>> 華安證券-基礎(chǔ)化工行業(yè)鈉電池材料系列之二：正極材料量產(chǎn)在即，三大線路齊頭并進-221128
| 上傳日期： |
2022/11/28 |
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| 格式： |
pdf 共44頁 |
來源： |
華安證券 |
| 評級： |
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作者： |
王強峰 |
| 行業(yè)名稱： |
化工 |
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鈉電池從0到1，正極材料2026年需求有望超30萬噸
2026年全球鈉電池正極材料需求有望超過30萬噸。由于鈉離子電池不斷實現(xiàn)技術(shù)突破，綜合性能不斷提升，疊加碳酸鋰價格處于高位，鈉離子電池成本優(yōu)勢凸顯，其產(chǎn)業(yè)化進程正在加速推進，2023年有望成為鈉離子電池放量的元年。我們預(yù)計2026年全球鈉離子電池需求將達到123.7GWh，正極材料作為鈉電池核心材料之一，成本占比高達26%，2026年全球需求有望超30萬噸，未來三年復(fù)合增速超200%。
鈉電池正極材料層狀氧化物路線有望率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。材料選擇方面，鈉離子電池正極材料路徑多樣，主要包括層狀氧化物、普魯士藍類和聚陰離子型化合物。其中，層狀氧化物材料憑借優(yōu)異的綜合性能以及與鋰電正極工藝設(shè)備的高兼容性有望率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，普魯士藍類化合物和聚陰離子化合物也有望實現(xiàn)技術(shù)突破，打開新的成長空間。
層狀氧化物：綜合性能優(yōu)異，產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)齊備
層狀氧化物正極材料綜合性能優(yōu)異，工藝與設(shè)備逐步成熟。性能方面，得益于層狀氧化物的特殊結(jié)構(gòu)，其克容量和壓實密度分別能達到100-170 mAh/g和3.0-4.0 cm3/g，優(yōu)于普魯士類化合物和聚陰離子化合物。工藝與設(shè)備方面，鈉電層狀正極與鋰電三元正極高度兼容，能借鑒鋰電池三元正極材料的發(fā)展經(jīng)驗，因此鈉電層狀正極的短板正在被不斷補齊，具備大規(guī)模應(yīng)用基礎(chǔ)。
國內(nèi)多數(shù)企業(yè)開始布局層狀氧化體系正極材料。目前，全國主流企業(yè)均在加速布局鈉離子電池層狀氧化物正極材料，大部分企業(yè)已經(jīng)完成了從小試到中試的過程，預(yù)計在接下來的兩年將陸續(xù)有新增產(chǎn)能的建設(shè)與投產(chǎn)。成本方面，由于各企業(yè)選擇的層狀氧化物體系存在差異，元素摻雜也不盡相同，因此各企業(yè)的層狀正極成本差異較大。根據(jù)各企業(yè)公布的專利，結(jié)合當前主要原材料的市場價格，我們計算得出中科海納Na-Cu-Fe-Mn系層狀氧化物正極材料理論原材料成本最低僅1.83萬元/噸（按照分子式進行理論計算，不計損耗，不包括加工費用等），相比其他體系層狀氧化物正極和鋰離子電池三元正極具備成本優(yōu)勢，有望率先應(yīng)用。
普魯士藍類化合物：原材料充足，結(jié)晶水問題是關(guān)鍵
普魯士藍類化合物原料充足且具有成本優(yōu)勢。普魯士藍類化合物由于具有較大的金屬離子通道，可實現(xiàn)Na+的快速嵌入和脫嵌而不發(fā)生晶格畸變，可在室溫溫和條件下制備以及材料安全無毒和成本低等諸多優(yōu)點而被視為鈉離子電池正極材料的理想選項之一。性能方面，由于普魯士藍類化合物一般有兩個不同的氧化還原活性中心，因此普魯士藍類化合物在充放電過程中能實現(xiàn)2個Na+的可逆脫嵌，其理論充放電比容量可達到170mAh/g。成本方面，以寧德時代Na1.768Mn[Fe(CN)6]0.942·2.132H2O為例，根據(jù)當前主要原材料的市場價格，其理論原材料成本約1.50萬元/噸（按照分子式進行理論計算，不計損耗，不包括加工費用等，未考慮絡(luò)合劑檸檬酸），遠低于鋰電池磷酸鐵鋰和三元正極。原材料方面，普魯士藍上游原材料以氰化鈉和二價錳材料為主，這兩種原材料產(chǎn)能充足，為普魯士藍材料大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化提供保障。
普魯士藍類正極材料加速應(yīng)用開發(fā)，性能及穩(wěn)定性有望逐步提升。目前，普魯士藍正極材料面臨的主要問題是材料的結(jié)晶完整性問題和結(jié)晶水問題，以寧德時代為首的企業(yè)也在加速研究進度，通過改進工藝、元素摻雜、表面包覆等多種途徑助力普魯士藍類材料性能提升，未來行業(yè)有望加速發(fā)展。
聚陰離子化合物：釩系成本高，硫酸鹽系是未來重點發(fā)展方向含釩聚陰離子材料具有高能量密度、高功率密度、高穩(wěn)定性優(yōu)勢。
聚陰離子化合物種類多樣，高的氧化還原電位和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)賦予材料優(yōu)異的綜合性能，其中含釩聚陰離子材料（NVPF）結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異，具有能量密度高、功率密度高、穩(wěn)定性好等潛在優(yōu)點，是目前性能最接近實際應(yīng)用的聚陰離子材料。但是，與其他聚陰離子材料一樣，含釩聚陰離子材料的電子導電率極低，僅僅10？12 S/cm。未經(jīng)修飾的NVPF材料即使在低電流密度下仍然難以獲得高比容量，同時，由于制備方法不當?shù)葞淼捏w相電子和離子傳遞阻力較大等缺陷，限制了材料的實際比容量、倍率性能及穩(wěn)定性，阻礙了該材料的實際應(yīng)用。由于原材料五氧化二釩價格較高，導致單噸Na3V2(PO4)2F3理論原材料成本高達5.74萬元/噸（按照分子式進行理論計算，不計損耗，不包括加工費用等），遠高于層狀氧化物（1.83萬元/噸）和普魯士藍類材料（1.50萬元/噸），這進一步限制了其大規(guī)模應(yīng)用。
硫酸鹽聚陰離子材料有望加速實現(xiàn)應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，硫酸鹽聚陰離子材料具有較強的電負性和氧化還原電勢，是一種潛力較大的儲鈉材料。雖然硫酸鹽聚陰離子材料的能量密度較低，但其原材料成本可控，按照當前市場價來計算，理想情況下Na2Fe2(SO4)3的理論原材料成本僅500.4元/噸（按照分子式進行理論計算，不計損耗，不包括加工費用等），相對鋰電正極材料和其他鈉電正極材料理論原材料成本優(yōu)勢顯著，因此國內(nèi)多家企業(yè)積極布局，如多氟多、傳藝科技、眾鈉能源、星空鈉電
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