鈉電池行業(yè)分析研究

鈉電池行業(yè)分析研究鈉電池VS鋰電池，鋰有所短，鈉有所長1、成本對比:鈉電降本速度或快于鋰價回落速度1.1、鋰礦供給釋放具有不確定性鋰礦供給釋放的不確定性仍為供給增量帶來了挑戰(zhàn)?，F今世界上開采應用最多的鋰礦物是鋰輝石、鋰云母和鹽湖鹵水等。新礦山建設周期長，全球頂級礦山從發(fā)現到投產的所需時間平均為16.9年。從最初發(fā)現到投入生產，每座礦山的交付周期各不相同，這取決于多種因素，包括產品與礦山類型、地理位置、政府以及社區(qū)需求。在全球最大的35個礦山從發(fā)現到投產的平均所需時間為16.9年，其中最短的為6年，最長的為32年。全球35個頂級礦山的勘探與研究平均所需時間為12.5年，幾乎占到總投入時間的四分之三。在這一階段投入時間最長的礦山，通常都經歷了多次所有權變更和研究修正。普遍來說，頂級礦山在可行性研究完成后的1.8年進入礦山建設階段。理想狀況下，可行性研究完成后不久便可開始建設；但對于一些礦山來說，建設之前還需要3~5年時間，部分是因為希望在建設之前繼續(xù)增加儲量，又或者面臨開采許可、執(zhí)照、資金與社區(qū)抗議等問題。根據我們的統(tǒng)計，2022年全球范圍內均出現新項目投產延期：（1）鹽湖提鋰難點海外鹽湖雖然稟賦優(yōu)異，簡單的鹽田攤曬工藝即可實現規(guī)?；慨a，但仍存在基礎設施受限、政府審批過程冗長的問題。如Allkem旗下阿根廷Olaroz二期項目，其規(guī)劃工業(yè)級碳酸鋰產能2.5萬噸/年，但由于關鍵管道、電氣設備和能源受限，項目預計由2022年12月投產延期至23年Q2投產。對比各個鹽湖的組分可以發(fā)現，國內主要鹽湖的初始鋰濃度大都在0.05%以內，最低可達到0.003%；而智利Atacama鹽湖初始鋰濃度可達到0.157%，是國內鹽湖的3-50倍不等。另一個核心的指標是鎂鋰比。鹽湖鹵水中的各種離子（如鎂離子、鈣離子、鉀離子和鈉離子）與鋰離子共存，通常富含鎂離子。從鹽湖鹵水中提取高純鋰產品，必須將鋰與其它共存離子分離。世界上絕大多數鹵水資源的特點是鎂鋰比高，從高鎂鋰比鹵水中提取鋰一直是一個世界性的難題。智利Atacama鹽湖鎂鋰比僅為6.1，國內鹽湖的鎂鋰比普遍在40-135之間，最高的甚至超過1500，因而鋰提取難度較大。此外，當前鹽湖提鋰仍是提完鉀之后的副產品，因此碳酸鋰產能很大程度上受到老鹵產量的制約。原鹵提鋰一方面對吸附劑要求更高，另一方面新鹽湖資源主要位于如西藏等地區(qū)，存在海拔高自然環(huán)境惡劣、基礎設施薄弱等問題。（2）鋰輝石及鋰云母難點“澳洲礦山+中國冶煉”的礦石提鋰模式已相對成熟，但國內部分礦山進展仍較為緩慢，以鋰礦石甲基卡為例，其自1965年-1972年均處于地質隊勘查階段，從05年24萬噸采選產能獲得環(huán)評到2010年竣工環(huán)保驗收，歷時5年多的時間。其105萬噸原礦開采產能自2013年5月獲得采礦許可，經歷產線技改以及停產事件，直到2019年才啟動復產，歷時6年時間。同時計劃建設的鴛鴦壩250萬噸/年鋰精礦項目目前處于環(huán)評階段。從海外澳洲各大礦山披露的數據看，澳洲當地也存在勞動力短缺和疫情因素影響，MtMarion和Cattlin礦山實際產量均低于先前2022財年產量指引。云母提鋰主要受限于“廢渣”和環(huán)保問題，云母提鋰平均每生產一噸碳酸鋰會產生約180噸廢渣（含選礦過程中的鉀鈉長石），未來千萬噸級別的廢渣需要大面積的尾礦庫或者充足的下游陶瓷和建材來消納。另外環(huán)保問題也存在一定制約，根據SMM2022年12月5日報道，江西省發(fā)現錦江水源水質異常，生態(tài)環(huán)境部門對上下游地區(qū)開展調查工作，其中主要調查地區(qū)為上高、高安、宜豐等地。