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要点 钠离子电池：潜力巨大的电池路线 钠资源与锂资源相比，丰度更高、成本更低。随着全球电池需求量的迅速增长，以及锂资源空间分布的不均匀，中国电池产业链开始面临锂资源约束问题。与之相比，钠资源量储备丰富、分布广泛、提炼简单，大规模商用后，会有较大的成本优势。钠离子电池可以作为磷酸铁锂电池的替代品。在电池的核心性能上，钠离子电池的理论能量密度上限低于锂离子电池，但能量密度区间与磷酸铁锂电池有重叠范围。与锂离子电池相比，钠离子电池有以下优势：（1）集流体材料更便宜；（2）界面离子扩散能力更好；（3）离子电导率更高；（4）高低温性能更优异；（5）安全性能更好。钠离子产业化进程有望加快。早在2020年6月宁德时代成立21C实验室时，就把钠离子电池作为中短期的三个主要研究方向之一。2021年5月21日，宁德时代董事长宣布公司将于今年7月份左右发布钠离子电池。我国的中科海钠公司也在近年来先后推出钠离子电池电动自行车、电动汽车和储能电站的示范。 电池材料：正负极材料变化较大 正极：钠离子电池与锂离子电池最大的区别在于正极材料。正极材料使用钠资源，将为钠离子电池提供巨大的成本优势。根据中科海钠披露的数据，钠离子电池（NaCuFeMnO/软碳体系）的正极材料成本，仅为锂离子电池（磷酸铁锂/石墨体系）正极材料成本的40%左右。负极：中科海钠通过对碳源前驱体进行调研，发现无烟煤的成本低，平均1800元/吨，用无烟煤制备无定形碳负极材料将有利于大幅降低电池成本，并通过实验，最终研制出了无烟煤基钠离子电池负极材料。负极集流体：钠离子电池正负极集流体均为铝箔。根据我们测算，每1KWh的磷酸铁锂电池中，铜箔的价值量约为50元，占材料成本的15%；铝箔的价值量约为8元，占材料成本的2%。钠离子电池中铝箔替代铜箔后，每KWh电池中用于制作集流体的材料成本将会减少40元左右，即材料成本的10%左右。 应用场景广泛，预计2025年国内钠离子电池潜在应用场景的需求量为123 GWh，以磷酸铁锂电池价格计量，对应537亿元左右的市场空间。钠离子电池在储能、电动两轮车与A00级别汽车领域均有较好的应用前景。预计2025年国内储能需求48GWh，两轮车需求41GWh，A00级别汽车需求34GWh。当前这三个场景主要应用磷酸铁锂电池，若钠离子电池行业产业化顺利推进，当产能达到GWh级别时，设备折旧费用摊薄，其材料成本低的优势将显现出来，有望在储能、电动两轮车、A00级别汽车等领域对磷酸铁锂电池实现替代。 投资建议：随着钠离子电池技术的不断进步、宁德时代入局推进钠离子电池产业化，钠离子电池产业链有望充分受益。建议关注：布局各大技术路线的电池龙头宁德时代；持股钠离子电池企业的华阳股份；受益于铝箔用量提升的鼎胜新材、南山铝业、明泰铝业、万顺新材；布局钠离子电池相关技术的翔丰华、容百科技、中国长城、欣旺达；钠资源企业中盐化工、南风化工、百合花等。 风险提示：钠离子电池技术产业化速度不及预期；其他电池技术路线降本显著；下游应用领域（储能、A00级别汽车、电动两轮车等）发展不及预期。 1、钠离子电池：潜力巨大的电池路线 1.1、钠资源：更高丰度，更低成本 钠资源在电池上的商业化应用落后于锂资源。在元素周期表中，钠元素与锂元素处于同一主族，物理化学性质非常相似。在选择电池材料时，锂在电势、原子量、离子半径等基本性质上，相对来说都是比钠更好的材料。锂的原子量更低、离子半径更小，使得其理论质量比容量是钠的3.3倍，理论体积比容量是钠的1.8倍；且锂的电位更高，比钠高12%，这使得在能量密度上，锂材料的电池也更占优势。因此锂离子电池也更早大规模商业化。 但是，随着全球电池需求量的迅速增长，锂资源开始面临着资源约束问题，一方面是锂资源的总量分布有限，地壳丰度仅为0.006%;另一方面是锂资源的空间分布不均匀，锂矿主要分布在澳洲、南美地区，根据美国地质勘探局2021年报告，我国锂资源储量仅占全球6%，且开采成本较高，现在的电池生产用锂对外依存度过高。