证券研究报告
电力设备与新能源
钠离子电池：锂资源紧缺下的新解法
华泰研究
电力设备与新能源增持(维持)
2022年8月25日│中国内地专题研究
研究员申建国
锂价高位为钠电提供商业化契机，产业链建设将提速SACNo.S0570522020002shenjianguo@htsc
SFCNo.BSK177+(86)75582492388
在锂资源紧张背景下，钠离子电池战略意义凸显。相较锂电池，钠电池电化
学性能更稳定，成本更低；相较铅酸/全钒液流电池，其性价比更高。我们研究员边文姣
预计钠电池在低能量密度电动乘用车、电动两轮车、储能、电动工具等领域SACNo.S0570518110004bianwenjiao@htsc
有望得到广泛应用，2027年市场规模可达582.7亿元。目前钠离子电池产SFCNo.BSJ399+(86)75582776411
业化障碍在于电极共识的缺乏和应用空间的局限，龙头公司入局形成行业示
范，一代钠电池在多方面堪比铁锂电池。未来随着钠电池规模化生产，成本点击查阅华泰证券研究团队介绍和观点
有望大幅下降。钠/锂电池生产体系大部分通用，现有锂电企业可较快进行
产能切换，有望凭借产业布局率先受益。
钠电是对锂资源垄断性的革命，战略意义高于短期经济性
钠离子电池是在锂离子电池体系上改用钠做载流离子。锂资源分布不均，中
国锂资源高度依赖进口，供应不确定性强。钠资源储量充裕、分布广泛且海
水提纯钠盐产业发展完备，且锂离子电池的大部分生产技术能在钠离子电池
上复用。目前锂资源供应紧张，叠加电池下游应用铺开、产品精细分化趋势，
行业走势图
钠离子电池拥有较高的战略布局价值。
电力设备与新能源沪深300
钠电性能优势明显，预期成本劣势将随规模化生产解决，应用空间广阔(%)
钠离子电池相较于锂离子电池有原料供应稳定、成本低、快充快放潜力大、20
低温性能好、无过放风险等明显优势，在低能量密度电动乘用车、两轮电动8
车、储能、电动工具等方面具有广泛市场。我们预测2027年钠离子电池潜(5)
在市场规模达582.7亿元。但是由于目前存在能量密度较低、产业链建立不
(18)
完全、生产成本高企等问题，钠离子电池渗透动力受限。目前钠离子电池材
料成本在2.3元/Wh(中试)，预计在规模生产下，钠离子电池远期理论成本(30)
Aug-21Dec-21Apr-22Aug-22
可降低至0.3-0.4元/Wh。
资料来源：Wind，华泰研究
钠电技术路线多元，龙头公司入局形成行业示范
钠电池体系与锂电池一致，锂电的生产体系大部分（95%）可在钠电上复用，
设备通用，锂电企业可以较快进行产能切换。但正负极路线众多、制造参数
各异，限制规模化生产。宁德时代定调钠离子电池为锂离子电池补充，利用
供应链话语权，为上游提供了层状金属氧化物和（或）普鲁士蓝正极/硬碳
负极的生产共识、钠锂混合电池系统的应用场景，一代钠离子电池在多方面
接近甚至超越铁锂电池，为钠离子电池产业化发展注入更大动能。目前宁德
时代与中科海钠走在全球钠离子电池产业化前列，值得长期跟踪。
钠电产业链承袭锂电，锂电企业有望凭借细分产业布局优势率先受益
钠/锂电材料端，除隔膜外均需调整。正极重点关注过渡金属氧化物和普鲁
士化合物路线：前者合成工艺可控,成熟度高,产业化进展较快，拥有主流正
极及前驱体布局的企业有望首先受益；后者成本最低，容量高，倍率性好，
工作电压高，但生产涉及氰化物、牌照稀缺，拥有资质及相关产业化经验的
企业有望受益。负极以碳基为主流，软硬碳皆有，远期硬碳性能更佳，主要
负极企业均有技术储备。钠电负极集流体由铜箔变为铝箔，铝箔企业有望受
益。电解液使用六氟磷酸钠替换六氟磷酸锂，制备过程基本一致，预计现有
电解液企业将维持优势。钠电需使用碳纳米管，预计此领域龙头企业将受益。
风险提示：技术路线的不确定性；产业链配套建设不及时；产业化进展和降
本不及预期；市场规模测算存在偏差。
免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。1电力设备与新能源
正文目录
战略意义驱动钠离子电池重拾热度......................3
钠离子电池基本原理：用钠再现锂电结构框架..................3
重拾热度：锂电上游供给紧张下的破局之道..............4
宁德时代：战略性布局，融入锂离子体系，产品应用布局超预期..........5
中科海钠：钠电国家队，技术全面、产品领先..................7
钠电池性价比介于锂电池和铅酸电池..................8
钠电池vs锂电池：钠电池电化学性能更稳定，成本更低...............8
