2021 年以來，新能源電動汽車滲透率快速提升，帶動鋰電池需求持續(xù)旺盛，上游主要原料之一的碳酸鋰價格連續(xù)大幅上漲。碳酸鋰價格重返50萬元/噸之際，鋰電池替代開始重新提上議程。

 

9 月30日，華陽股份發(fā)布公告稱，旗下全資孫公司山西華鈉芯能科技有限責(zé)任公司投資建設(shè)的鈉離子電芯生產(chǎn)線正式投產(chǎn)。寧德時代方面透露，公司正努力推進(jìn)鈉離子電池在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

 

分析人士認(rèn)為，碳酸鋰價格重返高位將推動鈉離子電池的替代加速，伴隨國內(nèi)鈉離子電池產(chǎn)線落地投產(chǎn)，2023年或?qū)⒊蔀殁c離子電池商業(yè)化元年。

 

鈉離子電池落地加速

 

9 月20日，澳洲Pilbara鋰精礦第九次拍賣落錘，較前次成交價上漲近10%，再創(chuàng)歷史新高。在綜合考慮運(yùn)費(fèi)、加工費(fèi)、增值稅等因素后，此次拍賣鋰礦折合成電池級碳酸鋰的成本預(yù)計超過50萬元/噸。

 

2021 年以來，新能源電動汽車滲透率加速提升。乘聯(lián)會最新數(shù)據(jù)顯示，2022年1-9月，國內(nèi)新能源乘用車批發(fā)銷量達(dá)到434.1萬輛，同比增長115.4%，約占當(dāng)期乘用車批發(fā)銷售總量的25.99%。其中，9月份，國內(nèi)新能源汽車批發(fā)銷量達(dá)到67.5萬輛，滲透率接近30%。

 

新能源汽車高速發(fā)展背景下，鋰電池需求持續(xù)旺盛，其上游主要原料之一的碳酸鋰價格因此連續(xù)大幅上漲。數(shù)據(jù)顯示，2021年6月至今，國內(nèi)電池級碳酸鋰價格由8萬元/噸一路飆升至50萬元/噸以上，區(qū)間漲幅超過500%。10月11日，電池級碳酸鋰價格報收52.35萬元/噸，較年初上漲24.6萬元/噸，區(qū)間漲幅88.65%，接近歷史新高。

 

受碳酸鋰價格大幅上漲影響，年初以來，國內(nèi)鋰電池生產(chǎn)成本持續(xù)攀升，下游車企經(jīng)營壓力驟增。2022年3月起，近20家新能源汽車廠商先后發(fā)布提價通知以應(yīng)對成本增長壓力。

 

鋰資源瓶頸凸顯背景下，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化重新提上議程。9月第1周，鈉離子電池指數(shù)單周上漲6.51%。9月30日，華陽股份發(fā)布公告稱，公司與中科海鈉共同投資開發(fā)建設(shè)的鈉離子電芯生產(chǎn)線設(shè)備安裝調(diào)試已完成，公司鈉離子電芯生產(chǎn)線正式投產(chǎn)。據(jù)介紹，華陽股份的鈉離子電芯生產(chǎn)線主要生產(chǎn)圓柱鋼殼和方形鋁殼電芯，能量密度約為120Wh/kg到130Wh/kg，項(xiàng)目滿產(chǎn)后將成為國內(nèi)首條產(chǎn)能達(dá)到GW級別的鈉離子電池產(chǎn)線。

 

同時，寧德時代在接受投資者調(diào)研時透露，公司正致力于推進(jìn)鈉電池在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2021年7月，寧德時代召開了公司首次全球發(fā)布會，正式推出首款鈉離子電池和M3P電池，標(biāo)志著公司鈉離子電池替代路徑開始逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)階段。

 

據(jù)寧德時代披露，公司鈉離子電池的能量密度是160Wh/kg，常溫下充電15分鐘，電量可達(dá)80%以上，與161Wh/kg的磷酸鐵鋰電池能量密度相比，公司現(xiàn)有鈉離子電池體系的能量密度已逼近磷酸鐵鋰電池。

 

在安全性方面，由于鈉離子電池的熱失控起始溫度略高于鋰離子電池，因此電芯層面的安全性有所提升，盡管不能完全杜絕熱失控情形下的爆燃風(fēng)險，但從目前的電芯穿刺等破壞性實(shí)驗(yàn)看，鈉離子電池實(shí)際安全性與磷酸鐵鋰電池基本相近。

 