锂资源的供需紧张也使得2021年以来，锂资源大幅涨价。根据wind数据，与2021年1月1日价格相比，2021年7月20日碳酸锂价格上涨66%，氢氧化锂价格上涨96%。 与锂资源相比，钠资源储量非常丰富，地壳丰度为2.64%，是锂资源的440倍。且钠资源分布广泛、提炼简单。钠离子电池大规模商用后，会具有较大的成本优势。 1.2、 钠离子电池：原理相似，潜力巨大 钠离子电池与锂离子电池的工作原理类似，为嵌脱式电池。充电时，Na+从正极脱嵌，进入负极；放电时，Na+从负极回到正极，外电路电子从负极进入正极，将Na+还原为Na。 在电池的核心性能上，钠离子电池的理论能量密度上限低于锂离子电池，但能量密度区间与磷酸铁锂电池有重叠范围。当前的钠离子电池能量密度大约在70-200Wh/kg的区间上，而锂离子电池能量密度大约在150-350Wh/kg的区间上，其中，磷酸铁锂电池的能量密度偏低，约在150-210Wh/kg的区间上。 除钠资源储量与价格优势之外，钠离子电池在其他一些方面上同样优于锂离子电池： （1）集流体材料更便宜：铝与锂在低电位会发生合金化反应，锂离子电池只能选择铜做集流体。而铝与钠在低电位不会发生合金化反应，因此钠离子电池可以选择更便宜的铝做集流体。 （2）界面离子扩散能力更好：钠离子的溶剂化能比锂离子更低，界面离子扩散能力更好。 （3）离子电导率更高：钠离子的斯托克斯直径比锂离子的小，相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率。 （4）高低温性能更优异：根据目前初步的高低温测试结果，钠离子电池高低温性能更优异。 （5）安全性能更好：钠离子电池的内阻比锂离子电池稍高，在短路情况下瞬间发热量少、温升较低。 与其他电池路线相比，钠离子电池还有一个重要优势：钠离子电池与锂离子电池的工作原理相似，与锂离子电池的生产设备大多可兼容。 1.3、发展速度快，是锂电的有效补充 钠离子电池商业化进展近年来加快。2021年5月21日，宁德时代董事长宣布公司将于今年7月份左右发布钠离子电池。而早在2020年6月宁德时代成立21C实验室时，就把钠离子电池作为中短期的三个主要研究方向之一。我国的中科海钠公司也在近年来先后推出钠离子电池电动自行车、电动汽车和储能电站的示范。 钠离子电池的出现是现有锂电池技术的补充，目前钠离子电池的能量密度可以做到150Wh/kg上下，与锰酸锂电池接近，循环寿命可以做到3000~6000次，与磷酸铁锂相当，优于锰酸锂和三元材料，热稳定性和安全性与磷酸铁锂基本相当。 成本方面，以中科海钠数据为例，按照等容量软包电池成本分析，钠离子电池BOM理论成本比锂离子电池低30%。但现阶段，与铁锂等成熟锂离子电池相比，钠离子电池体系由于工艺不成熟、研发设备成本摊销大以及产品一致性等问题，造成生产成本难以控制，BOM成本优势难以发挥，钠电的性能和价格均处于劣势。目前钠离子电池也尚无统一的标准体系及第三方检测认证机构，性能参数需要长期且具体地来甄别判断。但随着宁德时代等公司的持续研发推进，钠离子电池的产业化进程有望持续加速。 2、电池材料：正负极材料变化较大 2.1、 正极：基于钠资源，成本优势显著 钠离子电池与锂离子电池最大的区别在于正极材料。目前钠离子电池正极材料主要有钠过渡金属氧化物（如NaMnO2）、钠过渡金属磷酸盐（如Na3V2(PO4)3)、钠过渡金属硫酸盐（如Na2Fe2(SO4)3)、钠过渡金属普鲁士蓝类化合物（如Na2FeFe(CN)6)等几大类。 层状金属氧化物是当前比较主流的正极材料。中科海钠、钠创新能源、Faradion（英国）等公司均选择了层状金属氧化物作为正极材料，其中中科海钠的产品能量密度达到135Wh/kg，循环寿命大于2000次；Faradion的产品能量密度达到140Wh/kg，循环寿命达到1000次。 正极材料使用钠资源，将为钠离子电池提供巨大的成本优势。