對應的碳酸鋰冶煉企業(yè)永興、天成鋰業(yè)、領能鋰業(yè)也一度停產。（3）海外地緣政治影響鋰礦供給由于澳洲勞動力短缺、疫情以及海外地緣政治等因素，全球鋰資源供給釋放節(jié)奏放緩。美國IRA法案將美國新能源車稅收抵免延續(xù)至2032年，但法案對于供應鏈本土化要求趨于嚴格——規(guī)定電動汽車必須在北美組裝制造，電池材料和關鍵礦產必須來自美國或與美國有FTA自貿協(xié)定的國家，才有資格獲得稅收補貼。對于使用來自“受關注國家”（中國、俄羅斯等）的電池部件和電池材料的電動汽車，法案規(guī)定不可獲得稅收抵免，這對于國內鋰礦企業(yè)供應的積極性有一定的沖擊。而在阿根廷、玻利維亞和智利三國交界處，由于地質構造運動形成了一塊鹽湖密集分布的三角形地區(qū)，這里是全球鋰資源最豐富的地區(qū)，所以這一地區(qū)也被稱為“鋰三角”地區(qū)。這三個國家如今正在草擬文件，希望在鋰礦價值波動的情況下達成“價格協(xié)議”，建立鋰礦的價格聯盟。2022年11月2日，加拿大工業(yè)部要求中礦(香港)稀有金屬資源有限公司、盛澤鋰業(yè)國際有限公司以及藏格礦業(yè)投資（成都）有限公司等三家中國公司剝離其在加拿大關鍵礦產公司的投資。地緣政治波動進一步加劇了鋰礦供需錯配的矛盾。此外，歐盟、墨西哥、澳大利亞等地均有不同程度的限制鋰礦產出政策的出臺。1.2、2023年全球鋰供需仍為緊平衡，鋰價有望高位震蕩根據我們的測算，2025年全球鋰資源供給將達到193.4萬噸碳酸鋰當量（LCE）,2021年-2025年CAGR38.0%。預計2023年較2022年產量增加37.7萬噸LCE。2023年主要供給增量仍來自南美鹽湖和澳洲礦山，分別占整體增量的34.4%和21.7%。南美鹽湖以SQM為例宣布了較為激進的擴產計劃，計劃2022年底投產18萬噸碳酸鋰以及3萬噸氫氧化鋰的產能，2023年擴產至21萬噸碳酸鋰和4萬噸氫氧化鋰產能；此外非洲礦山、國內資源均有增量。受益于各國政策的推進，我們預測2025年全球電動車銷量有望突破2500萬輛，對應電動車滲透率27%。綜合考慮電動車、儲能、3C電子消費以及傳統(tǒng)工業(yè)下游的需求，預計2025年全球鋰需求量為182.6萬噸LCE，2021年-2025年CAGR37.6%。我們預計2022年為鋰資源供應最為緊張的一年，2023年處于緊平衡，隨著全球范圍新增產能的不斷釋放，2024年后鋰行業(yè)有望重新回歸供需平衡。碳酸鋰價格自2021年以來高位運行一度突破60萬元/噸大關，高位鋰價將倒逼電池廠商尋求成本更低、更自主可控的新型電化學體系，鈉電池就是可選方案之一。根據中科海鈉官網的數據顯示，層狀氧化物正極搭配軟碳負極材料的鈉離子電池相比于磷酸鐵鋰搭配石墨負極的鋰離子電池，材料成本可以降低30~40%。這是由于在正極材料上游材料上，碳酸鈉相比于碳酸鋰擁有明顯的成本優(yōu)勢；疊加集流體材料方面，鈉電池正負極均可以用更加便宜的鋁箔。1.3、鈉鋰電池成本對比磷酸鐵鋰電池材料成本由磷酸鐵鋰、炭黑、水系黏結劑、鋁箔、隔膜、電解液、石墨負極與銅箔等八個部分組成（注：以下材料22年價格均來自百川盈孚）截至2023年3月21日，電池級碳酸鋰價格下降至31.93萬元/噸，2023年初至今電池級碳酸鋰均價為43.85萬元/噸。假設23年/24年/25年碳酸鋰價格為35/25/15萬元/噸：截至2022年12月31日，磷酸鐵鋰價格為16.6萬元/噸，碳酸鋰價格為55.8萬元/噸。若按照1噸磷酸鐵鋰消耗0.24噸碳酸鋰測算，則對應23年/24年/25年磷酸鐵鋰價格為116.1/92.1/68.1元/Kg。