而在產(chǎn)品成本上，鐵鋰電池對鈉離子電池的性價比優(yōu)勢在逐步縮小。根據(jù)SNE Research發(fā)布的2022年上半年全球動力電池市場銷售數(shù)據(jù)，1-6月，寧德時代動力累計銷售動力電池104GWh，成本約為791.6億元（含儲能業(yè)務(wù)）。以此計算，寧德時代電池成本約為7.61億元/GWh。

 

根據(jù)東吳證券研究報告，目前鈉離子電池處于推廣期，設(shè)備工藝不成熟、生產(chǎn)設(shè)備不完善、產(chǎn)業(yè)鏈不完善，預(yù)計當(dāng)前成本應(yīng)在0.8-0.9元/Wh以上。東吳證券認(rèn)為，隨著產(chǎn)業(yè)鏈的完善，規(guī)模效應(yīng)顯現(xiàn)以及技術(shù)趨于成熟，鈉離子電池成本有望降至0.5元/Wh。與磷酸鐵鋰電池0.7元/Wh的總成本相比，鈉離子電池成本將便宜20%以上；其中，在電芯材料成本方面，鈉電池成本預(yù)計比鐵鋰電池低0.1元/Wh，降至0.3元/Wh，便宜25%以上。

 

華泰證券認(rèn)為，在鋰資源緊張、鋰價持續(xù)高位背景下，鈉離子電池戰(zhàn)略意義凸顯，產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)有望提速。

 

“低”成本競爭

 

中信建投證券在研報中指出，“常規(guī)”鈉離子電池立足成本優(yōu)勢潛力，與磷酸鐵鋰性能指標(biāo)各有所長，高能鈉離子電池可能在能量密度單一性能指標(biāo)上超過鐵鋰。盡管目前技術(shù)成熟度相對較低，但鈉的地殼豐度大幅高于鋰，碳酸鈉廉價，在能源革命的大背景下，鈉離子電池將迎來以性能較好、成本控制潛力較大為核心競爭力的歷史機(jī)遇。

 

資料顯示，鈉離子電池體系與鋰離子電池一致，均由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液、集流體、結(jié)構(gòu)件等組成，但除隔膜外，鈉離子電池的正極材料、負(fù)極材料、電解液體系均與鋰電池有較大差異。

 

在正極材料方面，目前，鈉離子電池的正極主要有過渡金屬氧化物、聚陰離子型化合物、普魯士化合物和非晶態(tài)材料四種路線。正極材料的選取需要遵循具有較高的比容量，較高的氧化還原電位，良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性，嵌入化合物需要具有良好的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，資源豐富易得、成本低、制備工藝簡單等原則。

 

鈉離子電池正極材料中，過渡金屬氧化物是目前最受歡迎的正極材料，包括磷酸鐵鈉、錳酸鐵鈉、鈦錳酸鈉等，華陽股份（合作方中科海鈉）投產(chǎn)的鈉離子電池即采用了銅鐵錳層狀氧化物+軟碳路線。同時，普魯士類材料依靠較好的電化學(xué)性能、成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，也成為目前研究的主流方向之一。寧德時代推出普魯士白體系+AB電池以及后續(xù)計劃推出的錳基富錳普魯士白體系，均為普魯士類材料路線。

 

東吳證券在研究報告中指出，目前鈉離子電池價格高昂主要是正負(fù)極材料及配套的電解液未大規(guī)模量產(chǎn)。正極材料中，層狀氧化物價格在15萬-20萬元/噸，僅考慮正極成本，層狀氧化物中碳酸鈉單噸價格不足3000元，以目前碳酸鋰50萬元/噸計，兩者相差超過150倍。

 

從原材料儲量來看，鋰元素在地殼中的儲量占比僅為0.0065%，且分布多位于較偏遠(yuǎn)的地區(qū)。截至2022年1月，全球探明鋰資源總量約8900萬噸，可開發(fā)儲量約為2200萬噸。其中，南美洲可開發(fā)鋰資源儲量占全球53%，中國僅占7%，國內(nèi)鋰資源80%以上依靠進(jìn)口，對外依存度偏高。與鋰元素相比，鈉元素是地殼中儲量最大的堿金屬元素，地殼豐度約為2.36%，是鋰的360倍以上，且鈉元素具有儲量豐富、價格低廉、分布廣泛的優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)品價格相對穩(wěn)定。

 