各类基于钠资源的正极材料，在材料成本上均远远低于锂离子电池的正极材料。根据中科海钠披露的数据，钠离子电池（NaCuFeMnO/软碳体系）的正极材料成本，仅为锂离子电池（磷酸铁锂/石墨体系）正极材料成本的40%左右。 2.2、负极：无定形碳材料有望商业化 锂电池主要负极材料是石墨，只有高功率负极材料会用到软硬碳材料和钛酸锂等。钠离子电池负极材料有碳类（硬碳、软碳等）、合金类（Sn、Sb等）、过渡金属氧化物（Na0.66Li0.22Ti0.78O2等）、钠-过渡金属磷酸盐（NaTiOPO4）等。合金材料具有较高的容量，但由于其与钠离子发生合金化的过程中体积膨胀明显，严重影响材料的循环稳定性和倍率性能；金属氧化物、磷酸盐大多容量较低。 高能量密度钠离子电池负极材料中，无定型碳材料（包括软碳、硬碳）是目前最有希望走向商业化的，其可逆容量和循环性能均已接近应用要求，但主要瓶颈在于成本较高。基于此，目前开发的无烟煤基无定型碳材料是性价比最高的钠离子电池负极材料。 中科海钠通过对碳源前驱体进行调研，发现无烟煤的成本低，平均1800元/吨，用无烟煤制备无定形碳负极材料将有利于大幅降低电池成本，并通过实验，最终研制出了无烟煤基钠离子电池负极材料。
2.3、 负极集流体：铝箔替代铜箔 集流体：锂电池以石墨为负极，铝制集流体在低电位下易与锂发生合金化反应而被消耗，因此锂电池负极集流体为铜箔。钠离子电池正负极集流体均为铝箔。从原材料成本上看，铜价大于铝价，铝箔成本更低。 根据我们测算，每1KWh的磷酸铁锂电池中，铜箔的价值量约为50元，占材料成本的15%；铝箔的价值量约为8元，占材料成本的2%。每1KWh的NCM523电池中，铜箔的价值量约为50元，占材料成本的10%；铝箔的价值量约为7元，占材料成本的1%。钠离子电池中铝箔替代铜箔后，每KWh电池中用于制作集流体的材料成本将会减少40元左右，即材料成本的10%左右。
2.4、 其他材料与制备工艺 电解质：锂离子电池的电解液由钠盐和溶剂组成，除钠盐（NaCIO4、NaPF6等）之外，溶剂与锂离子电池差别不大，一般为碳酸脂。 隔膜：钠离子电池的隔膜与锂离子电池相同。 外形封装：圆柱、软包、方形，与锂离子电池相同。 制备工艺：与锂离子电池基本相同。钠离子电池商业化比较快的原因主要就是可以沿用锂电池现成的设备、工艺。
3、应用场景广泛，市场空间百亿级 钠离子电池在对能量密度要求不高的场景中，将有着广泛的应用前景。尤其是在当前磷酸铁锂电池占据优势地位的使用场景，如：电动两轮车、低速四轮车、储能电站、家用储能产品，大规模商业化之后，钠离子电池都将有一席之地。
钠离子电池在储能、电动两轮车与A00级别汽车领域均有较好的应用前景，2025年这三大领域国内电池需求将达到123GWh。储能方面，2020年国内储能装机需求合计17GWh，预计到2025年将达到48GWh；两轮车方面，2020年国内两轮车电池需求约32GWh，预计到2025年将达到41GWh；A00级别汽车方面，2020年国内A00汽车动力电池需求约7GWh，预计到2025年将达到34GWh。若这三类场景均使用磷酸铁锂电池，预计21-25年对应的市场空间分别为408/510/545/532/537亿元。
当前由于产业链不成熟、制造成本高等因素，钠离子电池实际生产成本在1元/Wh以上。若钠离子电池行业产业化顺利推进，当产能达到GWh级别时，钠离子电池的设备折旧费用摊薄，材料成本低的优势将显现出来（由于正极材料和负极集流体材料上的价格优势，钠离子电池的材料成本比磷酸铁锂电池低30%左右），有望在储能、电动两轮车、A00级别汽车等领域对磷酸铁锂电池实现替代。 4、钠离子电池产业链相关公司 4.1、标的汇总 钠离子电池作为一种新的电池技术路线，产业链包括上游资源企业、中游的电池材料及电芯企业，具体有： （1）布局钠离子电池技术的公司，如宁德时代、鹏辉能源、*ST猛狮、圣阳股份、中国长城、欣旺达。 （2）持股或投资钠离子电池企业的公司，如华阳股份、浙江医药、新筑股份。 （3）布局钠离子电池材料技术的公司，如负极材料企业翔丰华；正极材料企业容百科技；铝箔企业鼎胜新材、南山铝业、明泰铝业、万顺新材。 （4）钠资源公司，如中盐化工、南风化工、百合花等。
