世昀科普丨钠电渐行渐近，一文看懂钠电池

科普简述

本篇是世昀行业科普文的首篇，文章整合和梳理了各大券商零零散散对钠电如正负极、电池等报告，并对各调研纪要、行业资讯等收集、整理，从钠电整个产业链上下游及相关公司进展做详细概述。对渐行渐近的钠电池，力求一文看懂钠电池，达到科普之效。1.0 钠电基本情况文章较长，以下图目录为索引，索引类标蓝（一二级目录）标红加粗（三级目录）示意，相关重点会标蓝色或加粗示意，部分图片文字较小，可单独点击放大观看：

目录：

1.0 钠电基本情况1.1 工作原理和产业链工作原理：和锂电类似

钠电池和锂电池工作原理基本类似，都是由载荷金属离子（Li+/Na+）在电极之间发生可逆的嵌入和脱出，进行化学能和电能之间的转换。

充电过程：电池内部钠离子从正极材料中脱出，经过电解液迁移到负极；同时，电子在外电路中从正极迁移到负极，来确保电荷平衡，电能转化为化学能储存起来。

放电过程：电池内部钠离子从负极中脱出，经过电解液迁移到正极；在外电路中，电子从负极迁移到正极，化学能转化为电能。

(图：世昀基金整合)

锂元素和钠元素同属于碱金属元素，二者化学性质相近，但锂元素从相对原子质量（低16.05）、离子半径（小0.26A）、电势（低0.05V）比钠元素更适合作为电池材料，因此更早大规模商业化。

(图：东吴证券等)

产业链：正负极、铝箔值得重点关注

钠电池和锂电池构成也类似，主要由正极、负极、电解液、隔膜等构成。隔膜和电解液与锂电差异不大，正负极差异较大，尤其负极是量产和性能关键瓶颈之一，值得重点关注，另外钠电负极集流体可同正极集流体选用铝箔，所以铝箔也是钠电产业化后相对增量的部分，值得关注。

(图：光大证券、国盛证券)

(图：东吴证券)1.2 钠锂铅电池简单对比电池对比：钠电低温性能、安全性较好

(图：世昀基金整合)机理上，钠离子内阻高于锂离子内阻故短路发生后电池瞬间发热量少，温升较低，且钠的活性高，在一定条件下钠枝晶比锂枝晶更易发生自消融，进而避免了电池短路自燃。而锂离子电池在过放电的情况下，金属态的铜会沉积在阴极上形成金属枝晶铜，金属枝晶铜的生长会造成内部短路并造成严重的热危害。因此，在所有安全测试项目中，暂未发现起火现象。另外，钠离子由于其半径较锂离子大，故其溶剂化能较低、斯托克斯直径较小，相同浓度的电解液具备更高的电导率，具备更好的溶剂脱出能力和界面离子扩散能力，低温性能、倍率性较好。

(图：中信建投证券)

资源安全，自主可控：钠元素全球储量丰富，价格低廉且不具备大幅上涨基础，较锂源价格优势明显；相比之下，碳酸钠提钠简单，供给充足，价格稳定低廉，价格仅为2739元/吨，相比锂矿，供应链更加安全自主可控。

(图：中信建投证券、东吴证券)

2022年10月22日据阿根廷外交部消息人士透露阿根廷、玻利维亚和智利（三国合计占全球锂资源储量的65%，正在草拟文件推动建立一个锂矿行业输出国组织，从而在锂矿价值波动的情况下达成价格协议。该协议目前还在讨论阶段。中长期看，一旦协议达成，南美国家将进一步掌控锂矿的定价权，我国作为电池生产大国但碳酸锂持续受制于海外，因此钠电作为性能最接近锂电池的技术路线，在我国推广势在必行。

价格，锂矿在20万以上时，钠电具备性价比：目前锂电产业链成熟，与钠电成本差异在于锂价和石墨负极价格，中信建投证券预估：预计2023年量产钠电成本核算物料清单（BOM）费用在0.54元/Wh，对应在锂价20万+时具备优势。远期看如果钠电成本下降至0.40元/Wh，对应锂价10万+时具备优势（锂电价格到0.5以下，且考虑其他成本同步下降情形下锂、钠差距绝对值进一步缩小，钠电成本优势可以忽略）。

当然，当前钠电仍处于产业初期，尚未规模化应用，技术也有待进步，据相关一级市场调研，当前成本在0.8-1元/Wh左右，相比锂电成本无优势，但规模量产及产业链配套成熟后预计可较快降本。

(图：中信建投证券)

(图：中信建投证券)

1.3 相关政策虽然当前更多的是一种指导和鼓励方向的政策，标准也只有钠电池的符号和命名标准，暂无钠离子电池具体的标准和规范发布，可能会影响钠离子制造工艺的规划化及产品的一致性，不利于产品的市场推广和成本的降低。主要是当前钠电池行业处于发展初期，多种技术路径和原料同行且未最终确定，还需行业头部企业相关产品落地及规模化应用和技术路径相对确定之后制定标准才有意义。相信有了锂电的相关借鉴，标准制定会更快渐行渐近。

(图：东吴证券)

1.4 成本拆分与对比上游原材料端：钠离子电池正极钠源使用碳酸钠（3千元/吨），相比碳酸锂（50万元/吨）价格优势显著。据最新产业调研：

正极：据调研：铜铁锰的话会便宜一点，现在一吨我们买的话差不多4万左右，镍铁锰的话差不多6万多，镍铁铜锰差不多6万。不含结晶水的普鲁士差不多4万，含结晶水3万多。聚阴离子的便宜，差不多三四万，但是做的不好。

负极：硬碳差不多八九万，软碳五万左右。

集流体方面正负极均使用铝箔，无需使用价格较高的铜箔，因此进一步降低成本。

我们自己内部针对不同正负极/电解液价格假设下的单电芯单Wh成本测算，如下：未考虑良率，如良率95%/98%，则成本在以下基础上再除以95%/98%。

(图：世昀基金测算)

初步测算，综合考虑良率，预计当下电芯成本在0.627元/Wh(90%良率假设),未来随着钠离子电池产业链完善、标准化程度逐步提高、规模效应显现、技术趋于成熟等，正负极和电解液价格有望回落，预计未来电芯成本在0.337元/Wh(97%良率假设)。