钠电池相较铅酸电池、全钒液流电池性价比更高..............9
应用场景：百亿广阔市场，等待经济性、循环能力得到验证...............11
钠电池产业链：跟锂电比材料除隔膜外其他有变化，设备通用...........14
正极：重点关注过渡金属氧化物和普鲁士化合物路线............14
负极：碳基材料是重点方向.................16
负极集流体：由铜箔变为铝箔....................17
电解液：六氟磷酸钠替换六氟磷酸锂................17
导电剂：需使用碳纳米管....................19
风险提示.........................20
免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。2电力设备与新能源
战略意义驱动钠离子电池重拾热度
钠离子电池基本原理：用钠再现锂电结构框架
钠离子电池（SIB）是一种使用钠离子（Na+）作为电荷载体的可充电电池，和锂离子电池
同为二次电池，都是由载荷金属离子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。具体来说，放电时，负极材料失去电子，其中的钠离子嵌脱进入到电解液，
正极材料中的可变价过渡金属得到电子发生还原反应，使得电解液中的钠离子向正极运动
并且嵌入到正极晶格中，化学能转化为电能，驱动外电路运行；充电时外加电压使“摇椅
反应”逆向进行，正极失去电子发生氧化反应，钠离子从正极晶格中脱嵌进入电解液，负
极得到电子发生还原反应，使得电解液中钠离子向负极移动并插入负极材料中，将电能转
化为化学能储存起来。理论上这种充电—放电反应能反复进行，一轮为一个充电周期，或
称循环周期。
图表1：钠离子电池工作原理，正负极氧化还原反应驱动钠离子在电解液内的移动
资料来源：CNKII《钠离子电池电极材料研究进展》张宁，2015年9月、中科海钠公司官网、华泰研究
钠资源可以缓解锂资源的稀缺和垄断问题。锂在地壳中的丰度仅百万分之十七，美国地质
调查局公布2019年全球探明锂资源储量约6200万吨。另外锂资源目前70%储量分布在南
美洲，其中智利锂矿储量排名世界第一，占全球储量的50%以上，资源呈现明显的寡头垄
断格局，地缘政治、全球性事件较易对产业链供应带来冲击。钠是地壳中第六丰富的元素
和第四丰富的金属元素，丰度是锂的1300倍以上。并且钠资源分布广泛，目前海水制氯化
钠技术也十分方便高效。上述因素使得2022年8月单吨碳酸钠价格（2000元一吨）仅为
碳酸锂（48万元/吨）的0.4%，且价格相对稳定。
图表2：钠离子电池规避了锂矿的丰度相对较低、国内分布较少的问题
资料来源：中科海钠、华泰研究
免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。3
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图表3：碳酸钠价格显著低于碳酸锂价格，并且波动幅度相对较小
100,0002,500
工业级碳酸锂价格（元/吨）工业级碳酸钠价格（轻灰，元/吨）
90,000
80,0002,000
70,000
60,0001,500
50,000
40,0001,000
30,000
20,000500
10,000
00
2019/1/312020/1/312021/1/312019/1/312020/1/312021/1/31
资料来源：中国金属网、中国石油和化学工业联合会、华泰研究
钠和锂的化学性质相近，能复用部分锂离子电池生产技术和体系。钠元素和锂元素处于元
素周期表碱金属族相邻位置，原子最外层都仅有单个电子，化学性质十分接近。以它们的
离子作为载流子的电池也具有类似的原理和结构。钠离子电池正极也常用高温固相、共沉
淀、球磨法等方法制备。锂离子电池的生产体系大部分可以在钠离子电池上复用、生产能
力可以部分兼容。
重拾热度：锂电上游供给紧张下的破局之道
基础研究始于20世纪70年代，中间被搁置，而后重拾热度。钠离子电池的研究可以追溯
到20世纪70年代，几乎和锂离子电池是同时开始，而随着20世纪90年代锂离子电池的
商业化，钠离子电池的研究被搁置，主要是因为钠的质量和体积较大，锂离子电池的能量
密度更优，且钠的原子量大、工作电压偏低。近年来在全球新能源产业的加速布局下，市
场的逐渐成熟和政策补贴的退坡催生行业进一步拓展产品类型匹配应用场景、分化路线降
本的需求。并且由于锂离子电池上游原材料的垄断性、产能扩张缓慢，产业链价值量有向
