(報(bào)告出品方:光大證券)
1、 寧德時(shí)代加碼布局,鈉電有望加速發(fā)展
1.1、 寧德時(shí)代加碼布局,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化可期
鈉離子電池是一種“搖椅式”二次電池,其工作原理與鋰離子電池類似,均 利用離子在電極之間的反復(fù)脫嵌遷移進(jìn)行充放電。鈉離子電池在充電過(guò)程中,電 池內(nèi)部鈉離子從正極材料中脫出,經(jīng)過(guò)電解液遷移到負(fù)極;在外電路中,電子從 正極遷移到負(fù)極,從而保證電荷平衡。此時(shí)正極處于貧鈉態(tài),負(fù)極處于富鈉態(tài)。放電過(guò)程則與之相反,電池內(nèi)部鈉離子從富鈉態(tài)的負(fù)極中脫出,經(jīng)過(guò)電解液遷移 到正極;在外電路中,電子從負(fù)極遷移到正極。
寧德時(shí)代布局鈉離子電池,鈉電產(chǎn)業(yè)化未來(lái)可期。寧德時(shí)代在 2021 年發(fā)布 第一代鈉離子電池后,致力于推進(jìn)鈉離子電池在 2023 年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。22 年 7 月 30 日中科海鈉首條鈉離子生產(chǎn)線落成,一期產(chǎn)能 1GWh,預(yù)計(jì) 2022 年 底實(shí)現(xiàn)鈉電池產(chǎn)能 2GWh。龍頭企業(yè)加速鈉電產(chǎn)業(yè)化布局,未來(lái)鈉電產(chǎn)業(yè)鏈有望 加速發(fā)展。已知鈉在地殼中豐度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋰(鋰在地殼中豐度為 0.0065%,鈉 在地殼中豐度為 2.74%),且地域分布上鈉分布更為廣泛易得(地域分布上 73% 的鋰資源集中在南美洲,而鈉資源呈現(xiàn)廣泛分布)。隨著市場(chǎng)對(duì)鋰電需求進(jìn)一步 擴(kuò)大,原材料碳酸鋰鹽價(jià)格持續(xù)上漲,截至 2022 年 11 月 7 日,碳酸鋰價(jià)格漲 至 57.9 萬(wàn)元/噸。由于鋰電池成本大幅上升給產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)較大壓力,鈉離子電池 憑借天然的成本優(yōu)勢(shì)有望在未來(lái)成為鋰電池的補(bǔ)充。
鈉電成本下降空間大,生產(chǎn)工藝類同鋰電有望快速發(fā)展。鈉離子電池工作原 理及電池結(jié)構(gòu)與鋰離子電池相似,且鈉電和鋰電的電池工藝也較為接近,前期研 產(chǎn)投入比較小,多個(gè)制造環(huán)節(jié)技術(shù)相似,如三元鋰電池和鈉電的層狀氧化物正極 材料均為燒結(jié)工藝,生產(chǎn)線之間轉(zhuǎn)換成本低,國(guó)內(nèi)多家鋰電龍頭已加碼布局鈉電。全球鋰離子電池發(fā)展數(shù)十余年,行業(yè)技術(shù)較為成熟,可為鈉電發(fā)展保駕護(hù)航。
1.2、 鈉離子電池成本低、充電倍率高、低溫性能和安全 性能良好
鋰電、鈉電的材料有所區(qū)別,鈉電降本空間大。鈉離子電池主要由正極、負(fù) 極、電解液、隔膜等構(gòu)成。正極(負(fù)極)包含活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等,均 勻涂布在集流體上。其中,鈉離子電池的正負(fù)極材料以及集流體的降本空間較大, 而電解液、隔膜則與鋰離子電池相似,有一定的成本壓降空間。
鈉離子電池正負(fù)極的材料成本相較于鋰電更低。正極方面,傳統(tǒng)鋰電行業(yè)的 正極材料通常為三元鋰鹽和磷酸鐵鋰,鈉離子電池的正極除了層狀金屬氧化物和 聚陰離子化合物路線外,還增加了普魯士藍(lán)類化合物路線,其中層狀金屬氧化物 是最為主流的正極材料;鈉離子的電池負(fù)極材料則多以硬碳、軟碳為主,硬碳在 鈉離子負(fù)極材料中占據(jù)主要地位。硬碳層間微孔較多,石墨化難度較高,也具有 可逆容量較高、低電壓等優(yōu)勢(shì),商業(yè)化可實(shí)現(xiàn)度大。另外,中科海鈉創(chuàng)新性地使 用無(wú)煙煤作為負(fù)極前驅(qū)體替代石墨,進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。鈉離子電池中電解液、隔膜、集流體等關(guān)鍵輔材的成本也更低。電解液方面, 由于鈉電的電解液構(gòu)成和鋰電較為相似,溶質(zhì)有所不同,由鈉鹽代替鋰鹽,濃度 也有所降低,有成本壓降空間。隔膜方面,鈉離子電池可以沿用傳統(tǒng)鋰離子電池 隔膜,更換成本較低。另外,鈉電適配的玻纖隔膜的價(jià)格更加低廉。集流體方面, 鋰離子電池中的負(fù)極集流體必須使用價(jià)格更高的銅箔。而在鈉離子電池中,由于 在集流體部分鈉離子并不會(huì)和鋁發(fā)生合金反應(yīng),因此可以用價(jià)格更為低廉的鋁箔 替換銅箔,同時(shí)鋁箔由于不易在低電壓氧化,因此可以實(shí)現(xiàn) 0V 運(yùn)輸,降低電池 運(yùn)輸?shù)陌踩L(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)鈉離子電池支持雙極結(jié)構(gòu),節(jié)約連接成本。
