫电池最早由在美国福特公司工作的Kummer和 Weber于1966年提出，早期的研究主要集中在电动汽车的应用上。早期钠硫电池以其低成本和能量密度的明显优势，在大规模储能系统方面得到了广泛的研究和应用。钠硫电池仍面临循环过程中容量衰减快、可逆容量低的关键挑战。这些问题是由在充电/放电过程中形成的硫和含硫物质的低电子电导率引起的。同时，不可避免地溶解的可溶性多硫化物严重穿梭于负极，参与氧化还原反应，在负极表面形成不溶性硫化物，导致库伦效率低和活性物质损失，这些问题都阻碍了钠硫电池的进一步发展。图表：20