摘要
　　1、锂电一家独大，亟需钠电Plan B制衡
　　（1）中短期来看：碳酸锂供不应求，价格位居高位，带动电池成本大幅上升；中长期看：锂资源储备量相对较少，我国锂电池产量占全球60-70%，长期碳酸锂供给紧平衡，且盐湖提锂等开采成本相对较高，中长期锂价难以回到10万元以下的低点；（2）碳酸锂是电池成本的负担，因此亟需其他电池作为锂电的有效补充。钠电的综合性能与锂电最为接近，且材料理论成本较低，中长期较锂电池均有一定的成本优势。
　　2、正负极较为关键，材料工艺仍需进步
　　钠电材料相较锂电材料，电解液/集流体相似度高，正负极变化大。（1）正极：层状氧化物综合性能最佳，与三元类似，产业化进展最快；普鲁士结晶水问题亟待解决；聚阴离子成本低，循环好，待工艺成熟后有望成为储能正极的首选；（2）负极：硬碳相比软碳，首效、克容量更高，是目前的主流选择。硬碳的前驱体中树脂类成本较高，沥青类工艺较复杂，相比之下，生物质性能优、成本低、原材料广泛且可控。
　　3、钠电潜在需求较大，可率先切入低速电动车、通信备电储能赛道，中长期可应用于动力电池+大储
　　 （1）短期来看，低速四轮车、通信备电储能等电池门槛较低的领域有望率先应用钠电，我们预计产业化落地的节点在2023年Q2，规模放量的时间点在2023年H2，2023年钠电池的出货规模有望在5-10GWh。（2）中长期看，钠电池产业发展的核心在于应用领域的持续开拓，我们预计基于目前成熟的层状氧化物正极体系，钠电有望于2024年H1在低端乘用车上放量。但基于层状氧化物体系在循环寿命上有一定的局限，往大储领域开拓需要聚阴离子正极以及电解液体系的进一步成熟，我们预计2024年H2以后钠电有望逐步在大储领域渗透。我们预计2025年钠电的总空间有望在100GWh上下。
　　重点关注标的
　　（1）正负极材料：层状氧化物【振华新材】（化工团队联合覆盖）、硬碳【贝特瑞】；
　　 （2）电池端：行业巨头【宁德时代】、【鹏辉能源】。
　　风险提示：产能释放和成本下降不及预期，钠电池应用进展不及预期，锂盐价格回落超预期，文中测算具有一定主观性

研究报告全文：证券研究报告行业报告行业深度研究2023年03月05日电力设备钠电池深度吐故钠新分庭抗锂作者分析师孙潇雅SAC执业证书编号S1110520080009行业评级强于大市维持评级请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明上次评级强于大市1摘要1锂电一家独大亟需钠电PlanB制衡1中短期来看碳酸锂供不应求价格位居高位带动电池成本大幅上升中长期看锂资源储备量相对较少我国锂电池产量占全球60-70长期碳酸锂供给紧平衡且盐湖提锂等开采成本相对较高中长期锂价难以回到10万元以下的低点2碳酸锂是电池成本的负担因此亟需其他电池作为锂电的有效补充钠电的综合性能与锂电最为接近且材料理论成本较低中长期较锂电池均有一定的成本优势2正负极较为关键材料工艺仍需进步钠电材料相较锂电材料电解液集流体相似度高正负极变化大1正极层状氧化物综合性能最佳与三元类似产业化进展最快普鲁士结晶水问题亟待解决聚阴离子成本低循环好待工艺成熟后有望成为储能正极的首选2负极硬碳相比软碳首效克容量更高是目前的主流选择硬碳的前驱体中树脂类成本较高沥青类工艺较复杂相比之下生物质性能优成本低原材料广泛且可控3钠电潜在需求较大可率先切入低速电动车通信备电储能赛道中长期可应用于动力电池大储1短期来看低速四轮车通信备电储能等电池门槛较低的领域有望率先应用钠电我们预计产业化落地的节点在2023年Q2规模放量的时间点在2023年H22023年钠电池的出货规模有望在5-10GWh2中长期看钠电池产业发展的核心在于应用领域的持续开拓我们预计基于目前成熟的层状氧化物正极体系钠电有望于2024年H1在低端乘用车上放量但基于层状氧化物体系在循环寿命上有一定的局限往大储领域开拓需要聚阴离子正极以及电解液体系的进一步成熟我们预计2024年