4.2、中科海钠（未上市）：技术处于领先地位 在钠电体系的研发应用层面，国内代表企业中科海钠处于领先地位。中科海钠成立于2017年，依托于中国科学院物理研究所的技术，目前在技术开发和产品生产上都已初具规模。2020年12月，央视报道公司研发的钠离子电池的能量密度已接近150Wh/kg，是铅酸电池的3倍左右，并于2018年发布了全球首辆使用钠离子电池驱动的低速电动汽车，于2019年建立了首座钠离子电池储能电站。 中科海钠曾于2021年3月宣布完成亿元级A轮融资，投资方为梧桐树资本，融资将用于搭建年产能2000吨的钠离子电池正、负极材料生产线。公司目前部分钠离子电池体的产品处于产业化前期，但产品性能、成本控制以及适配应用场景有待进一步检验。 风险提示：技术进步不及预期风险。成本控制不及预期风险。
4.3、钠创新能源（未上市）：钠电两轮车商用正在推进 钠创新能源为国内领先的钠离子电池企业。公司拥有30余项发明专利，涵盖钠离子电池正极材料、电解液、电池的设计制造以及系统集成与管理等。公司核心产品有铁基三元材料前驱体、正极材料、钠电电解液、钠离子电池。 钠电两轮车商用正在推进。2021年7月7日，钠创新能源与爱玛科技联合发布了用于电动两轮车的钠离子电池动力系统，搭载钠离子电池的电动两轮车项目正在推进中。电动两轮车是钠离子电池重要的应用场景，国内21-25年平均每年电动两轮车电池需求量约40GWh。公司与电动两轮车龙头企业联合发布钠离子电池动力系统，意味着钠离子电池产业化进程进一步加速。 风险提示：产业化进程不及预期风险。 4.4、宁德时代：动力电池龙头，钠离子电池即将发布 公司为动力电池领域绝对龙头。2020年，公司实现营收503亿元，归母净利润56亿元。国内范围看，2021年1-6月，公司动力电池装机量26GWh，国内市占率排名第一，占比为49%。全球范围看，根据SNE Research的数据，2021年1-5月，公司动力电池装机量市占率排名全球第一，占比为31.2%。 21C实验室专注于下一代电池研发，三大技术路线中包括钠离子电池。2020年6月，宁德时代宣布成立21C创新实验室，项目总投资为33亿元。该实验室中短期三个主要研究方向为金属锂电池、固态锂电池和钠离子电池。 公司钠离子电池即将发布。5月21日，公司董事长曾毓群在股东大会上透露，将于2021年7月份左右发布钠电池。公司作为行业中的龙头企业，财务实力和研发能力雄厚，其加入有望迅速推动钠离子电池的产业化进程。 风险提示：动力电池装机量不及预期风险；技术发展不及预期风险。 4.5、华阳股份：无烟煤巨头，与中科海钠深度合作 公司为无烟煤龙头企业。公司位于陕西省阳泉市，控股股东前身为阳泉矿务局，主营煤炭生产、洗选加工、销售；电力生产、销售；热力生产、销售，主要用户有河北电力、山东电力、华能电力、鞍钢、首钢、唐钢以及中小化工化肥企业等。2020年实现营收312亿元，归母净利润15亿元，其中94%的营收由煤炭业务贡献。 与钠离子领先企业中科海钠深度合作。2021年3月，中科海钠宣布完成亿元级A轮融资，投资方为梧桐树资本，投资完成后梧桐树资本持有中科海钠3.33%的股份，华阳股份占梧桐树资本股份的49.8%，故华阳股份间接持有中科海钠1.66%的股权。2021年4月，全资子公司新阳能源与中科海钠合作，拟建设2000吨钠离子电池正极材料项目，预计项目总投资不超过8000万元；拟建设2000吨钠离子电池负极材料项目，预计项目总投资不超过6000万元。2021年6月，华阳集团与中科海钠合作的全球首套1MWh钠离子电池储能系统正式投运。 风险提示：煤价下跌风险；钠离子电池技术产业化不及预期风险。 4.6、鼎胜新材：电池箔子领域龙头 公司主营业务为铝板带箔的研发、生产和销售，主营产品包括空调箔、单零箔、双零箔、铝板带和新能源电池箔。