鈉離子電池充電倍率高于鋰離子電池,具有寬工作溫度的優(yōu)勢(shì)。鈉離子電池 展示出比鋰離子電池更好的低溫充電性能。根據(jù)《高效率高安全鈉離子電池研究 及失效分析》(周權(quán)),鈉離子電池高溫放電(55°C 和 80°C)容量超過(guò)額定容 量 100%,低溫-40°C 放電容量超過(guò) 70%額定容量,且可實(shí)現(xiàn)在低溫-20°C 下 0.1C 充放電,其充放電效率接近 100%。在高功率方面,鈉離子電池同樣具備優(yōu)勢(shì), 實(shí)驗(yàn)室層面目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)鈉離子電池在 5C~10C 倍率下的快速持續(xù)充電以及 10C~15C 倍率下的快速持續(xù)放電,并達(dá)到 2051W/L 的超高功率密度。鈉離子電 池可滿足-40°C~0°C 的工作溫度范圍,且 5C/5C 循環(huán)壽命超過(guò) 2500 周,超過(guò)了 商業(yè)化同等規(guī)格型號(hào)的磷酸鐵鋰電池的循環(huán)及倍率性能。根據(jù)寧德時(shí)代提供的數(shù) 據(jù),鈉離子電池能夠在 15min 內(nèi)充電至 80%,而中科海納制造的鈉離子電池則 能夠在 12min 內(nèi)充電至 90%,其充電速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋰離子電池在 30min 充電 80%的速度。
鈉離子電池安全性能高,循環(huán)壽命和能力密度低等缺陷有待改進(jìn)。從安全性 角度分析,由于鈉離子電池選用的正極材料鈉鹽和負(fù)極材料碳類均展示出較強(qiáng)的 穩(wěn)定性,使得鈉離子嵌入脫出時(shí)不會(huì)發(fā)生反應(yīng),同時(shí)能避免產(chǎn)生枝晶。在安全性 測(cè)試(加熱,過(guò)充、短路、跌落、針刺、海水浸泡等)中,鈉離子電池能做到不 起火爆炸,展示出良好的安全性能。鈉離子電池目前存在的短板在于循環(huán)壽命較 短,相較于磷酸鐵鋰電池超 5000 次循環(huán)壽命,鈉離子電池目前整體的循環(huán)壽命 在 2000 次左右。另外鈉離子電池能量密度較低,磷酸鐵鋰電池能量密度為 120~180Wh/kg,鈉離子電池能量密度僅為 100~150Wh/kg。近期同興環(huán)保聯(lián)合 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)簽署合作協(xié)議,雙方共同建立“中國(guó)科大-同興環(huán)保儲(chǔ)能電池 材料及器件聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”,面向高性能鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)開(kāi)發(fā),計(jì)劃兩年內(nèi)提 升鈉離子電池循環(huán)壽命至 5000 次以上。寧德時(shí)代第二代鈉離子電池能量密度有 望追趕上磷酸鐵鋰電池,達(dá)到 200Wh/kg。提高鈉離子電池的能量密度有望進(jìn)一步降本。低能量密度的電池需要消耗更 多的輔材和制造成本,從而會(huì)增加電池每瓦時(shí)的價(jià)格,因此提高鈉離子電池的能 量密度能夠在一定程度上提升其成本優(yōu)勢(shì)。根據(jù)《鈉離子電池機(jī)遇與挑戰(zhàn)》(曹 余良),只有當(dāng)鈉離子電池的能量密度達(dá)到 120Wh/kg 時(shí),其成本才能與 110Ah 的磷酸鐵鋰電池的電芯相當(dāng)。
1.3、 鈉離子電池應(yīng)用場(chǎng)景廣泛,儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車等行 業(yè)多點(diǎn)開(kāi)花
儲(chǔ)能、船舶、電動(dòng)車需求加碼,鈉電應(yīng)用場(chǎng)景廣闊。中國(guó)已明確“雙碳”目 標(biāo),并推出能源、制造業(yè)等各行各業(yè)行動(dòng)意見(jiàn)。未來(lái)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電的占比 將大幅提升,2021 年,我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電量約占全社會(huì)用電量的 11%。根據(jù) 發(fā)改委預(yù)測(cè),到 2050 年,僅光伏發(fā)電就將占到全社會(huì)用電量的約 39%。隨著風(fēng) 電、水電、光電的占比不斷增加,發(fā)電量受季節(jié)等影響加大,而儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)充 放電對(duì)發(fā)電端的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié),平滑發(fā)電曲線。中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)等發(fā) 布的數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)及全球儲(chǔ)能尤其新型儲(chǔ)能保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2021 年,全 球新增投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模 18.3GW,同比增長(zhǎng) 185%。EVTank 預(yù)測(cè)鈉離子電池將在 2025 年之后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,樂(lè)觀情況下,預(yù)計(jì) 2026 年在中國(guó) 市場(chǎng)空間可達(dá)到 369.5GWh,其理論市場(chǎng)規(guī)?;?qū)⑦_(dá)到 1500 億元。