H2以后钠电有望逐步在大储领域渗透我们预计2025年钠电的总空间有望在100GWh上下重点关注标的1正负极材料层状氧化物振华新材化工团队联合覆盖硬碳贝特瑞2电池端行业巨头宁德时代鹏辉能源风险提示产能释放和成本下降不及预期钠电池应用进展不及预期锂盐价格回落超预期文中测算具有一定主观性请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明21锂电一家独大亟需钠电PlanB制衡锂价在高位亟需锂电池的PlanB钠电池综合性能优异是锂电池的最优替代品中长期成本优势显著请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明3锂想丰满但现实残酷全球范围内我国锂资源储量有限全球可用锂资源稀缺且分布不均价格寡头垄断易受地缘政治性影响可用锂资源不足锂是自然界密度最小的金属具有极强的电化学活性具有储能功能其在地壳中含量仅约00065丰度居第二十七位从资源总量来看其实并不稀缺但受开采条件和提锂技术的影响许多估算的资源量无法转化为储量如全球已知最大的乌尤尼盐湖Uyuni锂矿床由于没有经济可行的锂盐提取方法其中大量的锂资源量无法计入储量分布不均寡头垄断全球锂资源分布高度集中形成寡头垄断局面2020年73锂资源分布在北美洲和南美洲其他地区如大洋洲8亚洲7欧洲7和非洲5则分布较少图全球锂矿碳酸锂资源量分布2020图全球锂矿碳酸锂储量分布20201305937189418283466288410654831984445906311572227113201434智利澳大利亚阿根廷玻利维亚阿根廷美国澳大利亚中国美国加拿大中国刚果金加拿大其他刚果金津巴布韦其他注资源量不包含储量资料来源中国地质调查局2021中国知网中国锂资源的主要类型分布和开发利用现状评述和展望王核等天风证券研究所4锂想丰满但现实残酷国内碳酸锂价格飙涨从碳酸锂价格来看自2021年8月至2022年3月电池级碳酸锂的价格几乎呈直线上升历史最高与最低价格相差约10倍价格易受地缘政治性影响基于当前锂资源集中垄断的情况我们预计未来锂价不仅会由实际市场供需决定更易受到国际政治形势等多重因素的影响当前锂价的持续走高和锂资源的供需紧张问题亟待解决图电池级碳酸锂995价格一年内增长10倍单位万元吨电池级碳酸锂价格995600050004000300020001000000月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月1357913579135791357913579135791111111111111年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年2017201720172017201720182018201820182018201920192019201920192020202020202020202020212021202120212021202220222022202220222023201720182019202020212022资料来源Wind天风证券研究所5锂想丰满但现实残酷国内开采成本较高中长期价格有望较高我国锂盐对外依存度近八成或将构成潜在卡脖子威胁我国锂资源供应对能源和产业安全的威胁不容忽视我国的锂资源储量总量并不稀缺从2020年数据来看我国的锂资源储量总量全球占比631紧随智利澳大利亚阿根廷位列第四但现实是我国80的锂资源供应依赖进口澳洲锂矿和南美盐湖等地是全球锂资源第一进口国原因在于大部分可开采资源位于青海和西藏盐湖但青海盐湖锂镁分离困难西藏地理环境恶劣因此电池级碳酸锂的有效产能不足加之新能源汽车和储能产业发展势头迅猛我国锂资源供给与需求量形成强烈对比产量方面2022年全国锂离子电池产量达750GWh同比增长超过130其中储能型锂电产量突破100GWh锂电一家独大或将构成我国潜在的卡脖子威胁发展替代方案对于保障我国能源供