(图：世昀基金测算)

目前钠离子电池处于推广期，设备工艺不成熟、生产设备不完善、产业链不完善，据东吴证券相关推算，预计当前电池成本约0.8-0.9元/Wh，其中电芯材料成本0.5元/Wh；未来随着产业链完善，钠离子电池标准化程度逐步提高，规模效应显现，技术趋于成熟，产品进入发展期，总成本有望降到0.6-0.7元/Wh，其中电芯材料成本降至0.4元/Wh；最终随着新技术应用及比能量大幅提升，钠离子电池进入爆发期，产品成本大幅降低，我们预计电池成本低至0.5元/Wh，其中电芯材料成本降至0.3元/Wh。推算过程如下：

(图：东吴证券)

中泰证券也对相关钠离子电池成本做测算如下，材料端成本测算下来，预计在0.47-0.5元/Wh之间：

(图：中泰证券)

1.5 市场空间预估我们预估：铅酸电池，按龙头天能股份2021年铅酸电池销量达 92.64Gwh,单价0.362元/wh（实际终端经销等，价格肯定高于0.362，据调研，大概在0.6元/wh），由此可以初步推算钠电池电芯如售价在0.7元/Wh以下，按当前钠电池技术上循环次数至少满足3000+，远超铅酸电池300-500次循环，理论上经济性远超铅酸。所以我们认为钠电池，有望先在两轮电动车/三轮和四轮的A00/A0级别和汽车启停领域开始比较快渗透，而储能领域因更看重循环次数，预期渗透率会较低（具体看技术进步同LFP经济性PK）。结合不同领域的市场空间和钠电池渗透率，如下预测：

我们预计2023/2024/2025国内钠电池市场空间在3.6/12.5/31.9GWh,全球在6.4/22.1/58.4GWh。如钠电池的产业化和技术及降本进展顺利，规模有望超以下预期，如不顺利，则可能低于以下预期。

(图：世昀基金)

不同券商预估：我们来对比下其他不同券商的预估，东吴证券预估：2025年 全球钠电池市场规模有望达100GWh:

(图：东吴证券)

天风证券预估：2025年全球钠电池市场规模有望达74GWh:

(图：天风证券)

开源证券预估：2025年全球钠电池市场规模有望达77GWh:

(图：开源证券 )

光大证券预估：2025年全球钠电池市场规模有望达46GWh:

(图：光大证券)1.6 相关布局公司按传统锂电企业，新进入者，国外公司分类，如下：

当前从相关上市公司公告和调研纪要来看，钠电池的能量密度大致能做到130-150Wh/Kg，循环次数在3000+、4000+、5000+均有，进展较快者如中科海纳：

安徽阜阳1GWh钠电池产线（中科海钠51%、三峡能源29%、阜阳国资21%）2022年7月28日生产线落成，总投资5.88亿，三峡能源、金风科技或为客户。订单在2022年10月10日，中能建安徽院中标三峡能源安徽阜阳风光储基地储能项目EPC总承包工程，300MW/600MWh，其中有30MW/60MWh钠离子电池。2022年7月28日，全球首条钠离子电池一期 1GWh 规模化量产线预正式投产，总规划产能 5GWh，分两期建设。

2022年9月30日，山西阳泉宣布1GWh钠离子(0.36GWh的26700容量3Ah圆柱电池，0.6GWh的方形铝壳200Ah电芯)电芯生产线正式投运，电芯厂华阳100%股权，正负极向中科海纳与华阳的合资公司采购（中科海纳占股55%，华阳45%），主要生产圆柱钢壳和方形铝壳电芯，该项目满产后，圆柱钢壳钠离子电芯将达到4000万只/年、方形铝壳钠离子电芯将达到98万只/年。性能上，能量密度圆柱和方壳大概在100Wh/Kg,循环次数5000周≥80%。

获取客户方面，传艺科技较快：2022日12月28日，公告与中祥航业签署协议合作，协议约定传艺钠电和中祥航业通过整合各方优势和资源，在民航辅助车辆新能源替代领域，两方共同合作，开发性价比高的基于钠离子电池的动力储能系统。并承诺中详23年向传艺采购电芯量≥1.3GWh。

2023年1月4日，与德博新能源签署合作开发协议，协议约定传艺钠电和德博新能源通过整合各方优势和资源，在电力储能领域，两方共同合作，开发性价比高的基于钠离子电池的储能系统。同时，德博承诺2023年向传艺采购电芯不低于2GWh。

(图：天风证券、世昀整合)

(图：天风证券、世昀整合)

(图：太平洋证券)

以上正负极等相关公司未列入，下图先简单列举相关公司，文章后面2.0/3.0中会对各公司技术及进展作详细概述：

(图：华泰证券)

(图：光大证券)

(图：国泰君安证券)2.0 四大主材：正极/负极/电解液/隔膜等电解液和隔膜与锂电差异不大，不作详细展开，重点就正负极技术路径/性能参数及相关公司布局情况略作展开。

2.1 正极：三大材料并驱、层状氧化物进展快三大材料并驱、层状氧化物产业化进展快动力场景优势明显，聚阴离子循环性能好契合储能场景，普鲁士材料有待解决结晶水问题：

目前钠电池正极材料主要包括过度金属氧化物、聚阴离子、普鲁士蓝（白）：

(图：东亚前海证券)

(图：东亚前海证)

(图：东吴证券、太平洋证)

(图：光大证券)

层状氧化物：工艺近三元材料，综合最优，商业化落地最快，但循环差

过渡金属氧化物化学式为NaxMO2（M为过渡金属原子，0＜x≤1）。按照形态划分，过渡金属氧化物又可分为层状和隧道状两种，当钠含量较高时，一般以层状结构为主（类似三元正极），钠离子位于层间，形成MO2层/Na层交替排布的层状结构，当钠含量较低时（x＜0.5），主要以隧道结构的氧化物为主。层状氧化物根据x值和钠离子存储位置的不同，可划分为四种稳定的晶体学结构：03、0'3、P3和P2，最常见的是O3型和P2型两种结构（细的方面不展开，详可参加后文引用的相关券商报告文章内有详述）。