鈉離子電池性能、成本等優(yōu)勢(shì)顯著,在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。儲(chǔ)能技術(shù) 分為電氣式儲(chǔ)能、機(jī)械式儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能以及熱能式儲(chǔ)能。電化學(xué)的項(xiàng)目數(shù)量 居首,其中占比最大的又是鋰離子電池。鈉離子電池作為最接近鋰離子電池的電 化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù),憑借其低溫的穩(wěn)定性能以及安全性,可作為鋰離子電池在大規(guī)模 儲(chǔ)能領(lǐng)域的重要補(bǔ)充技術(shù),有望得到廣泛應(yīng)用。與此同時(shí),鈉離子電池的全生命周期度電成本遠(yuǎn)低于鋰離子電池,優(yōu)勢(shì)明顯。一方面,隨著鋰離子電池上游原材料價(jià)格高企和成本傳導(dǎo),鈉離子低廉的材料成 本為其起量創(chuàng)造了巨大空間。另一方面,在儲(chǔ)能系統(tǒng)總的投資成本中,除材料成 本等初始投資成本以外,循環(huán)壽命也是影響儲(chǔ)能度電成本的關(guān)鍵因素。根據(jù)中科 海納官網(wǎng),當(dāng)初始容量投資在 500-700 元/kWh、循環(huán)次數(shù)在 6000 次時(shí),鈉離 子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)度電成本可實(shí)現(xiàn)0.217-0.285元/kWh;當(dāng)循環(huán)次數(shù)在8000次時(shí), 該成本可下探至 0.2 元/kWh 以內(nèi)。若鈉離子電池能夠進(jìn)一步改進(jìn)電池結(jié)構(gòu)和工 藝,提高其循環(huán)壽命,則可進(jìn)一步降低儲(chǔ)能電站的度電成本,以滿足大規(guī)模儲(chǔ)能 商業(yè)化應(yīng)用的要求。
政策加碼,儲(chǔ)能市場(chǎng)大有可為。8 月 25 日,工信部公開(kāi)征求對(duì)《關(guān)于推動(dòng) 能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)(征求意見(jiàn)稿)》的意見(jiàn)?!墩髑笠庖?jiàn)稿》要求, 加強(qiáng)新型儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān),研究突破超長(zhǎng)壽命高安全性電池體系、大規(guī) 模大容量高效儲(chǔ)能、交通工具移動(dòng)儲(chǔ)能等關(guān)鍵技術(shù),加快研發(fā)固態(tài)電池、鈉離子 電池、氫儲(chǔ)能/燃料電池等新型電池。隨著技術(shù)的突破和產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善,鈉離 子電池的成長(zhǎng)潛力巨大,有望在儲(chǔ)能領(lǐng)域大放異彩。
鈉離子電池也可廣泛運(yùn)用于低速電動(dòng)車市場(chǎng)、電動(dòng)船舶市場(chǎng)中。低速電動(dòng)汽 車的主要類型有電動(dòng)高爾夫球車、電動(dòng)個(gè)人多功能車、電動(dòng)低速越野車和電動(dòng)低 速重型車輛。根據(jù)《全球低速車市場(chǎng) 2022》(GGII 發(fā)布)預(yù)測(cè),到 2026 年, 低速電動(dòng)車市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到 82 億美元,2022-2026 年年復(fù)合增長(zhǎng)率為 12.0%。據(jù)國(guó)際市場(chǎng)研究公司 Research and Markets 發(fā)布的《2015—2024 全球電動(dòng)船 舶、小型潛艇及自動(dòng)水下船舶的市場(chǎng)報(bào)告》預(yù)測(cè),到 2024 年全球電動(dòng)船舶市場(chǎng) 的規(guī)模將達(dá)到 73 億美元,市場(chǎng)前景相當(dāng)可觀。鈉離子電池在低速車領(lǐng)域有逐步替代鉛酸電池、與鋰電池互補(bǔ)的趨勢(shì)。目前 傳統(tǒng)的電動(dòng)兩輪車等低速車領(lǐng)域大部分均使用鉛酸電池,但由于廢舊鉛酸電池含 鉛及鉛酸液等物質(zhì),對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,循環(huán)壽命遠(yuǎn)低于鋰電和鈉電,且鉛酸電池 重 量相 對(duì) 較 大 ,工 信 部 于 2018 年修訂 的 《電 動(dòng) 自行 車 安 全 技術(shù) 規(guī) 范 (GB17761-2018)》中,對(duì)電動(dòng)兩輪車的整車重量、續(xù)航里程、連續(xù)輸出功率 都做出了規(guī)定,兩輪電動(dòng)車的整車質(zhì)量不得高于 55kg。因此,在我國(guó)電動(dòng)兩輪 車不斷發(fā)展的當(dāng)下,鈉電作為鋰電的重要補(bǔ)充技術(shù)有望逐步替代低速電車領(lǐng)域的 鉛酸電池。