应和产业安全具有重要意义图我国主要锂矿床分布图资料来源中国知网中国锂资源的主要类型分布和开发利用现状评述和展望王核等钠离子电池从基础研究到工程化探索容晓晖等工信部天风证券研究所6钠新吐故制衡锂电最优PlanB锂钠同族化学性质接近钠元素和锂元素为同主族元素具有某些相似的化学性质钠离子电池的架构封装工艺与锂电池高度相似生产锂电池的工厂不必经过大的改动就能直接进行钠电池生产图摇椅式发电原理示意图表钠锂元素主要性能对比分类LiNa相对原子质量gmol-16942299熔点1805977密度gcm-105340968价态变化0101离子半径A076102图钠离子电池工作原理示意图成本碳酸盐元吨-15800250-300标准电极电势V-304-271地壳丰度mgkg-12023600第一电离能kJmol-152024958理论容量金属mAhg-138611166理论容量ACoO2mAhg-1274235资料来源中科海钠官网中国知网钠离子电池磷酸盐正极材料研究进展曹鑫鑫等钠离子电池Mn基氧化物正极材料的制备及掺杂改性研究李航高工锂电公众号中科海纳公众号天风证券研究所7钠新吐故制衡锂电最优PlanB其他类型电池难堪大任钠电池有望向上制衡锂电向下蚕食铅酸钠电池一方面与铅酸电池相比在循环成本能量密度等方面都具有较为明显的优势有望向下蚕食铅酸市场另一方面因整体性能与锂电池接近成本优势显著有望向上制衡锂电池应用的垄断性我们认为液流电池应用局限性较大难以作为锂电池的平替电化学储能技术主要分为锂离子电池铅酸电池钠离子电池液流电池和钠硫电池等类别自2022年6月29日国家能源局在防止电力生产事故的二十五项重点要求2022年版征求意见稿中提出中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池钠硫电池之后液流电池的关注度上升但该类电池初始投资成本高占地面积大我们认为液流电池在动力电池和便携式储能领域应用价值较低并不能够作为制衡锂电池的PlanB表四种电化学储能电池的比较锂离子电池钠硫电池铅酸电池液流电池能量密度Whkg75-250150-24030-5040-130功率密度Wkg150-31590-23075-30050-140循环次数次100045005001万循环寿命年5-1510-155-155-10单位容量成本元KWh600-2500300-500200-400150-1000资料来源中国知网抽水蓄能与电化学储能联合参与电网负荷频率控制技术研究和婧国家能源局第一电动汽车网公众号天风证券研究所8钠新吐故制衡锂电最优PlanB钠电池在低温安全性方面具备优势钠电整体性能与锂电接近能量密度稍逊但低温安全和倍率性能突出能量密度方面在目前的技术条件下钠离子电池的电芯能量密度约为70-200Whkg高于铅酸电池的30-50Whkg相较于三元锂电的200-350Whk有所逊色但与磷酸铁锂电池的150-210Whkg有重叠范围且尚有较大的技术进步空间低温表现方面相比于锂离子电池-20到60的工作温度区间钠离子电池可以在-40到50的温度区间正常工作-20环境下容量保持率近90高低温性能更优秀安全性方面得益于更高的内阻钠离子电池在短路状况下瞬间发热量少热失控温度高于锂离子电池具备更高的安全性在针对过充过放针刺挤压测试时钠离子电池的安全性表现也让人满意倍率和快充性能方面钠离子电池具备更好的倍率性能适合在快充响应型储能和规模供电等场景应用结合上述特点我们认为钠离子电池有望在储能中低续航里程电动车工程车小动力等细分市场率先得到推广应用表三种短时储能电池的性能比较铅酸电池磷酸铁锂电池三元电池钠离子电池能量密度30-50Whkg120-200Whkg200-350Whkg70-200Whkg循环寿命300-500次3000次以上3000次以上3000次以上平均电压2V3-45V3-45V28-35V安全性高较高较高高环保性差较优较优优高温性能差较差差优低温性能差差较差优下游应用储能低