层状氧化物与锂电池三元材料体系相似，因此二者生产路线较为类似（目前主流工艺为固相烧结法，如振华新材采取二次烧结工艺+单晶化技术，有效改善钠离子电池的能量密度低、循环性能差的问题；正极技术趋势为单晶化，如宁德时代、中科海钠、立方新能源等均选用单晶层状正极路线。），和锂电可共用产线，外加层状氧化物具有可逆比容量高、倍率性能高、技术易转化等优点，产业化进展相对较快。动力场景（二轮车、三轮车、四轮A00/A0车）对电池循环性能要求低，对能量密度、倍率性能、低温性能要求高，层状氧化物路线优势明显，预计层状氧化物有望先在电动两轮车、三轮车和A00/A0等四路车及汽车启停领域等先行进行部分替代铅酸、锂电。但其仍存在容易吸湿、循环性能稍差等不足（层状氧化物颗粒碱性较强时，会遇水产生0H-腐蚀铝箔，导致电池性能下降，一般通过降低残碱、包覆、补钠等工艺改性提升材料稳定性、倍率性和容量保持率等）。

(图：东吴证券)

(图：光大证券)

聚阴离子型：工艺近磷酸铁锂，循环性能占优，但能量密度偏低

聚阴离子化合物化学式为NaxMy[(XOm)n-]，z (M 为可变价态的金属离子，X 为 P、S、V、Si 等元素）， 其中聚阴离子承接磷酸铁锂的橄榄石稳定架构，因此具备良好的热稳定性、安全性、倍率性能和循环寿命，但聚阴离子化合物普遍导电性差，因此倍率性能差、能量密度低（120mAh/g，170Wh/L），一般需要通过纳米化提高活性颗粒和电解液的接触面积，缩短离子扩散路径，提升电导率，并可通过碳包覆等改善颗粒团聚现象，以及采用氟化、参杂、不同阴离子集团混搭等方式改善和提升电化学性能。

聚阴离子化合物结构与磷酸铁锂类似，材料具有工作电压高、热稳定性好、循环好等优点，相对契合储能场景。其不足之处在于可逆比容量低、部分含有毒元素等（聚阴离子型正极主要原料为硫酸盐、磷酸盐、铁盐、锰盐，部分路线含有钒元素，由于钒价格昂贵且有毒性，其产业化前景尚不明朗，无钒元素的聚阴离子类材料成本较低）。

(图：东亚前海证券)

(图：光大证券)

普鲁士蓝/白：成本低廉，结晶水问题是应用的掣肘

普鲁士蓝/白化学式为NaxM1[M2(CN)6]y·nH2O( 其中 M1 和 M2 为过渡金属如 Fe、Mn、Co、Ni、Cu 等,0≤x≤2,0≤y≤1）。根据钠离子含量分为普鲁士白（高）和普鲁士蓝（低） 两种材料，x≤1称为贫钠态或普鲁士蓝，x>1称为富钠态或普鲁士白。

普鲁士蓝具有较大的隧道结构，有助于钠电池在充放电过程中 Na+的脱出和嵌入，其优势在于工作电压可调、可逆比容量高、能量密度高、合成温度低等，不足之处在于存在结晶水影响循环性能（主要原因是化合物中【Fe（CN）6】空位和间隙水的存在，【Fe（CN）6】空位被水占据后会降低材料初始钠含量，并导致容量在循环过程中快速下降，导致材料电化学性能降低，目前主要方式有采用纳米结构、表面包覆、金属元素参杂、改进合成工艺降低配位水和空位等）。普鲁士蓝拥有较高的理论比容量，但晶格水问题影响了实际电化学性能，且原料中包含氰化物(氰化钠等)，有剧毒，基于环保和安全考量，目前我国对氰化物相关的生产和销售管制严格，国内具备氰化物生产资质企业有限。目前普鲁士蓝常见的制备方法有简单沉淀法、热分解法、水热法、单一铁源法、蓝晒法等。简单沉淀法相比于其他方法具有工艺简单、成本低廉、适用性广、可大量生产等优点。

普鲁士白可以通过 M3+/M2+和 Fe3+/Fe2+氧化还原电对实现 2 个钠离子的可逆脱出/嵌入，理论比容量达到 170.8mAh/g，工作电势(2.7-3.8V(vs.Na+/Na))较高，但是普鲁士白的缺陷在于其体积能量密度低，应用场景可能局限于储能等领域，宁德时代在其发布的第一代钠离子电池中就采用了普鲁士白正极材料，其电芯单体能量密度高达 160Wh/kg。

如果，产业链上下游发挥研发协同优势解决制备缺陷问题，普鲁士蓝类电池材料有望得到应用，而化工类企业具有原料供应保障及普鲁士蓝类材料研发、产业化经验足优势，则有望带来一定的投资机会。如，2022年9月18日，美联新材和七彩化学共同投资25亿元人民币建设“年产18万吨电池级普鲁士蓝（白）项目”事项于 2022 年9月17日签署了《战略合作协议》， 持股比例各 50% 。七彩化学拥有普鲁士蓝（白）产业化技术、成本以及环保处理优势；美联新材具有普鲁士蓝（白）上游核心原材料氰化钠的产能、成本、技术优势；2022年11月17日，美联新材公告与七彩化学共同出资5亿成立合资公司，美联占比51%，共同推进25亿投资建18万吨电池级普鲁士蓝（白）项目，1期1万吨投资3亿23年底投产，2期5万吨投资8亿计划24年投产，3期12万吨计划投资14亿26年投产。

(图：东吴证券)

(图：太平洋证券等)

2.2 主流公司正极布局进展及规划：传统锂电材料企业：

因层状氧化物工艺近三元材料，产线可共用，传统锂电材料企业整体布局层状氧化物居多，容百和宁德有签署合作协议，大部分企业都有送样下游客户做小试或中试：

(图：国泰君安证券)

(图：天风证券)

钠电初创企业：

目前产能方面进展较快的是中科海纳和华阳股份合作的正极材料产能2000吨（0.8GWh）已经投产，钠创新能源拟投产3000吨正极，传艺完成产品中试：

(图：国泰君安证券)

(图：天风证券)

2.3 负极

碳基材料VS非碳基材料：非碳基比容量低、导电性差和循环差等限制发展

负极材料主要包括碳基材料（石墨、无定形碳、纳米碳等）和非碳基材料（硅基、钛基、锂金属等）。

(图：太平洋证券)