截至2022年12月31日，電解液價格為5.6萬元/噸，若按照1噸電解液消耗0.03噸碳酸鋰測算，則對應電解液在23/24/25年的價格為4.95/4.64/4.33萬元/噸，其余材料均假設其價格不發(fā)生明顯變化；截至2022年12月31日，鋁錠價格為18840元/噸，按照1.9萬元/噸加工費計算，鋁箔價格為3.8萬元/噸，按照《鋰鈉電池需求旺盛，電池鋁箔延續(xù)高景氣——鈉電池研究報告之五》中鋁箔供需平衡的推演，23年/24年/25年鋁箔價格分別為3.8/3.5/3.2萬元/噸；截至2022年12月31日，石墨價格為5.3萬元/噸。考慮到石墨負極趨向產能過剩，假設23/24/25年石墨價格為5.1/4.9/4.7萬元/噸；在磷酸鐵鋰電池度電用量方面，單耗依據方錚等《室溫鈉離子電池技術經濟性分析》，測算得到2022/23/24/25年磷酸鐵鋰電池的每100ah成本為204.21/164.67/144.93/125.19元。以磷酸鐵鋰電池標準電壓3.2V為電壓標準進行測算，100Ah對應0.32Kwh，那么磷酸鐵鋰電池2022/23/24/25年每Kwh材料成本為638.16/514.59/452.90/391.22元。鈉離子電池的主要材料成本由層狀正極材料、炭黑、油系黏結劑（PVDF）、無定形碳負極材料、鋁箔、六氟磷酸鈉、隔膜、水系黏結劑等組成。正極層狀氧化物價格22年為6-8萬元/噸，考慮到未來規(guī)模化后的進一步成本降低，假設23/24/25年層狀氧化物價格分別為5.5/4.5/4萬元/噸；硬碳負極目前主要來源為日本企業(yè)可樂麗，成本較高，2022年國產化硬碳價格約為5萬元/噸，考慮到未來規(guī)?；蟮倪M一步成本降低，假設23/24/25年硬碳價格分別為4/3.5/3萬元/噸；鈉電池電解液方面，早期樣品階段價格較高約為20萬元/噸，遠期產業(yè)規(guī)?；墒旌笥型抵?萬元/噸，我們假設23/24/25年鈉電電解液價格為15/10/4萬元/噸；其余材料價格與鋰電一致。鈉電池材料度電用量方面，參考方錚等《室溫鈉離子電池技術經濟性分析》，測算得到2022/2023/2024/2025年每100ah鈉離子電池材料成本分別為213.9/169.5/131.67/93.82元，以鈉離子電池電壓3.2V為電壓標準進行測算，100Ah對應0.32Kwh，那么層狀氧化物&硬碳負極鈉離子電池2022/23/24/25年每Kwh成本為668.5/529.75/411.48/293.20元。若按照2023年和2025年碳酸鋰價格分別為35萬元/噸和15萬元/噸測算，以“層狀氧化物+硬碳”和“普魯士藍+軟碳”兩種材料體系為例，2023年鈉電池材料成本約為469-530元/Kwh，與磷酸鐵鋰接近；遠期2025年鈉電池材料成本約為258-293元/Kwh，有望較磷酸鐵鋰便宜25.1%-34.1%。2、性能對比：鈉電池性能滿足部分磷酸鐵鋰電池應用場景工況評判電池的性能指標，一般從能量密度、安全性能、快充性能、系統(tǒng)集成效率、低溫性能、是否擁有長壽命等維度進行評判。寧德時代于2021年7月的鈉離子電池發(fā)布會上發(fā)布的第一代鈉離子電池除了能量密度遜色于目前的磷酸鐵鋰電池以外，其余指標都持平或超越磷酸鐵鋰電池。其電芯單體能量密度高達160Wh/kg（寧德時代正在研發(fā)能量密度達到200wh/kg的鈉離子電池）；常溫下充電15分鐘，電量可達80%以上；在-20°C低溫環(huán)境中，也擁有90%以上的放電保持率；系統(tǒng)集成效率可達80%以上；熱穩(wěn)定性遠超國家強標的安全要求。鈉離子電池具有資源豐富、成本低廉、能量轉換效率高、循環(huán)壽命長、維護費用低、安全性高等諸多優(yōu)勢，能夠滿足電池領域高性價比和高安全性等的應用要求。從電池構建的基礎元素對比來看，鈉與鋰有著一定的相似性，這決定了兩個電池的原理相似；卻又有著許多不同之處，這決定了兩者電化學性能的區(qū)別。