根據(jù)東吳證券測算，如果使用銅錳鐵元素層狀氧化物體系，鈉離子電池的正極價格將比LFP正極價格便宜一半以上；根據(jù)中科海鈉官網(wǎng)數(shù)據(jù)，在碳酸鋰價格15萬元/噸、碳酸鈉價格2000元/噸的背景下，鈉離子電池材料成本相較鋰離子電池降低30%-40%。最新報價數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)電池級碳酸鋰報價52.35萬元/噸，碳酸鈉報價不足3000元/噸，兩者報價相差174.5倍。同時，東吳證券預(yù)計，目前普魯士白類正極材料價格在20萬元/噸，未來普魯士白類的理論價格預(yù)計可以做到3萬元/噸，較目前降低80%。

 

在負(fù)極材料上，目前，鈉離子電池負(fù)極技術(shù)路線主要有金屬化合物、碳基材料、合金材料、非金屬單質(zhì)等技術(shù)路線。其中，碳基材料因循環(huán)性能穩(wěn)定、嵌入度高等優(yōu)勢是目前性價比最高的鈉離子電池負(fù)極路線。據(jù)介紹，碳基材料包括硬碳、軟碳、石墨和類石墨等產(chǎn)品路線，其中軟碳和硬碳是商業(yè)化最快的碳基負(fù)極。

 

數(shù)據(jù)顯示，由于現(xiàn)階段供應(yīng)鏈不完整，國外可樂麗在硬碳技術(shù)上保持領(lǐng)先，進(jìn)口硬碳材料的每噸售價約在20萬元，國產(chǎn)硬碳價格約在8萬-10萬元/噸。但從長期來看，隨著未來硬/軟碳技術(shù)的近一步成熟以及產(chǎn)量增長后的規(guī)模效應(yīng)顯現(xiàn)，硬/軟碳的生產(chǎn)成本有望大幅下降。

 

中金公司預(yù)計，到2025年，國產(chǎn)硬碳材料價格有望降至6萬元/噸。根據(jù)東吳證券測算，目前，國內(nèi)硬/軟碳的價格預(yù)計分別約為8萬元/噸和5萬元/噸，未來成本可降至4萬元/噸和2萬元/噸以下，比現(xiàn)有人造石墨負(fù)極價格低30%。

 

此外，除了鈉元素相對鋰元素的成本替代之外，鈉離子電池的成本優(yōu)勢還表現(xiàn)在集流體材料的選擇優(yōu)勢方面。由于鋁制集流體在低電位下易與鋰發(fā)生合金化反應(yīng)，從而影響電池的整體性能，鋰電池負(fù)極只能使用銅箔，但鈉電池可以在正極負(fù)極都使用鋁箔。

 

根據(jù)鑫鑼咨詢數(shù)據(jù)，目前，每GWh三元鋰電池大約需要電池鋁箔300-450噸，每GWh磷酸鐵鋰電池需要電池鋁箔400-600噸。由于鈉電池正負(fù)極集流體均采用鋁箔，且負(fù)極集流體對鋁箔的需求量高于正極，每GWh鈉電池需要鋁箔700-1000噸，用量是鋰電池的2倍以上。不過，與銅箔相比，鋁箔價格要大幅低于銅箔價格。數(shù)據(jù)顯示，截至10月10日，國內(nèi)電池級銅箔（6μm）報價12.35萬元/噸；同期，電池級鋁箔價格約為3.7萬元/噸，與電池級銅箔價格相差近3倍。

 

經(jīng)測算，相較于鋰電池，鈉離子電池的材料成本分布更為分散，其中正極材料的成本占比從鋰電池的43%下降為26%；負(fù)極材料占比由鋰離子電池的11%提升至16%；集流體材料成本占比將由鋰離子電池的10%降至4%。

 

根據(jù)東吳證券測算，鈉離子電池可以通過替換正極材料和電解液中的鋰元素、鋁箔集流體替換銅箔以及使用原材料無煙煤硬碳材料替代負(fù)極等方式降低原材料成本。

 

當(dāng)碳酸鋰價格在10萬元/噸以上，鈉離子電池相比磷酸鐵鋰電池具備經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。

 

未來市場前景廣闊

 

根據(jù)華陽股份披露，相比于鉛酸和鐵鋰電池，鈉離子電池具有價格低廉、安全性能高、高低溫性能優(yōu)異、充放電速率快等優(yōu)點(diǎn)，適用于儲能電池、動力電池（輕型電動車、乘用車、重卡等）、備用電池（數(shù)據(jù)中心、通信電源、UPS等）和汽車啟動等場景，未來市場前景廣闊。

 