公司电池箔客户涵盖了国内主要的储能和动力电池生产厂商，包括比亚迪、CATL、ATL、LG新能源、国轩高科、银隆新能源等。 电池箔收入占比低但盈利能力强。公司2020年铝材产量约73.27万吨，铝材销售72.88万吨，其中电池箔产量为24244.75吨，销售24049.19吨，同比均增长25%。公司电池箔收入6.48亿元，同比增长31.21%，毛利率26.68%，毛利率大幅高于公司综合毛利率8.38%。 电池箔市场空间大，公司新增5万吨产能将逐步投放。铝箔因充放电过程中形成钝化层作为锂电池的正极使用，而钠离子电池正负极集流体均为铝箔，铝箔市场空间或进一步扩大。公司业绩有望受益于电池箔产能释放而稳定增长。公司投资的50000吨动力电池电极用铝箔产能于2018年1月动工，2020年年报显示已经完工71.17%，有望逐步投产。 风险提示：铝箔项目投建不及预期，铝价大幅波动风险。 4.7、南山铝业：全产业链铝加工龙头 公司形成从热电-氧化铝-电解铝-熔铸-(铝型材/热轧-冷轧-箔轧/锻压)的完整铝产业链生产线，公司主要产品包括上游产品电力、蒸汽、氧化铝、铝合金锭，下游产品铝板带箔、挤压型材、压延材及大型机械深加工结构件。 南山铝业旗下子公司拟投资建设高性能高端铝箔生产线项目，项目总投资4.53亿元，建成后年产高端铝箔2.1万吨，其中高性能动力电池箔和数码消费类电池箔16800吨。2020年年报显示，项目建设进度已达50%。 风险提示：铝箔项目投建不及预期，印尼氧化铝项目建设不及预期，铝价大幅波动风险。 4.8、明泰铝业：铝板带箔龙头 公司为铝加工行业龙头企业，主营铝板带箔产品，主要用于新能源电池、5G通讯、特高压输电、轨道车体、汽车制造、竣工、医药包装、食品包装、印刷制版、电子家电、交通运输等领域。 旗下子公司铝箔产能已达18万吨/年，2020年生产14.68万吨，销售14.72万吨，公司生产新能源电池软包铝箔、电子箔、药用铝箔等。 风险提示：铝箔项目投建不及预期，废铝项目进度不及预期，铝价大幅波动风险。 4.9、万顺新材：7.2万吨高精度电子铝箔即将投产 公司是国内领先的大型环保包装材料企业，主营中高档包装材料、铝箔包装业务、ITO导电膜为主营。2020年，公司铝加工业务（包含铝箔、铝板带）实现销量12.97万吨，同比增长3.28%。 公司铝箔产能包括江苏中基8.3万吨，以及安徽美信在建的年产7.2万吨高精度电子铝箔生产项目，全部建成后形成15.5万吨铝箔产能。目前公司高精度电子铝箔生产项目主设备五台进口铝箔轧机中两台轧机已进入有负荷调试阶段，完成有负荷调试后投入使用，剩余三台后续将逐台安排调试;其他配套设备正在进行安装调试工作; 4万吨电子铝箔（含3万吨电池箔）项目计划于2021年12月31日前全部投产。 风险提示：公司高精度电子铝箔项目投建不及预期，铝价大幅波动风险。 5、投资建议 随着钠离子电池技术的不断进步、宁德时代入局推进钠离子电池产业化，钠离子电池产业链有望充分受益。建议关注：布局各大技术路线的电池龙头宁德时代；持股钠离子电池企业的华阳股份；受益于铝箔用量提升的鼎胜新材、南山铝业、明泰铝业、万顺新材；布局钠离子电池相关技术的翔丰华、容百科技、中国长城、欣旺达；钠资源企业中盐化工、南风化工、百合花等。 6、风险分析 （1）钠离子电池技术产业化速度不及预期： 钠离子电池行业仍处于发展的早期阶段，若产业化进程不及预期，其实际制造成本将居高不下，失去竞争优势； （2）其他电池技术路线降本显著： 若锂资源的价格大幅下降，钠离子电池相对于锂离子电池的成本优势将被缩小，发展速度有可能会减缓； （3）下游应用领域（储能、A00级别汽车、电动两轮车等）发展不及预期： 钠离子电池主要应用于储能、A00级别汽车、电动两轮车等对电池能量密度要求不高的领域，若下游主要应用领域发展不及预期，会影响钠离子电池的潜在市场规模。 来源：光大证券 |
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