速车储能电动车储能电动车低速车储能资料来源中国知网钠离子电池争雄武魏楠天风证券研究所9钠新吐故制衡锂电最优PlanB钠电中长期成本优势显著成本优势显著钠在地壳中具有更高的丰度约占地壳储量的264且广泛分布在世界各地原料端碳酸钠提炼简单价格远低于碳酸锂碳酸钠常年处于3000元吨以内水平以2022年8月数据为例两者价差约170倍再加之钠离子电池可以使用较为便宜的铝箔作为集流体材料进一步节约成本图纯碱碳酸钠价格大幅低于碳酸锂价格万元吨600050004000300020001000000月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月135791357913579135791357913571111111111年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年2017201720172017201720182018201820182018201920192019201920192020202020202020202020212021202120212021202220222022202220172018201920202021轻质纯碱电池级碳酸锂995资料来源Wind中国知网钠离子电池储能电池的一种新选择李慧等天风证券研究所102正负极较为关键材料工艺仍需进步请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明11正极材料多路线推进层状氧化物有望率先落地作为优异的钠离子电池正极材料需要具备以下因素1较高的容量和氧化还原电势2对电解液适应性强3较好的离子和电子电导率4在空气中易于制备保存运输以及低的成本5较好的循环性能和倍率性能目前受到研究者广泛关注的钠离子电池正极材料主要包括层状金属氧化物普鲁士蓝类化合物及聚阴离子型化合物每种类型的材料都存在着一些特征缺点层状金属氧化物结构多变从而结构稳定性差普鲁士蓝循环稳定性较差且材料高温易分解存在潜在危险聚阴离子型化合物容量较低导电性也较差图三种正极路线性能优劣对比注电池能量密度比容量压实密度电压水平资料来源中国知网钠离子电池正极材料普鲁士蓝的合成及性能研究张鹏掺杂对钠离子电池正极材料性能影响机制的研究李婧婧等振华新材公告天风证券研究所12正极材料-层状金属氧化物综合性能佳有望率先产业化应用层状氧化物类钠离子电池正极材料是金属氧化物类中的一种可分为Mn基Fe基Cr基正极材料等其结构是由共边的八面体过渡金属氧层和钠离子层堆垛而成根据其结构可分为四种分别为P2相P3相O2相和O3相字母代表了钠离子在其中的氧配位环境为三棱柱配位O代表其中的氧配位环境为八面体配位其中P2相与O3相是最为常见的两种钠离子层状氧化物正极材料因其适当的操作潜力高容量和简单的合成路线层状氧化物被认为是最有希望的正极材料图钠离子电池层状材料结构图及钠离子脱嵌的相变过程图O3和P2型层状氧化物结构模型及其主要特征资料来源中国知网钠离子电池Mn基氧化物正极材料的制备及掺杂改性研究李航富钠普鲁士蓝类正极材料的合成及其电化学性能研究贺顺利13钠离子电池正极材料普鲁士蓝的合成及性能研究张鹏天风证券研究所正极材料-层状金属氧化物综合性能佳有望率先产业化应用层状氧化物中铜基铜铁锰和镍基镍铁锰是目前较有应用前景的两种技术路线铜基VS镍基铜基成本较低但比容量相对不足镍基比容量较高但成本压力更大铜基路线主要优势在于成本较低稳定性较好但比容量约100mAhg左右相对不足该路线由中科海纳创始人胡勇胜首创镍基比铜基的比容量高约能达到190mAhg但由于镍的成本比铜更高成本压力相对更大表层状氧化物代表企业产品信息及布局进展公司名称产品信息布局进展初步具备量产能力已送电池厂测评发布三款层状氧化物产品能量密度100Whkg-200Whkg2022年钠电正极产能约15万吨年规划2023年钠电材料月出货千吨以上容百科技可用于二轮车和小动力层状氧化物