中信建投證券認(rèn)為，現(xiàn)階段鈉電池能量密度主要集中在130-160Wh/kg區(qū)間，與磷酸鐵鋰的140-190Wh/kg有部分重疊，隨著產(chǎn)業(yè)鏈逐步建成形成規(guī)模效應(yīng)后成本的降低，以及功率、能量密度的優(yōu)化創(chuàng)新，其有望完全取代錳酸鋰需求、部分替代磷酸鐵鋰需求。

 

中國自行車協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2021年，中國共銷售電動兩輪車4900萬輛。截至2021年年末，中國電動兩輪車保有量約為3.4億輛。在電動兩輪車的總成本構(gòu)成中，電池成本的占比超過30%，主要為鉛酸電池和磷酸鐵鋰電池。2021年，中國電動兩輪車電池出貨量接近220GW。

 

根據(jù)東吳證券測算，目前，鉛酸電池售價在0.47-0.66元/Wh，由于鈉電池循環(huán)壽命是鉛酸電池的3倍以上，理論上鈉電池價格只需低于鉛酸電池的2倍（約0.9元/Wh），兩輪車企業(yè)將產(chǎn)生替代意愿。與鉛酸電池相比，鈉離子電池具有耐低溫、輕量化等優(yōu)勢，當(dāng)其制造成本低于鉛酸電池和鋰離子電池制造成本時，將在電動兩輪車領(lǐng)域占據(jù)絕對優(yōu)勢。

 

2022 年8月，小牛電動CEO李彥在接受媒體采訪時曾表示，小牛電動正在尋找新的電池技術(shù)替代，并且公司計劃于2023年推出旗下首款鈉離子兩輪電動車。

 

根據(jù)李彥的介紹，在相同續(xù)駛里程下，鈉離子電池雖然比鋰電池重，但是其具有明顯的成本優(yōu)勢。

 

東吳證券預(yù)計，到2022年年底鈉電池?fù)碛蠫Wh以上生產(chǎn)能力時，鈉電池價格有望降至0.8元/Wh，將在兩輪車領(lǐng)域?qū)︺U酸電池形成替代，并且滲透率逐步增加；預(yù)計到2027年，鈉離子電池滲透率有望到50%，預(yù)計形成52GWh潛在替代空間，以0.5元/Wh的價格計算，2027年潛在市場空間為130.7億元。

 

同時，鈉離子電池的耐低溫特性將在儲能領(lǐng)域獲得部分應(yīng)用空間。據(jù)介紹，建設(shè)成本、電池循環(huán)壽命、充放電深度以及電價是影響儲能建設(shè)收益的幾個關(guān)鍵因素。

 

目前，國內(nèi)常用磷酸鐵鋰電池，國外以三元鋰電池為主，但由于建設(shè)成本、循環(huán)壽命驅(qū)動等因素影響，正逐漸轉(zhuǎn)向磷酸鐵鋰。

 

與磷酸鐵鋰相比，鈉離子電池在充放電深度上存有優(yōu)勢，同時其耐低溫特性適用于寒冷地帶或氣候溫差較大地帶，如內(nèi)蒙古、甘肅北部、黑龍江、青藏高原等重要的風(fēng)力資源地區(qū)。10月10日，中國能建發(fā)布公告稱，公司中標(biāo)三峽能源安徽阜陽南部風(fēng)光儲基地項(xiàng)目儲能系統(tǒng)EPC總承包工程，該項(xiàng)目是目前華東區(qū)域最大的電網(wǎng)側(cè)電化學(xué)儲能項(xiàng)目，也是目前國內(nèi)最大的鈉離子儲能電池項(xiàng)目。

 

據(jù)介紹，該項(xiàng)目計劃建設(shè)300兆瓦/600兆瓦時儲能電站，含270兆瓦/540兆瓦時磷酸鐵鋰電池和30兆瓦/60兆瓦時鈉離子電池，項(xiàng)目預(yù)計2023年6月全部投運(yùn)。

 

東吳證券認(rèn)為，隨著改性帶來的循環(huán)性能提高和規(guī)模化量產(chǎn)持續(xù)降本，鈉離子電池有望在建設(shè)成本、電池循環(huán)壽命兩方面達(dá)到儲能應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。以0.5元/Wh的價格和鈉離子電池45%的滲透率計算，預(yù)計到2027年，中國儲能市場將達(dá)到152GWh，對應(yīng)鈉離子電池儲能應(yīng)用潛在市場空間將達(dá)到341.7億元，鈉離子電池全部市場應(yīng)用規(guī)模將達(dá)到582.7億元。

 

中信建投證券預(yù)計，到2025年，鈉離子電池的市場空間約為30GWh，市場規(guī)模接近200億元。