2、 正極材料各有所長(zhǎng),層狀過(guò)渡金屬氧化 物路線最為成熟
鈉離子電池的電化學(xué)性能主要取決于電極材料的結(jié)構(gòu)和性能,通常認(rèn)為,正 極材料的性能(如比容量、電壓和循環(huán)性)是影響鈉離子電池的能量密度、安全性 以及循環(huán)壽命的關(guān)鍵因素。目前研究的鈉離子電池正極材料,主要是過(guò)渡金屬氧 化物、普魯士藍(lán)類化合物和聚陰離子化合物等。
2.1、 鈉離子電池正極:成本顯著低于鋰電池正極,部分 生產(chǎn)工藝設(shè)備與鋰電重合
鈉和鋰有相似的物理化學(xué)特性,因此鈉離子電池的結(jié)構(gòu)、原理與鋰離子電池 基本相同。目前鈉離子電池的單位能量原料成本(0.29 元/Wh)顯著低于鋰離子 電池單位能量原料成本(0.43 元/Wh),因而更適用于低成本的規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域。鈉電正極材料的生產(chǎn)工藝設(shè)備與三元鋰電正極材料產(chǎn)線有一定重合,在設(shè)計(jì)時(shí)針 對(duì)個(gè)別工序考慮一定的冗余廠房空間和設(shè)備,即可根據(jù)市場(chǎng)需求將三元鋰電材料 產(chǎn)能靈活切換為鈉離子電池正極材料的產(chǎn)能。
2.2、 過(guò)渡金屬氧化物:層狀氧化物技術(shù)相對(duì)成熟,循環(huán) 性能有待提高
過(guò)渡金屬氧化物結(jié)構(gòu)式為 NaxMeO2,其中 Me 為過(guò)渡金屬,包括 Mn、Fe、 Ni、Co、V、Cu、Cr 等元素中的一種或幾種。過(guò)渡金屬氧化物可分為隧道型氧 化物和層狀氧化物。當(dāng)鈉含量較高時(shí),一般以層狀結(jié)構(gòu)為主,主要由 MeO6八面 體組成共邊的片層堆垛而成,鈉離子位于層間,形成交替排布的層狀結(jié)構(gòu)。而當(dāng) 氧化物中鈉含量較低時(shí),主要以三維隧道結(jié)構(gòu)的氧化物為主,隧道型氧化物具有 獨(dú)特的 S 型和五角形隧道。
層狀過(guò)渡金屬氧化物技術(shù)相對(duì)成熟,已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),但循環(huán)性能有待提高。中 科海納的鈉銅鐵錳氧化物即采用了層狀過(guò)渡金屬氧化物技術(shù),現(xiàn)已實(shí)現(xiàn) 145Wh/kg 能量密度,是鉛酸電池的三倍左右。但是,層狀氧化物的電化學(xué)性能 由相結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)所決定,而相結(jié)構(gòu)又與原始態(tài)的鈉含量、層的穩(wěn)定性、鈉原子周 圍的環(huán)境等因素相關(guān)。同時(shí)由于鈉離子半徑較大,在電化學(xué)過(guò)程中伴隨著一系列 相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的發(fā)生,相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變一方面存在能壘,影響離子在體相的擴(kuò)散;另一 方面復(fù)合的相變過(guò)程存在較大的結(jié)構(gòu)變化,造成循環(huán)過(guò)程結(jié)構(gòu)的瓦解,影響循環(huán) 性能。隧道型氧化物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,循環(huán)性能較好。隧道結(jié)構(gòu)的氧化物由于存在 Mn-O 八面體的相互支撐,分子結(jié)構(gòu)從平面的層狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為立體的隧道結(jié)構(gòu),大大提高 了材料的循環(huán)穩(wěn)定性。鈉離子在嵌入脫出過(guò)程中,材料結(jié)構(gòu)仍然能夠保持相對(duì)穩(wěn) 定。然而,這種材料初始鈉含量過(guò)低,造成可逆容量較低,同時(shí)還存在材料首周 充電容量較低的問(wèn)題,目前該技術(shù)多還處在研究階段。
2.3、 普魯士藍(lán)類化合物:成本低廉發(fā)展空間廣闊,但結(jié) 晶水問(wèn)題是產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn)