产能36万吨年规划2025年钠电材料月产万吨级年出货10万吨市场占比达10以上采用特殊微晶结构前驱体以及材料结构调控解决了关键技术目前已完成工艺定型并向国内大客户送样产品性能指标优于市场同类产品当升科技瓶颈新产品层状氧化物SNFM-K3实现了比容量达到预计2023-2024年量产1772mAhg首效倍率达到913的突破2022年4月推出第一代层状氧化物钠电正极材料迅速完成向行业内主流客能量密度120-130Whkg循环次数2000-4000次温和放点户送样及吨级出货2022年6月推出第二代产品降低了游离钠的同时提高振华新材倍率02-03C具有高压实密度高容量低pH值和低游离了材料比容量截至2022年9月末已得到部分下游客户认可累计送样钠的特性06804吨销售535吨实现吨级产出并销售前期公告正极克容量140mAhg单体电芯145WhKg循环传艺科技前期公告进度为2022年底前中试线投产2023年2GWh产线投产次数4000次大于88的容量保持率现各指标已提升2022年一期年产2000吨正负极材料产线已建成预计2023年完成二期2万吨正极克容量130mAhg负极克容量300mAhg电压3V中科海钠正极1万吨负极材料产线投建2024年完成10万吨正极5万吨负极材料线100换电深度循环次数5000次项目建设2022年10月钠创年产4万吨钠离子正极材料项目一期正式投产2020年专利CN108539141B首次充电比容量可达预计在未来的3-5年内公司将分期建设8万吨正极材料和配套电解液生产线钠创新能源1861mAhg首次放电比容量可高达1666mAhg在1C倍正在积极部署50000平米万吨级正极材料量产基地为2023年布局GWh级产率下循环50次以后其容量保持率最高可达929能打下基础钠系前躯体有2-3家客户已完成主流客户的送样预计2023年上半年可实中伟股份现批量供货23H1产能100吨级23H2产能1000吨级资料来源中国知网钠离子电池关键材料研究及工程化探索进展党荣彬等企知道专利数据库起点锂电艾邦储能与充电中国能源报公众号各公司公告中科海纳官网天风证券研究所14正极材料-层状金属氧化物目前需关注的痛点不可逆容量损失易吸水受潮层状氧化物的苦恼不可逆容量损失恶化循环性能易吸水受潮恶化加工性能1晶格扭曲及相变的产生导致不可逆的容量损失恶化循环性能由于层状结构氧化物通常为过渡金属元素与周围六个氧形成的MO6八面体结构组成过渡金属层钠离子位于过渡金属层之间形成MO6多面体层与NaO6碱金属层交替排布的层状结构这些结构在钠离子电池充放电过程中会发生晶格扭曲并产生相变阻碍了钠离子的传输扩散使得大部分钠离子游离在材料的表面与电解液发生副反应形成不可逆的容量损失同时恶化循环性能导致电池性能衰减甚至失效从而带来安全方面的隐患现有技术大部分采用掺杂极少量的变价金属以达到改善材料的结构稳定性目的如振华新材专利CN114975982A钠创新能源CN114005969A等2烧结后易产生残碱导致材料易吸水受潮恶化加工性能在层状结构氧化物制备过程中考虑到钠元素的流失材料生产过程中往往会加入过量钠盐导致材料烧结后钠盐残留主要以碳酸钠和氢氧化钠形式存在简称残碱如果钠离子电池极材料的碱性过高在加工过程中会导致材料易吸水受潮在搅浆过程中黏度增加容易形成果冻状导致加工性能变差针对此问题目前主要通过水洗酸性气体等工艺进行改进如中科海纳采用低温二次烧结使得层状正极材料完全去除水分后通过酸性气体与层状正极材料表面的残碱反应降低材料表面的残碱含量表提升层状氧化物性能的相关专利公司名称层状氧化物路线专利情况CN114975982A一种钠离子电池正极材料及制法和应用2022830振华新材本发明人经过大量的研发发现提高掺杂元素的量或多元素协同掺杂对于稳定材料的晶体结构降低正极材料表面的残碱减少钠离子电池充放电过程中晶格扭曲抑制相变效果显著CN114005969A一种金属离子掺杂的改性钠离子材料及其制备方法与应用202221NaNixFeyMnzO