(图：太申万宏源证券)

碳基材料分类：

石墨：作为己实现商业化应用的锂离子电池负极材料具备先发优势，但钠离子难以嵌入石墨层间，难与碳形成稳定的插层化合物。

纳米碳材料：主要包括石墨烯和碳纳米管等，主要依靠表面吸附储钠，可快速充放电，但是首周库仑效率低和循环性能差等问题限制其实际应用发展。

无定形碳：无序度较大的无定形碳材料具有较高的储钠比容量、较低的储钠电位和优异的循环稳定性，是最有前景的钠离子电池负极材料。

非碳基材料中：合金类比容大但膨胀率高，钛基、有机化合物材料技术成熟度较低。

硅基负极材料：的优点在于拥有比较高的理论容量（Li4.4Si，4200mAh/g）；天然的丰度（硅是地球上含量丰富的元素）；以及合适的电化学电势（0.4V vsLi/Li+）——相比硬碳不容易形成“锂枝晶”。但其缺点也同样明显：硅材料不可避免的体积变化会导致硅基电极的结构发生破裂或粉化，进而导致 SEI 膜的不可控生长；本身导电性也较差。

钛酸锂负极材料：也是未来可能的电池负极材料，它的优点有：制备方法简单、充放电平台高、循环稳定、库伦效率高；“零应变”材料，晶体在反应循环中的体积保持稳定范围（有效解决因体积变化产生的电极材料脱落现象）；工作电压稳定，锂离子不会在电极上析出锂枝晶；电极电压平台稳定。缺点也同样存在：电导率和锂离子扩散系数低、高电流密度下电极的工作极化现象严重使得电极的电容量急剧降低、SEI 薄膜的形成使电极与电解质长时间接触产生不良反应。

合金类负极材料：主要是指与钠离子发生反应形成的合金。Na 与 In 形成 Na2In；Na与 Si、Ge、Sn、Pb 分别形成 Na Si、Na Ge、Na3.75Sn、Na3.75Pb；Na 与第 V 主族元素一般形成原子个数比为 3:1 的化合物。合金类负极材料都具有很高的理论比容量，但是其体积膨胀率同样很高，在反复的充放电过程中，可能会导致材料的性能迅速遭到破坏。如锡基负极材料：理论容量高（Li22Sn5 产生约为 994mAh/g 的总理论容量，Na15Sn4产生 847mAh/g 的理论容量）；嵌锂电位高于锂析出电位，高倍率下能避免锂沉积；堆积密度大（75.46mol/L,接近锂的堆积密度 73.36mol/L）。缺点在于循环过程中Sn的体积膨胀率分别达到 259%（锂离子电池）和 423%（钠离子电池），严重影响循环性能，技术难题仍有待解决。

整体而言，非碳基比容量低、导电性差和循环差等限制发展，当前主要还处于实验室探索阶段，暂不具备迅速量产的条件。当前锂电负极主要用碳基的石墨材料，钠电池负极主流采用碳基的无定型硬碳，也有部分龙头如中科海纳采用成本较低的软碳。钠电池负极 ：钠电池负极成本占比较锂电高 

钠电的产业链与锂电相似，主要成本差异体现在原材料方面。钠电正极材料比磷酸铁锂电池正极材料要便宜三分之一以上，隔膜与电解液的成本相近。

相较于正极材料，当前钠离子电池的负极材料的研究和产业化进度明显偏慢，成本也相对较高，严重制约了行业发展速度，也是目前亟待突破的技术关键点。

价格方面：当前锂电用中端人造石墨负极价格在5万/吨，钠电池的硬碳差不多8-9万/吨，进口日本的 Kuraray15-20万+/吨，软碳5万/吨左右。钠电池负极成本按本文前面推测当前占比在20%+，双倍+于锂电负极成本占比。

用量方面：锂电是负极1GWH用1000吨人造石墨，钠电是1GWH用1600吨硬碳。负极使用的量增加了，所以钠电负极的成本更不能做的太大。未来如果做到4万以内才可以相比锂电有优势，但是以目前的现实情况来看做到6万以内是可能的，4万短期看不到。

设备方面：据光大证券，硬碳负极的制备设备包括粉碎机、球磨机、反应釜、喷雾干燥机、保护气氛反应炉以及一些均质混合设备、包覆设备和筛分设备等。钠电硬碳负极的生产工序与设备选型具有复杂性。由于部分生产设备仍依赖进口。

据产业调研，国内设备投资大概1000吨投资5000万元（伯思格的1000吨2500万投资较便宜），投资额比石墨负极高1倍以上。主要原因是钠电用碳基负极密度比石墨低，石墨是1.8的能量密度，碳化的无定型碳就是1.1，最后做成的硬碳也就是1.2。所以处理量相比石墨是更大的。

(图：光大证券)

基于以上分析，钠电池用负极使用成本占比较高，降本重要性较锂电提升，前驱体的来源、工艺的研发、产业链的降本等，使得硬碳负极成为钠电产业化的决速关键。

(图：光大证券)钠电池负极 ：钠离子半径较大，传统锂电石墨负极不便嵌入脱出，一般用无定型碳负极

锂电池的主要负极材料是石墨类材料，是一种具有规则层状结构的碳基材料，其作用

机理是通过锂离子的嵌入/脱出过程来实现储锂过程。石墨虽然本身具有较好的储锂比容量（372mAh/g），也在锂离子电池领域发挥了重要作用，但由于钠离子原子半径较锂离子大至少 35%以上，较难在石墨材料中嵌入脱出，使石墨不能成为钠离子电池合适的负极材料，人们也尝试多种方法来改善石墨的储钠性能，如扩大石墨层的间距（循环后比容量降低，且容量保持率下降到75%以下）和调节电解液（碳酸酯电解液中无法形成稳定的钠-石墨插层化合物而限制了石墨的储钠性能，在醚基电解液中比容量低、储钠电势高、醚基溶剂易与正极发生反应）来改善石墨的储钠性能但目前结果都不尽满意。

(图：光大证券)