與無(wú)機(jī)金屬化合物和聚陰離子化合物相比,有機(jī)材料在結(jié)構(gòu)多樣性、成本、 靈活性、安全性和可回收等方面有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。其中普魯士藍(lán)類化合物 (PBAs)具有較大的金屬離子通道,可實(shí)現(xiàn) Na +的快速嵌脫而不發(fā)生晶格畸變,同 時(shí)其成本低且毒性小,又可在室溫下合成,因而被廣泛研究。普 魯 士 藍(lán) 類 化 合 物 具 有 三 維 通 道 結(jié) 構(gòu) , 具 有 較 高 的 電 壓 和 可 逆 容 (155mAh/g),分子式 NaxMa[Mb(CN)6](Ma 為 Fe、Mn 或 Ni 等元素,Mb 為 Fe 或 Mn),并且成本較低,前驅(qū)體價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單易制,具有潛在的應(yīng)用前景。但是原料中包含氰化物(氰化鈉等),有劇毒,基于環(huán)保和安全考量,目前我國(guó)對(duì) 氰化物相關(guān)的生產(chǎn)和銷售管制嚴(yán)格,國(guó)內(nèi)具備氰化物生產(chǎn)資質(zhì)企業(yè)有限。
但是,普魯士藍(lán)類化合物中的結(jié)晶水會(huì)對(duì)分子結(jié)構(gòu)造成影響,這也是該材料 產(chǎn)業(yè)化的壁壘所在。普魯士藍(lán)類化合物的制備方法主要包括共沉淀法、梯度取代 共沉淀法和單一熱源法。沉淀法制備普魯士藍(lán)通常在水溶液中合成,在最終樣品 中會(huì)存在微量的晶格水。這些晶格水在充放電過(guò)程中可能會(huì)脫出,與電解液中的 鈉鹽反應(yīng)產(chǎn)生 HF,從而腐蝕材料,影響材料的電化學(xué)性能。寧德時(shí)代最新專利可將 Na2MnFe(CN)6 正極活性材料層的水含量控制在一 定范圍內(nèi),可以避免結(jié)晶水對(duì)于充放電和晶格結(jié)構(gòu)的影響,使普魯士藍(lán)類正極材 料電池兼具良好的充放電性能和循環(huán)性能。同時(shí),通過(guò)選用不同的過(guò)渡金屬離子, 如 Ni2+、Cu2+、Fe2+、Mn2+、Co2+等,可以獲得豐富的結(jié)構(gòu)體系,表現(xiàn)出不同的 儲(chǔ)鈉性能。另外,普魯士藍(lán)類化合物也有倍率性能差、循環(huán)不穩(wěn)定、庫(kù)倫效率低(≤90%) 等問(wèn)題。主要原因是化合物結(jié)構(gòu)中的空位會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)性能降低、結(jié)構(gòu)退化,且 H2O 會(huì)與電解質(zhì)發(fā)生副反應(yīng)。
2.4、 聚陰離子類化合物:更好的循環(huán)性能與安全性能, 成本降低后未來(lái)可期
聚陰離子類化合物具有多面體框架,框架十分穩(wěn)固,可以獲得更高的循環(huán)性 與安全性。同時(shí)多面體還可以產(chǎn)生誘導(dǎo)效應(yīng),提升充放電的電壓。表達(dá)式為 NaxMy[(XOm)n-]z (M 為可變價(jià)態(tài)的金屬離子,X 為 P、S、V、Si 等元素),聚 陰離子類化合物也較普魯士藍(lán)類化合物和過(guò)渡金屬氧化物使用壽命長(zhǎng)。
聚陰離子類化合物主要分為橄欖石型、鈉快離子導(dǎo)體(NASICON)、焦磷酸鹽 和硫酸鹽型。橄欖石型 NaFePO4在水溶液中穩(wěn)定,可以搭配水溶液電解液,具 有成本低、環(huán)境友好和處理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。NASICON(Na3V2(PO4)3)中鈉離子位 于框架空隙中,擁有更快的鈉離子遷移速率,同時(shí)可以作為正、負(fù)極材料,組裝 成對(duì)稱的鈉快離子導(dǎo)體電池,經(jīng)導(dǎo)電碳纖維包覆后,30C 倍率下循環(huán) 20000 周, 容量保持率為 54%,具有非常優(yōu)良的應(yīng)用前景。但因其使用價(jià)格高昂的金屬釩, 目前造價(jià)偏高。
聚陰離子類化合物的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐相對(duì)較少,目前工業(yè)化合成成本較高,產(chǎn)業(yè)化 程度相比普魯士藍(lán)類化合物和過(guò)渡金屬氧化物低。同時(shí)這類化合物存在著電子電 導(dǎo)率和體積能量密度低的問(wèn)題。相比于層狀氧化物正極,聚陰離子正極具有更好 的熱穩(wěn)定性,從而具有更好的安全性,但是其最大的缺陷是電子導(dǎo)電率低,無(wú)法 在大電流下充放電。所以,常通過(guò)包覆、摻雜提高其電導(dǎo)率,從而改善電化學(xué)性 能。
3、 鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈公司梳理