2其中xyz1本发明通过将金属离子成功掺杂至晶格内且对正极材料原有的晶体结构无任何影响电池的循环性能容量都有显著地提升钠创新能源CN113889603A一种钠离子电池正极材料及其制备方法202214发明通过在合成钠离子正极材料过程中掺入钾离子提高钠离子电池正极材料的循环稳定性CN111370664B降低钠离子电池层状正极材料表面残碱含量的方法及应用2022429在温度恒定的条件下向气氛回转炉中中科海钠通入易挥发酸性气体1小时-5小时通过易挥发酸性气体去除钠离子电池层状正极材料的表面残碱降至室温后得到降低表面残碱后的层状正极材料资料来源企知道专利数据库天风证券研究所15正极材料-普鲁士蓝类化合物理论容量高成本低间隙水问题需解决普鲁士蓝类正极材料AxMaMbCN61yynH2O0x20y1其中A为碱金属离子Ma和Mb为不同配位环境的过渡金属离子为MbCN6空位具有较高的工作电势较为稳定的三维框架结构较长的循环寿命较低的制造成本其中利用M3M2和Fe3Fe2氧化还原电对最多可以实现两个Na的有序脱出嵌入对应理论比容量达到170mAhg以NaFeFeCN6为例4-普鲁士蓝的苦恼空位和间隙水导致电化学性能恶化普鲁士蓝类化合物在合成过程中易形成FeCN6空位和间隙水形成的空位被配位的H2O分子占据后不仅会降低材料的初始钠含量而且会导致容量在循环过程中快速下降恶化电化学性能阻碍实际应用图普鲁士蓝类似物框架结构示意图资料来源中国知网钠离子电池O3型层状氧化物正极材料研究丁飞翔富钠普鲁士蓝类正极材料的合成及其电化学性能研究贺顺利16钠离子电池碳负极材料的制备及储钠性能研究李旭升天风证券研究所正极材料-聚阴离子化合物成本低循环好有望应用于中远期储能市场聚阴离子化合物NaxMyXaObzZwM为TiVCrMnFeNi等中的一种或几种X为SP等Z为F等是由聚阴离子多面体和过渡金属离子多面体通过强共价键连接形成的具有三维网络结构的化合物钠离子占据其中的通道位置目前一系列包括磷酸根和氟磷酸根在内的聚阴离子化合物在钠离子电池中得到了广泛的研究也取得了许多显著和重要的进展然而聚阴离子化合物存在的一些瓶颈仍然限制了实际应用例如有限的容量和低的电导率因而在研究工作中特别关注该材料的设计反应机理的表征以及电化学性能的改善策略聚阴离子的苦恼含钒成本高有毒降钒降本是产业化的关键掣肘磷酸钒钠Na3V2PO43因具有理论容量大化学稳定性好使用寿命长天然丰度高等优点受到广泛关注然而由于磷酸钒钠中含钒元素也存在成本较高和具有毒性等问题钒的价格相较于铁锰等金属波动性较大且相较于铁锰等金属价格较高1降钒是聚阴离子研究的重点方向之一2021年武汉大学曹余良珈钠能源创始人团队成功研发出最高可逆放电容量02C时为-1-11109mAhg和最佳倍率性能100C时为52mAhg的无钒磷酸盐材料Na4Fe291PO42P2O7该材料属于铁基磷酸盐体系图钒价远远高于铁锰价格万元吨表磷酸钒传统钠合成工艺的优缺点对比制备方法优点缺点14反应条件可控成本低操作过程简具有较差的倍率性能12固相法单且易于大规模工业化生产等优势和循环性能10可将原料在短时间实现反应物之间分8工艺复杂处理周期子水平上的混合前驱体在发生化学6长由溶胶到粉体需反应时扩散尺度可以达到纳米水平溶胶-凝胶法要消耗大量时间和能4致使产物NVP的形貌为均匀的球状颗量不利于工业化生2粒粒径为0515m比表面积产0相对较大月月月月月月月月月月月月月月月月7891234567896具有晶粒生长完全粒径小一般在101112年年年年年年年年年年年年年年年年200nm左右颗粒二次生长减少水热条件不易控制水热法分散性好可以实现多种形貌调控等2021202120212022202220222022202220222022202220222021成本较高产量较低202120212021优势并且可以提供连续电子离子迁移通道提高离子迁移率五氧化二钒98国产铁矿石国产矿二氧化锰锰酸锂型国产资料来源中国知网钠离子电池O3