上游倾斜的趋势，给下游电池厂带来了向上掌控原材料供应链和向下传导成本的双重压力，
下游电池厂因此开始积极找替代方案以提升对供应链的掌控能力。
图表4：钠离子电池发展历程
资料来源：CNKI《钠离子电池关键电极材料研究进展》，各公司官网，华泰研究
英国Faradion公司于2011年成立，是全球首家从事钠离子电池工程化研究的公司，目前
Faradion公司的产品正极材料为镍、锰、钛层状氧化物，负极材料采用硬碳，且公司已研
制出10Ah软包电池样品，能量密度达到140Wh/kg，电池平均工作电压为3.2V，在80%
放电深度下的循环寿命预测可以超过1000次；此外，美国NatronEnergy采用普鲁士蓝材
料开发了高倍率水系钠离子电池，2C倍率下的循环寿命达到10000次；日本丰田公司电池
研究部也在2015年宣布开发出了新的钠离子电池正极材料体系。
免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。4电力设备与新能源
图表5：海外主要钠电池制造企业的开发状态
国家公司/机构钠电池产品
美国NatronEnergy公司对称水系电池,高倍率普鲁士蓝正极
英国Faradion公司软包钠电池；Ni基层状氧化物正极；硬碳负极
法国NAIADES计划团体元组钠电池；氟磷钒酸钠正极；硬碳负极
瑞典ALTRIS公司普鲁士白正极
日本丰田正极材料
岸田化学过渡金属氧化物正极；电解质
澳大利亚卧龙岗大学普鲁士蓝正极；硬碳负极
资料来源：CNKI《储能用钠离子电池的发展》，华泰研究
国内首家钠离子电池公司中科海钠于2017年成立，依托中科院物理研究所技术的中科海钠
公司已经研制出能量密度高于135Wh/kg的钠离子电池，平均工作电压为3.2V，在100%
深度放电，循环1000次后容量保持率为91%，现已实现正、负极材料百吨级制备及小批
量供货，钠离子电芯也具备了MWh级的制造能力，并率先完成了在低速电动车和30kW、
100kWh储能电站的示范作用。2021年，宁德时代发布钠离子电池，并宣告23年实现量
产。2022年，传艺科技、维科技术等新进入者也纷纷宣告布局钠离子电池。
图表6：国内钠电领域企业布局情况
公司/机构国家能量密度循环寿命电池体系最新进展
宁德时代中国160Wh/kg普鲁士蓝和（或）层2021年7月29日发布钠离子电池，各
状金属氧化物/硬碳体性能指标接近磷酸铁锂，定位与锂电池互
系补，与磷酸铁锂一同整合进动力电池系
统。将于2023年基本建成产业链
中科海钠中国150Wh/kg2C倍率下4500循Cu层状氧化物/软碳，推出首量钠离子电池（72V80Ah)驱动的
环，容量保持率83%有机电解液低速电动车；2019年建立了首座
30kW/100kWh钠离子电池储能站；2021
年6月28日，全球首套1MWh钠离子电
池光储充智能微网系统投入运行
辽宁星空钠电中国循环1000次后，容建成首个钠离子电池生产线，已经量产
量保持率94.6%
钠创新能源中国120Wh/kgNi层状氧化物/硬碳软与现有锂离子电池生产工艺兼容；成本优
包电池势不明显，有机体系存在安全隐患。
鹏辉能源中国磷酸钒钠/硬碳体系已有钠电池样品，6月份进行中试，预计
年底前批量生产
传艺科技中国140Wh/kg层状氧化物/硬碳预计年底中试线投产，明年4月一期
2GWh投产，后续二期规划8GWh
维科技术中国层状氧化物/硬碳软包与钠创合作，明年投产1GW，远期规划
电池10GW
欣旺达中国公司提出拥有储备钠离子电池补钠的方
法及钠离子电池发明专利技术。
资料来源：宁德时代发布会（2021年9月23日），中科海钠官网，公司公告，华泰研究
宁德时代：战略性布局，融入锂离子体系，产品应用布局超预期
确定钠电定位，吹响钠电产业化号角。宁德时代2021年7月29日发布其第一代钠离子电
池，宣布采用普鲁士蓝和（或）层状金属氧化物/硬碳体系，定位为与锂离子电池相互补充。
发布会意义在于证明钠离子电池的性能可用性和具体场景的落地，利用宁德时代强大的供
应链影响力吹响了钠离子电池正式产业化的号角。但是发布会未直接提及的成本和循环性
能有待长期考量。
其制造体系主要是材料改变，制造设备可以与现有锂电产线兼容：
1)正极材料：普鲁士白、层状氧化物，体相结构进行电荷重排，还有一些表面改性，解
决了循环过程中的能量快速衰减问题，160mAh/g，与锂离子正极相当；
2)负极材料：改性后的硬碳，比容量350mAh/g，与目前石墨相当；
3)电解液：新型电解液。
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