鈉離子電池企業(yè)里,寧德時(shí)代等企業(yè)加快布局鈉離子電池產(chǎn)業(yè),鵬輝能源、 星空鈉電等企業(yè)的多條生產(chǎn)線均已投入運(yùn)行。中科海鈉也在近日落成全球首條 1 GWh 鈉離子生產(chǎn)線,鈉創(chuàng)新能源預(yù)計(jì) 2022 年投產(chǎn)正極材料與電解液。中游四 大材料初步產(chǎn)業(yè)布局也已形成。正極材料方面,容百科技在正極材料方面已具備 初步量產(chǎn)能力,當(dāng)升科技、振華新材、鈉創(chuàng)新能源也緊隨其后積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn) 程。負(fù)極材料方面,中科海鈉與華陽(yáng)集團(tuán)合作開(kāi)發(fā)無(wú)煙煤負(fù)極,貝特瑞、杉杉股 份、中科電氣等具有生產(chǎn)硬碳的豐富經(jīng)驗(yàn),已實(shí)現(xiàn)為鈉離子硬碳方面進(jìn)行大批量 供貨。電解液方面,鈉創(chuàng)新能源已有 5000 萬(wàn)噸電解液投產(chǎn),多氟多已商業(yè)化量 產(chǎn)電解液,新宙邦、瑞泰新材等均已推出相關(guān)電解液樣品。鋁箔企業(yè)中,鼎盛新 材、云南鋁業(yè)等均開(kāi)展新能源動(dòng)力電池用鋁箔項(xiàng)目,為各大電池生產(chǎn)廠商提供助 力。原材料方面,主要是二氧化錳、釩礦、氰基氧化物,多家國(guó)內(nèi)公司具有成熟 生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),其中湘潭電化已和寧德時(shí)代達(dá)成合作供給電解二氧化錳。
4、 投資分析
4.1、 振華新材:鋰電正極材料快速擴(kuò)張,鈉電穩(wěn)步推進(jìn) 增量可期
振華新材成立于 2004 年,并于 2021 年 9 月 14 日在上交所科創(chuàng)板掛牌上 市。公司自設(shè)立以來(lái)專注于鋰離子電池正極材料的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售,主要提供 新能源汽車、消費(fèi)電子及儲(chǔ)能領(lǐng)域產(chǎn)品所用的鋰離子電池正極材料。2022 年前 三季度,公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入約 99 億元,同比+180%,實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn) 10 億元, 同比+286%;Q3 單季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入約 45 億元,同比+206%,環(huán)比+56%,實(shí) 現(xiàn)歸母凈利潤(rùn) 3.4 億元,同比+211%,環(huán)比+5.1%。受益于下游客戶需求釋放, 正極材料量?jī)r(jià)齊升,公司業(yè)績(jī)有所增厚。公司聚焦鋰電材料單一主業(yè),鋰離子電 池正極材料業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)幾乎所有的營(yíng)收和毛利。
三元正極產(chǎn)能建設(shè)加速,穩(wěn)步豐富鋰電產(chǎn)品布局。2021 年末,公司義龍二 期項(xiàng)目投產(chǎn),公司鋰電正極總產(chǎn)能增至 5 萬(wàn)噸/年,其中高鎳三元正極材料生產(chǎn) 能力 2.6 萬(wàn)噸/年;2022 年 H1,公司對(duì)貴陽(yáng)沙文一期項(xiàng)目進(jìn)行技改,預(yù)計(jì) 2023 年 Q1 技改完成并投產(chǎn),技改后的產(chǎn)能將達(dá) 1.6 萬(wàn)噸;年產(chǎn) 1.2 萬(wàn)噸沙文二期項(xiàng) 目預(yù)計(jì) 2022 年 Q4 進(jìn)入設(shè)備調(diào)試階段;此外,公司年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸義龍三期項(xiàng)目 主要產(chǎn)品為高鎳、中高鎳以及中鎳三元正極(兼容鈉離子電池正極材料生產(chǎn)), 項(xiàng)目總投資 62 億元。據(jù)公司在投資者互動(dòng)平臺(tái)披露,2022 年底公司正極材料產(chǎn) 能預(yù)計(jì)達(dá) 7.6 萬(wàn)噸,23 年 Q1 達(dá)到 8.2 萬(wàn)噸。2025 年公司整體產(chǎn)能預(yù)計(jì)達(dá) 18.20萬(wàn)噸。截至 22 年 Q3,公司中高鎳 6 系低鈷單晶材料已實(shí)現(xiàn)批量銷售,超高鎳 9 系三元單晶材料已實(shí)現(xiàn)噸級(jí)產(chǎn)出并銷售,公司鋰電產(chǎn)品體系逐漸豐富。積極推進(jìn)鈉電技術(shù)布局,產(chǎn)線兼容凸顯規(guī)模優(yōu)勢(shì)。公司鈉離子電池正極材料 選擇層狀氧化物路線,截至 22 年 Q3,公司鈉離子電池正極二代產(chǎn)品處于噸級(jí) 送樣階段,預(yù)計(jì)在 2022 年 Q4 完成主要客戶初步評(píng)估,進(jìn)入小批量試用階段。二代產(chǎn)品相較于一代產(chǎn)品在克容量、首效等方面具有一定改善。在鈉離子電池正 極材料領(lǐng)域,公司已形成多元素協(xié)同摻雜技術(shù)、晶體結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)、低 pH 值及 低游離鈉控制技術(shù)、形貌尺寸及顆粒粒徑調(diào)控技術(shù)等多項(xiàng)核心技術(shù),可有效提高 鈉電正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、空氣穩(wěn)定性,改善鈉離子電池的高低溫性能、循環(huán) 穩(wěn)定性及倍率性能。針對(duì)上述核心技術(shù),公司已提交 4 項(xiàng)鈉離子電池正極材料相 關(guān)的專利申請(qǐng),形成初步專利布局。此外,鈉離子電池正極材料生產(chǎn)線與公司三 元鋰電池產(chǎn)線兼容,規(guī)模優(yōu)勢(shì)較為顯著,公司三元材料生產(chǎn)工藝為三次燒結(jié)工藝, 經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)整,可兼容鈉離子電池正極材料生產(chǎn)(兩次燒結(jié)工藝)。公司積極推 進(jìn)鈉離子電池正極材料技術(shù)研發(fā)以及專利布局,鋰電、鈉電產(chǎn)線兼容性強(qiáng),公司 鈉電業(yè)務(wù)發(fā)展可期。