型层状氧化物正极材料研究丁飞翔富钠普鲁士蓝类正极材料的合成及其电化学性能研究贺顺利钠离子电池正极材料Na3V2PO43研究进展东鹏等能源技术情报公众号企知道专利数据库天眼查wind天风证券研究所17正极材料-聚阴离子化合物硫酸盐系列打开中长期降本空间2降钒之外硫酸盐探索众钠能源为聚阴离子降本提供新思路铁基硫酸盐铁基硫酸盐类聚阴离子正极材料具有高工作电压和低生产成本等显著优势但由于其纯相材料的本征电导率低严重影响着该类型正极材料的储钠电化学性能有着储钠比容量较低长循环稳定性较差等缺陷众钠能源是该路线的代表性企业拥有专利CN115020681A一种碳包裹的硫酸铁钠正极材料及其制备方法和专利CN114267838A一种钠离子电池复合正极材料及其制备方法公司通过技术研发改善了硫酸盐正极材料储钠克容量偏低工作电位持续下降循环稳定性差倍率性能和低温工作性能不佳等问题图众钠能源专利CN115020681A性能数据图众钠能源专利CN114267838A性能数据资料来源企知道专利数据库天风证券研究所18负极材料传统石墨负极储钠能力差硬碳软碳是相对更理想的钠电负极材料理想的钠离子电池负极材料应当尽量满足1工作电压低2比容量高3首周库仑效率高4压实密度高5电子和离子电导率高6结构稳定体积形变小空气稳定7成本低廉和安全无毒等特点现有能够用于钠离子电池的负极材料主要包括碳基材料合金类材料和金属基复合物材料其中碳基材料由于具有导电性好成本低廉无毒环保成为钠离子电池负极材料的首选碳基材料主要包括石墨类材料无定形碳材料软硬碳纳米碳材料其中石墨负极在碳酸酯电解液中几乎不具备储钠能力在醚类溶剂中虽能使溶剂化的钠离子共嵌到石墨层中但其低的容量高的电压以及电解液参与反应会降低实际电池的能量密度因此石墨负极在钠离子电池中难以使用图石墨烯软碳硬碳和石墨的微观结构与储钠表现资料来源钠离子电池关键材料研究及工程化探索进展党荣彬等钠离子电池碳基负极材料研究进展蔡旭萍等钠离子电池正负极材料研究新进展潘都等天风证券研究所19负极材料硬碳高性能与软碳低成本鱼和熊掌不可兼得软碳VS硬碳硬碳比容量占优软碳经济性占优目前硬碳是主流硬碳内部碳微晶在晶体c轴方向上的碳片层堆积较少且整体呈现出随机取向排列的特点前驱体主要包括树脂沥青及生物质三类硬碳材料具有长循环寿命储钠的比容量相对较高并且具有低电压平台但仍面临着首次库仑效率低倍率性能略差等问题相比之下石墨烯相关材料往往呈现出更高的平均电压和更低的库伦效率而软碳的储钠比容量较低因此硬碳综合性能相对较优具有较广阔的应用前景软碳是有序度较高是在2800以上高温热解能够完全石墨化的非晶碳材料前驱体主要是石油焦和沥青这类矿物质具有低成本优势软碳材料具有更高的电子导电性和倍率性能但由于石墨化程度比较高直接碳化的软碳材料在钠离子电池中表现出较低的可逆容量储钠容量较低实用性受限表软硬碳性能对比硬碳软碳内部碳微晶在晶体c轴方向上的碳片层堆积较少且整体呈现内部碳微晶的碳片层呈现出短程有序-长程无序的堆积特点因而是微观结构出随机取向排列的特点存在较多的纳米空隙因而可较好的一种乱层堆积结构该结构的碳层排列规整度比硬碳要好容纳活性离子以进行电化学储能容量和电压曲线表现出了斜坡和平台共存的现象具有储钠其储钠电压和容量曲线没有固定的电压平台仅表现出一个斜坡区域储钠行为容量高储钠电势低的优势但储钠时具有较好的循环性能和倍率保持率比容量高低导电性低高木质素蔗糖葡萄糖有机聚合物纤维素羊毛棉花主要为石油系或煤系的焦碳以及将富含稠环芳烃化合物煤沥青石油碳源酚醛树脂花生壳香蕉皮柚子皮苔藓坚果壳木材沥青或中间相沥青等碳化后的产物煤氧化沥青成本高低资料来源钠电池负极及其界面设计研究李钰琦钠离子电池硬炭负极材料的研究进展张丽君等储钠碳负极形性调控及其电化学性能研究陈俊硬碳材料的功能化设计及其在钠离子电池负极中的应用冯鑫等钠离子电池软碳基负极材料研究进展刘彬华等钠离子电池炭基负极材料研20究进展吕晗等钠离子电池碳基负极材料研究进展蔡旭萍等天风证券研究所