因此，钠电池负极一般使用无序度大的无定型碳，按照石墨化难易程度，可以将无定形碳材料划分为硬碳和软碳。软碳通常是指经过高温处理(2800℃以上）可以石墨化的碳材料，无序结构很容易被消除，亦称易石墨化碳。硬碳通常是指经过高温处理（2800℃以上）也难以完全石墨化的碳，在高温下其无序结构难以消除， 亦称难石 墨化碳。

(图：光大证券、东吴证券)

为何硬碳在锂电中经济性不如石墨？硬碳负极在锂电中一个很大短板是在第一次充电/放电循环期间会过量消耗锂离子形成 SEI 膜造成大量的电荷“损失”，且在碳基质中还有一些锂俘获，进一步导致低的可逆容量和较差的初始库仑效率（ICE）（不超过 80%）。外加存在电压滞后现象，为了弥补硬碳的这两大缺陷，需要增加工序与生产成本，使得硬碳负极相较于石墨的经济性较差，所以现在锂离子电池主流使用的还是石墨负极。

(图：光大证券)

硬碳VS软碳：

无定形碳通常由有机前驱体在 500-1500℃温度下热解产生,热解后的最终产物是硬碳还是软碳，主要取决于前驱体的性质。

(图：光大证券)

软碳：便宜，但比容量较硬碳低，储钠量低，低端应用场景（2轮3轮等）有优势

软碳相比石墨的低有序度更有利于储钠，可用更便宜的无烟煤做前驱体，价格较低，碳化收率较高，电导率高，但未改性比容量200-220mAh/g较低（可改性提升到331mAh/g），较硬碳的普遍比容量 300-350mAh/g及优化改性后可以达到400mAh/g低，且软碳层间距更短，因此储钠量较低。首效一般比生物基硬碳低8-10%，另外无烟煤中含有 3-5%的灰分以及硫杂质，需要经提纯后才能使用，否则会对电池循环有害。当然，无烟煤也可通过造孔技术也可以生成硬碳，但这增加了生产工艺环节与成本。

目前，中科海纳团队通过裂解无烟煤得到的软碳在1600℃以下仍具有较高的无序度，产碳率高达90％，储钠容量达到220mAh/g，循环稳定性优异且成本远低于硬碳材料。但由于软碳缺乏杂原子，缺陷较少，且在一定热处理下会产生类石墨结构的片层，层间距较小，导致软碳储钠能力较差。通过多孔化增加缺陷、软硬碳复合为增加储钠容量的主要改良方法。

钠电发展初期降本很重要，钠电不止看性能也要看价格，而是头部企业选择软碳成本可以控制在3万以内，销售5万以内，5万就是目前锂电软碳石墨的价格。目前软碳因性价比较高，在低端应用场景还是有经济优势的。

硬碳：当前主流，比容量高，复杂无序结构储钠量高，但价格较贵

硬碳的复杂分子水平结构造就了其多种类型的储钠活性位点，储钠容量较高，且优化改性后能超过锂电石墨的理论比容量（372mAh/g），拥有极强的商业化潜力，这样也是行业玩家主要选择硬碳的一个重要原因。但前驱体一般为生物质或其衍生物，如规模化需求量大，生物质来源虽然广泛，但是由于品种繁多，且具有季节性等问题、大批量后不能保证一致性，且碳化后产碳率偏低，经济性略差。

(图：民生证券)

相关技术路径评价：

(图：相关钠电负极调研纪要、世昀基金整合)

前驱体：供应与成本是核心考量，当前生物质性能相对领先

前驱体是生产负极的原材料，主要分为生物质基、高分子类、树脂类和煤基类炭材料：

1. 生物质前驱体主要是指植物的根茎叶等(例如:香蕉皮、泥煤苔、花生壳、树叶、苹果皮、柚子皮、杨木和棉花等)。

2. 高分子类通常指碳水化合物前驱体主要包括葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素和木质素等通过生物质提取而来的化工产品。

3. 树脂前驱体主要包括酚醛树脂、聚苯胺和聚丙烯腈等。4. 煤基类炭材料主要包括煤、沥青和石油焦等。

软碳方面，无烟煤做前驱体的碳产率达90%，所以成本会较低，但其比容量较低，首周库伦效率较硬碳低8-10%。

硬碳路径前驱体，碳产率较低，当前整体成本近2倍于软碳，比容量、首周库伦效率较高。当前整体来看，生物质前驱体性能相对领先。

(图：光大证券)

(图：光大证券)

负极性能提升路线：包覆、预钠化、造孔技术、预氧化、杂原子掺杂、电解液调控等

硬碳材料方面，当前主要有通过包覆、预钠化等提升首次库伦效应，通过前驱体的选择、造孔技术、预氧化、杂原子掺杂、电解液调控等提升钠电比容量、电导率、可逆容量和倍率性能等：

(图：光大证券)2.4 负极相关公司

硬碳海外做的比较早，做的做好的是日本可乐丽，能量密度350，首次充放电效率90-95%以上，循环3000次。国内首效最好的在80-85%，有一定差距。

国外做的比较好的是贝特瑞，贝特瑞做的最早，三星之前是客户，就是做电动大巴的时候做的，对能量密度要求不高，在16-17年贝特瑞已经实现软硬碳给三星出货。

另外伯思格是比亚迪出来的人做的，鹏辉能源有持股；

中科海纳是科研转化，中科院背景，技术不错，当前负极采用软碳的和华阳股份合资已经投产，据说明年会用硬碳。

杉杉也有储备，在送样；元力股份是从活性炭转硬碳，走生物质路径，还在开发中。

(图：华泰证券、某钠电负极调研纪要等、世昀整合)

传统锂电公司：

贝特瑞、杉杉、多氟多等进展较快：

(图：天风证券)

新进入者：

中科海纳、伯思格等进展较快：

(图：天风证券)

(图：光大证券)2.5 电解液：原理和锂电类似，量产难度低

电解液构成：

钠离子电池的电解液与锂离子电池电解液类似，主要由溶剂、溶质和添加剂构成，三者共同决定电解液的性质。

钠盐作为电解液的重要组成部分，是电解液中载流子的主要来源，能影响离子传导效率、SEI膜的生成。钠盐可分为含氟钠盐（NaPF6、NaFSI等）和不含氟钠盐（NaBF4、NaClO4等）两条路线 ，目前主流路线为NaPF6，其合成原理与LiPF6类似，可共享锂电产线量产难度低；用量方面，NaPF6离子导电性更好，因此在钠电池中用量比锂电池少。

