钠电池行业深度研究：钠离子电池性能及优势、产业链及相关公司深度梳理-220824（19页）.pdf

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1、 1/19 2022 年年 8 月月 24 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 钠离子电池钠离子电池：性能及优势、产业链及相关公：性能及优势、产业链及相关公司司深度深度梳理梳理 中国两次向世界宣示推进碳达峰、碳中和的愿景目标。中科院物理所陈立泉院士也提出了“电动中国”的构想，即实现交通电动化、设备智能化、能源低碳化。其中，二次电池是实现双碳目标的重要路径。作为二次电池的重要代表锂离子电池目前的问题主要集中于成本与资源：锂资源储量不足；锂资源分布不均；中国锂资源开采难度大，80%依赖进口，面临着“卡脖子”风险等。因此，发展可与锂离子电池互补的新型二次电池技术至

2、关重要，也是实现“电动中国”“双碳”目标和解决能源“卡脖子”问题的关键路径。锂离子电池替代品钠电资源丰富，价廉环保，钠离子电池应运而起。下面我们通过概念构成、发展历史、性能及优势、政策支持、当前问题及展望、产业链及相关龙头、市场预期等多方面对钠离子电池进行深度梳理，希望给感兴趣的朋友带来帮助。一、概念与构成一、概念与构成 1.概念概念 钠离子电池，是一种二次电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似，两者都被称为“摇椅式”电池。2/19 2022 年年 8 月月 24 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 钠离子电池的主要构成为正极、负极、隔膜、电解液和集流

3、体，其中正极和负极材料的结构和性能决定着整个电池的储钠性能。正负极之间通过隔膜隔开防止短路，电解液浸润正负极作为离子流通的介质，集流体起到收集和传输电子的作用。充电时，Na+从正极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态。放电过程则与之相反，Na+从负极脱出，经由电解液穿过隔膜重新嵌入到正极材料中，使正极恢复到富钠态。为保持电荷平衡，充放电过程中有相同数量的电子经外电路传递，与 Na+一起在正负极间迁移，使正负极发生氧化和还原反应。钠离子电池工作原理与锂离子基本类似，这也给钠电池的产业化打下良好基础。XZSV1U0X2UpNtR9PbP9PtRnNmOp

4、NfQoOyQjMpNuN7NqRpPvPoPrQNZpPqQ 3/19 2022 年年 8 月月 24 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2.构成构成（1）正极材料：层状过渡金属氧化物正极材料：层状过渡金属氧化物 vs 普鲁士类化合物普鲁士类化合物 vs 聚阴离子化合物聚阴离子化合物 正极材料主要为电池提供离子源，决定了电池的能量密度。目前正极材料主要有三种路线，分别是层状过渡金属氧化物、普鲁士类化合物和聚阴离子化合物，前两者在商业应用上的实践更为广泛，典型代表分别是中科海钠和宁德时代。层状过渡金属氧化物层状过渡金属氧化物 NaxMO2（M 为过渡金属元素，如 Mn、Ni、Cr、F

5、e、Ti 和 V 及其复合材料）比容量高且易于加工量产，可以分为单金属氧化物、二元金属氧化物、三元金属氧化物和多金属氧化物，在合成与电池制造方面与锂电池有相似之处。其中单层金属氧化物是参照锂电池 LiCoO2 研究，但是结构不稳定，而掺入多种元素的二元或三元金属氧化物可以具有较高的可逆容量及较好的循环寿命，但同时也提升了成本。在产业实践方面得到了较为广泛的应用，其中英国 Faradion 公司采用 MnNiTiMg 四元层状氧化物正极材料，电池能量密度超过 160Wh/kg，循环寿命在 3000 次以上，未来有进一步提升的空间。中科海钠采用了 Cu-Fe-Mn 三元层状氧化物正极材料，电池能量

6、密度达到 135Wh/kg，具有较好的循环稳定性。鲁士鲁士类化合物类化合物是过渡金属六氰基铁酸盐 NaxMaMb(CN)6(Ma 为 Fe、Mn 或 Ni 等元素，Mb 为 Fe 或Mn)，具有开放框架结构，有利于钠离子的快速迁移，氧化还原活性位点较多，具有较高的理论容量，且结构稳定性较强。但是另一方面晶体骨架中存在较多的空位和大量结晶水，会影响削弱材料的比容量和库伦效率，影响稳定性和循环性能。这些缺点需要通过技术研发来弥补，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。产业实践以宁德时代为代表，其开发的普鲁士白（NaxMnFe(CN)6）材料可以较好地控