4.2、 美聯(lián)新材:鋰電隔膜布局進(jìn)展順利,鈉電正極材料 成本優(yōu)勢(shì)顯著
美聯(lián)新材成立于 2000 年,于 2017 年 1 月在深交所創(chuàng)業(yè)板掛牌上市。公司 自成立以來(lái)一直從事高分子復(fù)合著色材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù),為客 戶提供塑料著色一體化解決方案,為國(guó)內(nèi)色母粒行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)。2017 年公司通 過(guò)設(shè)立全資子公司廣東美聯(lián)隔膜有限公司進(jìn)軍鋰電隔膜市場(chǎng),2018 年公司通過(guò) 控股營(yíng)創(chuàng)三征(營(yíng)口)精細(xì)化工有限公司切入精細(xì)化工領(lǐng)域,2020 年成功進(jìn)入 熔噴無(wú)紡布市場(chǎng)。受益于下游的旺盛需求,三聚氯氰銷售收入及毛利率的大幅增 長(zhǎng),公司 22 年前三季度業(yè)績(jī)因此有所增厚。2022 年前三季度,公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收 入 17.8 億元,同比+44.4%,實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn) 2.5 億元,同比+1482.39%;Q3 單季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 5.3 億元,同比+32%,環(huán)比-17.9%,實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn) 5750 萬(wàn)元,同比增加 6400 萬(wàn)元,環(huán)比-43.5%。
深入布局色母粒、精細(xì)化工、鋰電隔膜三大板塊,看好公司長(zhǎng)期發(fā)展。色母 粒板塊,公司現(xiàn)有色母粒年產(chǎn)能約 9 萬(wàn)噸,公司正不斷鞏固各產(chǎn)品在中端市場(chǎng)的 競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),并逐步突破國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)在高端產(chǎn)品市場(chǎng)的壟斷,擴(kuò)大高端產(chǎn)品市場(chǎng) 份額。精細(xì)化工方面,公司控股子公司營(yíng)創(chuàng)三征是國(guó)內(nèi)乃至全球三聚氯氰行業(yè)的 龍頭企業(yè),現(xiàn)有三聚氯氰年產(chǎn)能 9 萬(wàn)噸。隔膜方面,公司控股子公司安徽美芯已 有 1.5 億㎡濕法隔膜產(chǎn)能投產(chǎn),另有 1.5 億㎡濕法隔膜產(chǎn)能即將建成投產(chǎn),合計(jì) 3 億㎡的產(chǎn)能于 2022 年下半年逐漸釋放產(chǎn)能,另規(guī)劃有約 10 億㎡的產(chǎn)能正在陸續(xù)建設(shè)中。根據(jù)公司公告,公司 2022 年、2023 年的隔膜產(chǎn)品出貨量預(yù)計(jì)分 別為 5 千萬(wàn)平方米、4 億平方米。另外,熔噴無(wú)紡布方面,公司新建的 2 條水刺 無(wú)紡布及防護(hù)服用無(wú)紡布生產(chǎn)線已投產(chǎn),年產(chǎn)能約 2000 噸,成功為國(guó)家疫情防 控工作貢獻(xiàn)力量。前瞻布局鈉電正極材料普魯士藍(lán)(白)系列產(chǎn)品,原材料成本優(yōu)勢(shì)顯著。公 司前瞻性布局鈉電。2022 年 8 月 8 日,公司及其他投資人以投資款總額 4,500 萬(wàn)元對(duì)華鈉新材進(jìn)行增資,增資完成后,公司將持有華鈉新材 7%的股權(quán)。華鈉 新材主營(yíng)鈉電池正極材料的研發(fā)和銷售,此次參股有助于公司開(kāi)拓鈉電材料業(yè) 務(wù)。與此同時(shí),公司正在布局鈉離子電池正極材料普魯士藍(lán)(白)系列產(chǎn)品,助 推鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2022 年 9 月 19 日,公司與七彩化學(xué)簽署《戰(zhàn)略合作 協(xié)議》,擬共同投資 25 億元建設(shè)“年產(chǎn) 18 萬(wàn)噸電池級(jí)普魯士藍(lán)(白)項(xiàng)目”, 該項(xiàng)目擬分三期建設(shè),一期、二期、三期分別擬建 1、5、12 萬(wàn)噸生產(chǎn)裝置,一 期預(yù)計(jì)于 2023 年底建成投產(chǎn)。公司技術(shù)水平優(yōu)異,目前普魯士藍(lán)正極材料 50 噸中試生產(chǎn)線已投產(chǎn),并已通過(guò)部分電池廠商的檢測(cè)。另外,公司的控股子公司 營(yíng)創(chuàng)三征布局有 30 萬(wàn)噸液體氰化鈉產(chǎn)能,能夠?yàn)樵擁?xiàng)目提供原材料配套,自給 自足,成本優(yōu)勢(shì)顯著,有望在未來(lái)貢獻(xiàn)可觀的利潤(rùn)。