(图：东吴证券、太平洋证券)

溶剂方面，钠离子电池的主要为酯类溶剂和醚类溶剂，醚类溶剂很少在锂电池中被使用，但各有优缺点，一般两种溶剂经常混合使用。

添加剂方面，主要分为成膜添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂等。

成膜添加剂主要包括FEC、VC等，在溶剂分子之前发生还原反应，在电极表面形成SEI膜，抑制电极直接与溶剂接触导致溶剂分解，成膜添加剂的关键在于形成的SEI膜的性能。当前循环性能差是钠电池的核心痛点之一，其关键就是正负极表面的钝化膜的稳定，因此其配方比例直接决定钠电池的循环性能表现。一般使用多种添加剂混合来得到薄度合适、性质均一稳定的钝化层，极其考验电池厂的技术经验+工程管控能力，为钠电池核心技术壁垒之一。

(图：东吴证券)

另外，在电池首周充电化成时，负极表面形成的SEI膜会消耗一部分从正极脱出的钠离子，降低电池的可逆容量，此时需要从正极材料外再寻找一个额外的钠源，弥补其中消耗的钠离子，最终提高电池容量。目前主流的补钠方法为负极预钠化、正极富钠材料以及富钠添加剂，有一定的技术壁垒。

相关补钠技术和锂电电解液产能如下：

(图：东吴证券)

相关企业布局情况：

目前布局六氟磷酸钠的企业主要为锂电池电解液龙头，据不完全统计，目前布局钠电池电解液的企业主要包括钠创能源、天赐材料、多氟多、传艺科技等。

(图：天风证券)2.6 隔膜：

钠离子电池与锂离子电池在隔膜方面技术相近，锂电池所使用的PP/PE隔膜能够直接应用于钠离子电池体系，不同点在于制备钠离子电池隔膜时，需要结合钠离子半径更大的这一特性，对于孔径和孔隙率做一定的调整。隔膜龙头企业对于微孔制备以及造孔工艺的技术储备丰富，工艺积淀深厚，具有快速将钠电隔膜产业化落地的潜力，有望占据市场先机。同时有机油性涂覆隔膜导电性能更强，可能将获得新的市场空间。另外因钠电池体积能量密度和质量能量密度都比锂电偏低，单GWh的隔膜用量预计会略增一点。从竞争格局来看，一超2强格局预计未来短期不会有太大变化，这边不做展开，仅对相关隔膜公司的产能、销量及单位盈利情况略作统计如下：

(图：世昀基金)

隔膜竞争格局

(图：中泰证券)

隔膜客户情况：

(图：中泰证券)2.7 其他辅材：钠电负极集流体可用铝箔，带来增量

集流体即是汇集电流的结构或零件，其功用主要是将粉状活性物质连接起来，并将活性物质产生的电流汇集输出、将电极电流输入给活性物质。

目前锂离子电池中，正极选择铝箔作为集流体材料，而负极会选择铜箔作为集流体材料，这是由于铝制集流体在低电位下易于与锂发生合金化反应，因此在锂电池的负极只能选择铜箔作为集流体材料。在钠电池中，钠不会与铝发生反应，因此正负极两侧均可选用成本更低廉的铝箔作为集流体，其中正极铝箔厚度一般大于负极，预计用钠电相比锂电，铝箔可带来近翻倍用量。据鑫锣资讯，1Gwh三元锂电池对铝箔的需求约 300-450t，1Gwh 磷酸铁锂电池对铝箔的需求约400-600t，1Gwh 钠离子电池对铝箔的需求提升至 600-1200t。

据【光大证券】《钠电池研究报告之五：锂钠电池需求旺盛，电池铝箔延续高景气》，因电池铝箔生产工艺复杂，质量要求高，且生产设备订购、调试周期较长，外加项目建设和产能爬坡验证周期长等，预计未来几年铝箔供需紧平衡（宁德时代与万顺新材签保供协议23-26年期间承诺供应不少于30万吨锂电铝箔侧面印证行业供需偏紧），电池铝箔需求和相关公司产能及供给预计如下：

(图：光大证券)

(图：光大证券)3.0 相关公司规划/电池参数/技术路径和进展等3.1 宁德时代宁德时代做了层状氧化物和普鲁士蓝两条技术路线。按最新一些进展来看，预计宁德时代较快量产的是采用纯钠电的A00车和300KM以上的车采用AB电池方案。

(图：大猫剑客公众号、世昀基金整合)

3.2 中科海钠中科海钠当前股权，胡勇胜（实控人）持股13.11%，中科院物理研究所持股12.6%，华阳股份间接持有中科海钠7.75%股份，华阳及集团合计持有中科海钠15.53%股份，为第二大股东，华为有持股13.3%。

(图：某证券)

从当前分工来看，材料端：正负极材料端由中科海钠（占股55%）和华阳（45%）的合资公司共同生产，电解液和多氟多合作。电池端：中科海钠与多个下游客户合作，从当前有公告的来看，中科海钠有和三峡能源及阜阳政府合资共建5GWh产能，近两个月相关公司如蔚蓝锂芯、普利特等有公告和中科海钠合作开发电池，而蔚蓝锂芯目前有第一工厂1GWh钠锂共线产能，淮安二期工厂有9GWh钠锂共线产能预计24年投产；普利特子公司海四达投资2.18亿实施1.3GWh钠离子及锂离子电池数字化工厂项目预计23年中投产。

整体看下来，中科海纳背靠中科院等技术背景较强，股东华阳股份和华为等理论上可以提供一定客户资源如华阳和火电厂关系不错，华为本身在逆变器/储能和通信储能等方面可以提供资源，外加和三峡能源等绿电开发&运营商合资建电芯产能可提供钠电池储能应用场景的试点，另外依托相关锂电生产商合作，可快速推进自己钠电正负极材料的放量，创造营收和利润便于快速在二级市场上市融资而有望成为钠电池相关领域龙头公司。

(图：大猫剑客公众号、世昀基金整合)