4.3、 百合花:“化工材料+新能源材料”雙主業(yè)驅(qū)動(dòng)發(fā) 展,布局鈉電正極材料乘鈉電東風(fēng)
百合花成立于 1995 年,2016 年 12 月在上交所掛牌上市。公司目前主要從 事有機(jī)顏料、中間體和珠光顏料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)。公司是國(guó)內(nèi)有機(jī)顏 料行業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力領(lǐng)先的龍頭企業(yè),現(xiàn)有年產(chǎn) 4 萬(wàn)噸有機(jī)顏料和 1 萬(wàn)噸配套中 間體的生產(chǎn)能力,具備全色譜生產(chǎn)能力。目前公司正在向新能源材料板塊進(jìn)軍, 待 2022 年的募投項(xiàng)目建成后,公司將形成“化工材料+新能源材料”雙主業(yè)的發(fā)展格局。2022 年前三季度,公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 19.3 億元,同比+5.7%,實(shí)現(xiàn) 歸母凈利潤(rùn) 1.9 億元,同比-15.1%,主要系公司主營(yíng)產(chǎn)品銷量同比下降、能源、 原材料等價(jià)格上漲導(dǎo)致毛利率下降所致;Q3 單季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 5.4 億元,同 比-7.6%,環(huán)比-27.0%,實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn) 0.4 億元,同比-39.1%,環(huán)比-52.2%。
公司主業(yè)向新能源材料板塊轉(zhuǎn)型升級(jí),打造業(yè)績(jī)第二增長(zhǎng)曲線。公司充分把 握新能源行業(yè)的市場(chǎng)機(jī)遇,加速布局新能源材料業(yè)務(wù)。2022 年 10 月 24 日,公 司發(fā)布《2022 年度非公開(kāi)發(fā)行 A 股股票預(yù)案》,擬募資 11.8 億元用于年產(chǎn) 40,000 噸磷酸鐵鋰項(xiàng)目、年產(chǎn) 3,000 噸電池級(jí)碳酸鋰項(xiàng)目、年產(chǎn) 5,000 噸高性能有機(jī)顏 料及配套中間體項(xiàng)目和補(bǔ)充流動(dòng)資金。此次募投項(xiàng)目有望助力公司向新能源行業(yè) 戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型升級(jí),打造新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。另外,該募投項(xiàng)目還有助于公司提升高性 能有機(jī)顏料的產(chǎn)品比例,鞏固公司有機(jī)顏料行業(yè)的龍頭地位。
公司乘鈉電行業(yè)東風(fēng),擁有 2 萬(wàn)噸金屬鈉產(chǎn)能布局,鈉電正極材料項(xiàng)目建 設(shè)決議已獲董事會(huì)通過(guò)。公司向上游延伸布局有 2 萬(wàn)噸金屬鈉,保障原材料供應(yīng)的同時(shí)有望乘鈉電行業(yè)東風(fēng)。公司于 2019 年 1 月與寧夏銀川制鈉廠簽訂《投資 合作協(xié)議書(shū)》,共同設(shè)立內(nèi)蒙古源晟制鈉科技有限公司,公司持有源晟制鈉 60% 的股權(quán),規(guī)劃建設(shè) 2 萬(wàn)噸/年金屬鈉項(xiàng)目,產(chǎn)品還包括 3 萬(wàn)噸/年液氯、3.5 萬(wàn)噸/ 年次氯酸鈉,已于 2022 年 1 月進(jìn)行投料試生產(chǎn)。金屬鈉是公司高性能有機(jī)顏料 的重要原材料之一,該項(xiàng)目有利于保障公司部分上游原材料的質(zhì)量和貨源供應(yīng), 降低原材料成本。在鈉電正負(fù)極材料方面,公司此前已擁有成熟的無(wú)機(jī)顏料普魯 士藍(lán)生產(chǎn)技術(shù),具有一定的技術(shù)積累, 2022 年 10 月 24 日,公司召開(kāi)的第四 屆董事會(huì)第六次會(huì)議通過(guò)了全資子公司宣城英特顏料有限公司實(shí)施年產(chǎn) 15000 噸鈉離子電池正極材料項(xiàng)目的決議,該項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)為安徽省宣城市高新技術(shù)產(chǎn) 業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū),建設(shè)周期為 2 年,總投資預(yù)計(jì) 1.96 億元。鈉電材料的布局有望為公 司打開(kāi)新的成長(zhǎng)空間。
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