3.3 华阳股份华阳股份，传统煤炭企业，立足煤炭，拓展新能源业务，公司 2021 年受让阳煤制造基金 49.8%的股权，间接持有中科海钠 7.75%的股份，联合中科海钠以无烟煤作为钠离子电池负极材料抢跑市场，2022 年 3 月各 2000 吨/年的正负极材料投产；且公司联手多氟多就电解液及其添加剂达成战略合作，目前六氟磷酸钠产能达千吨；并全资持有电芯项目和电池 PACK 项目各 1GWh，2022.09.30 山西阳泉1GWh钠离子(0.36GWh的26700容量3Ah圆柱电池，0.6GWh的方形铝壳200Ah电芯)电芯生产线正式投运，电芯厂（华阳100%股权），主要生产圆柱钢壳和方形铝壳电芯，该项目满产后，圆柱钢壳钠离子电芯将达到4000万只/年、方形铝壳钠离子电芯将达到98万只/年。

(图：世昀基金整合)

华阳股份优势是软碳负极原材料方面无烟煤，如钠电池和光伏未来发展的好，作为传统煤炭企业，和下游火电厂如华能国际等关系不错，而传统火电厂也在加速转型绿电开发和运营商，这方面华阳预计有一定渠道优势。缺点是钠电池的核心正负极材料为中科海钠主导，虽然中科海钠和华阳有成立合资公司华阳占股45%。我们也可以看到，中科海钠当前和诸多企业合资做电芯和pack，如三峡能源、蔚蓝锂芯和普利特等，未来各家产能的释放，和华阳的产能会形成一定竞争关系。或者，当中科的营收和利润开始释放之后及未来上市融资扩充能，材料端是否继续在和华阳的合资公司中去扩还是新设立自己100%持股的公司来做？

华阳股份钠电池相关梳理如下：

(图：大猫剑客公众号、世昀基金整合)

华阳股份钠电池投产产品相关技术参数：能量密度略低在100Wh/Kg左右，循环次数在5000+：

(图：世昀基金整合)

(图：世昀基金整合)3.4 传艺科技传艺科技主业笔记本电脑键盘、触控板及按键等，钠电池技术团队来自山东理工大学化工学院张维民等，自2022.6月公告有做钠电池相关业务以来，据各个时间段调研纪要来看，正负极、电解液等均自研自建产线，进展相当快，产品性能和成本领先于行业，具体参数可能得等实际量产和下游客户使用后看看。

(图：华福证券等)据各调研纪要和公司公告，传艺的钠电池电芯进度、产能和电池参数如下：

(图：大猫剑客公众号、世昀基金整合)

据各调研纪要和公司公告，传艺的钠电池客户和成本如下：

(图：大猫剑客公众号、世昀基金整合)

据各调研纪要和公司公告，传艺的钠电池正负极、电解液及技术情况如下：

(图：大猫剑客公众号、世昀基金整合)

3.5 浙江纳创浙江钠创股权如下，钠电技术团队来自上海交通大学教授马紫峰钠离子电池技术研发团队，据维科技术高管调研，钠创专注于正极材料和电解液，不做电芯，电芯和入股股东上市公司维科技术合作，维科技术做聚合物类锂电池和铝壳类锂电池相关，有产线也有部分下游客户。

(图：华福证券)

(图：华鑫证券)

另外做三轮车的淮海控股集团也有入股钠创，股权占比大概5-6%之间，我们可以简单测算下三轮车如果100%电动化市场空间有多大，据京东搜索，三轮车电池大概有三种，60V*20Ah的能支撑30Km续航，60V*32Ah的能支撑50Km续航，60V*45Ah的能支撑80Km续航，全国一年三轮车销量大概在234万辆，平均单车如按略大于60V*32Ah=1920Wh。若未来电动化市场全面替代油车，市场空间预计约234万*2KWh=4.7GWh。据2022年1-9月淮海的三轮车销量13.2万辆，占比全国174万辆约8%，则淮海的三轮车如全部电动化预计有4.7*8%≈0.4GWh的量。这可能是股东预计能给予支持的最大体量，另外，淮海控股也有在眉县建设100万辆钠电新能源车产业园项目。

(图：智研热榜等)

(图：宝鸡新闻网讯)

钠创的钠电池规划和进展等如下：

(图：大猫剑客公众号、世昀基金整合)

3.6 维科技术维科技术和钠创深度合作，当前1k只钠电中试线才投产，2022年12月以来陆陆续续向下游客户送样验证，拟建的2GWh钠电池生产线预计在23年6月全面量产。技术方面，当前层状氧化物产品能量密度能做到150Wh/Kg,循环能做到3000次，具体相关进展如下：

(图：大猫剑客公众号、世昀基金整合)

3.7 比亚迪2022年11月市场有传言BYD打算在之后海鸥车型上钠电，但具体进展当前还在测试阶段，快的话要23年中出初步结果。然后正极测试供应商，整体振华、钠创做的还可以，具体情况如下：

(图：大猫剑客公众号、BYD钠电交流11.27，世昀基金整合)

3.8 孚能科技孚能科技钠电池还在小试和集中送样阶段，产能锂电可转钠电。

(图：12.07中泰电新：孚能科技钠电池交流，世昀基金整合)

3.9 众钠能源众钠能源成立于2021年1月，研发团队始于2016年，聚焦聚阴离子技术路线，研发团队60余人，由苏州大学、南京大学、厦门大学、福州大学、浙江大学及中科院纳米所等国内6所双一流高校的联席科学家团队组建（详见公司公众号，2021年11月15日相关文章）。相关进展如下：

(图：大猫剑客公众号，世昀基金整合)

3.10 多氟多多氟多当前电芯有1GWh的产能了，可以和锂电切换的，电解液也有万吨规划，可转产：

(图：大猫剑客公众号，世昀基金整合)

3.11 各公司产能统计正负极产能统计：

当前有投产并用于钠电池的预计是中科海纳和华阳股份合资的正负极2k吨，其余公司大多在送样和改进阶段，实际产能落地得继续跟进。

(图：天风证券)

电芯产能统计：当前已经投产的2GWh为中科海纳与阜阳政府及三峡能源合资的1GWh，华阳采用中科海纳正负极的1GWh，2023E预计投产的维科技术2GWh，传艺科技2-4.5GWh,多氟多有1GWh（可能和锂电可转换），还有不少可以和锂电产线转换的产能等等。

(图：天风证券)4.0 投资机会及引用研报概述从弹性角度：

钠电正负极相比锂电变动较大，尤负极。正极因部分路线和三元材料工艺和产线类似可共用预计增量不大，重点跟踪普鲁士蓝/白和聚阴离子等进展情况，尤循环性能较好的聚阴离子潜在和高循环的LFP在储能方面应用的性价比比拼情况，如进展的快、好，布局相关产业链的公司有望受益。

负极路线硬碳是趋势，前驱体的选取来源各异，对传统负极企业预估弹性不大，但对如做活性炭转硬碳的元力股份， 做树脂转做硬碳的圣泉股份可能存在一定弹性，但相比传统负极企业，此类标的和大电池厂的合作方面及在电池端的沉淀历史会有不足，需关注公司技术进展和产品性价比，尤技术不错的大电池厂供应商可能存在较快营收和利润的释放。

电芯和PACK方面，非传统锂电电池企业弹性较大，但下游客户渠道预计弱于传统电池企业，且不少企业如传艺科技、维科技术等涨幅较大，钠电产业化进展来看，预计23年对营收和利润的贡献十分有限，如行业没有较大催化性事件驱动，存在股价波动较大风险。而做传统煤炭的华阳股份，虽然下游火电厂可能有一定的渠道优势，但核心的正负极材料掌握在中科海纳手里，外加主业煤炭处于周期往下阶段，需重视该类公司的安全边际。

从确定性角度：负极集流体钠电池可用铝箔，替代传统锂电的铜箔，用量近翻倍，预计在高渗透率情况下可带来一定增量，外加铝箔行业未来几年来看供需偏紧，部分企业如万顺新材等也获得电池大厂宁德时代的锁单，其余如涂碳箔占比的提升，可能改善单位利润，可重点做跟踪，寻找合适的投资机会。

从竞争格局角度：锂电和钠电隔膜差异不大，而锂电隔膜行业竞争格局较好，一超两强，外加价格较稳，不像其他中游材料存在降价或者降加工费情况等，另外，各企业在线涂覆/涂覆占比的提升，有望持续改善单位利润。行业格局好，行业增速在预期新能源车20%+增速、储能50%+增速下也不错。股价走低久矣，可详细了解各公司情况和基本面等，在做好安全边际的基础上做投资定夺。

潜在风险：钠电池门槛技术预计不会高于锂电，宁德时代、比亚迪等及新秀公司中科海钠、浙江钠创、传艺科技、维科技术等的涌入，需警惕渗透率不及预期情况下产能过剩风险。

另外需重点关注锂电上游锂矿价格走势，注意锂矿价格跌幅超预期压缩钠电池进展时间及钠锂电池经济性PK风险，注意潜在风险如钠电池性能如能量密度和循环次数进展不及预期等等。

当然，也可重点关注相关技术进步情况，尤其一些催化性事件如电池厂公布钠电池上车or储能百MWh级别+等应用落地等带来的潜在投资（机）机会。

引用券商报告：2022.10.13--国泰君安证券-《钠离子电池行业系列之二：正极材料-钠离子电池暖风吹动，层状氧化物破冰起航》2022.06.22--国泰君安证券-《新能源前沿技术深度研究（一）：钠离子电池专题报告：吐故钠新，分庭抗锂》2022.06.05--国泰君安证券-《层状钠电路线抢夺先机，上游电解二氧化锰弹性显著》2022.03.18--国泰君安证券-《新能源行业产业深度钠离子电池系列报告(一)：钠离子电池蓄势待发》

2022.11.22--光大证券-《电力设备新能源：钠电：如何从“0-1”迈向“1-N”（一）-硬碳负极成为钠电加速产业化关键》2022.11.17--光大证券-《中国化工新时代系列报告之钠离子电池材料：产业化指日可待，钠电未来可期》2022.11.16--光大证券-《钠电池研究报告之五：锂钠电池需求旺盛，电池铝箔延续高景气》2022.11.14--光大证券-《钠电池研究报告之四：钠电池负极从零到一，硬碳材料突出重围》2022.11.14--光大证券-《元力股份（300174）投资价值分析报告：深耕在炭硅产业链，受益于储新大时代》2022.10.11--光大证券-《钠电池研究报告之三：高歌“锰”进的电池新金属，钠电池的潜在受益者》2022.08.15--光大证券-《钠离子电池研究报告之二：钠电池发展对产业链和上市公司的影响估算2022.07.14--光大证券-《华阳股份（600348）：从无烟煤龙头到钠电池材料龙头》

2022.11.18--东方财富证券-《深度研究：单晶三元龙头，钠电再添增长极》2022.11.04---东方财富证券-《钠离子电池专题之三：铜基和镍基层状氧化物金属原材料需求拆解》2022.10.17--东方财富证券-《电气设备行业专题研究：钠离子电池环节概述：产业化加速，有望成为锂电的有效补充》

2023.01.02--海通证券-《有色金属行业深度报告：钠离子电池，入局企业众多，产业前景广阔》2022.11.27--开源证券-《新材料行业周报：钠离子电池迎来产业化新机遇，或将催生对钠电负极材料的广阔需求》2022.11.25--中金公司-《电池材料前瞻（三）：钠电正极——三足鼎立，各有所长》2022.11.22--申万宏源-《钠离子电池行业深度报告：降本需求驱动技术革新，钠离子电池迎发展机遇》2022.11.02--东亚前海证券-《化工：钠离子电池：产业化元年在即、乘储能东风而起》2022.10.20--华安证券-《基础化工深度报告：钠电行业乘风而起，碳基负极未来可期》2022.10.10--太平洋证券-《钠离子电池行业深度研究报告：钠电池从0到1征程开启，推动电池空间第三次跃迁》2022.09.21--东吴证券-《钠离子行业深度报告：钠电池技术进步明显，23年开始产业化元年》2022.08.09--国盛证券-《钠离子电池：后起之秀，时机已至》2022.08.01--信达证券-《钠电池进程加速，多技术并行发展》2022.07.21--民生证券-《电动车行业深度：钠电之风蓄势待发，群雄逐鹿谁主沉浮》2022.06.01-国海证券-《钠离子电池行业深度研究：钠电池产业化加速，有望补充锂电产业链》

大猫剑客公众号、天风证券数据、华泰证券数据等

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