（1）能量密度對比所謂能量密度即為電池平均單位質量或體積所釋放的電能大小，一般會分重量能量密度和體積能量密度兩個維度，動力電池領域通常更關注重量能量密度。電池重量能量密度=電池容量×平臺電壓÷重量，可以看出電池重量能量密度與電池容量、平臺電壓成正比，與重量成反比。而電池容量又由正負極活性材料的克容量決定。雖然鈉離子電池與鋰離子電池的原理類似，但是兩者所采用的正負極材料體系完全不同，克容量表現與平臺電壓表現也完全不同。從目前表現來看，鈉電池在正極材料的克容量上與目前成熟的鋰離子電池相比存在一定的差距，與磷酸鐵鋰電池相比差距不明顯，但是與能量密度更高的三元鋰電池相比差距則較為明顯。負極材料方面，雖然目前鈉電池的理論容量與實際容量均不遜色于鋰電池，但是在可逆容量與首周庫倫效率方面仍然存在一定問題。（2）循環(huán)壽命與倍率性能在循環(huán)壽命方面，鈉離子由于半徑比鋰離子大，反應過程中嵌入脫出的難度也較大且容易造成結構變化，導致其循環(huán)壽命較低，但是在產業(yè)界與學術界的不斷努力之下，目前鈉電池的循環(huán)壽命已經達到可以和鋰電池相媲美的程度。倍率性能方面，鈉離子電池的性能則更為優(yōu)秀。相較于鋰電池而言，鈉離子的溶劑化能較低，意味著鈉離子電池具有更好的界面離子擴散能力，鈉離子的斯托克斯直徑小于鋰離子。相同濃度的電解液比鋰鹽電解液具有更高的離子電導率，或者更低濃度的電解液也能達到相同的離子電導率，使得鈉離子電池具有更快的充電速度。（3）低溫性能溫度是影響鈉離子電池動力學過程和電化學穩(wěn)定性的重要因素。低溫時，電解液的離子電導率下降、黏度增加，導致鈉離子/鋰離子的傳輸速率變慢、電池可逆容量下降。本征晶界電阻的增加和電極內離子的緩慢擴散，會抑制嵌脫反應，且低溫下負極生長的枝晶還會使電池性能下降，引發(fā)安全問題。根據《納微快報》期刊刊登的《TailoringNitrogenTerminalsonMXeneEnablesFastChargingandStableCyclingNaIonBatteriesatLowTemperature》一文中的觀點，由于鈉離子的去溶劑化能力比鋰離子小約25-30%，這意味著Na嵌入脫嵌的活化障礙較低，根據Arrhenius阿倫尼烏斯方程，有望在低溫下實現更快的充電和更高的電池性能。（4）安全性能雖然金屬鈉的性質比鋰更為活潑，但是鈉離子電池的安全性能卻比鋰離子電池更高。在充放電過程中，鈉不會與鋁產生合金化反應，因此正負極均可以采用鋁箔作為集流體，從而避免由于過放引起的集流體氧化且可以過放至0V。另外，鈉電池在高溫下產氣主要為不可燃的二氧化碳（來自正極），可燃性的氫氣含量很少；磷酸鐵鋰高溫下產氣主要為氫氣（來自負極LiC6和溶劑的反應）。在安全性測試（加熱、過充、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，展現出良好的安全性能。鈉離子電池目前主要面向的市場為A00級新能源電動車、兩輪電動車以及儲能電池三個方向。2.1、A00/A0級新能源電動車2022年11月29日，寧德時代研究院副院長黃起森表示，鈉離子電池普遍可以滿足續(xù)航400公里以下的車型需求。寧德時代通過首創(chuàng)的AB電池系統(tǒng)集成技術，實現鈉鋰混搭，優(yōu)勢互補，提高電池系統(tǒng)的能量密度，使鈉離子電池應用有望擴展到500公里續(xù)航車型，覆蓋65%的新能源車市場。孚能科技公告收到江鈴集團新能源“同意就EV3車型開展鈉離子電池前期適配性預研工作”的通知，相關配置應用鈉離子電池的車型將于2023年上市銷售。根據2022年工信部《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》，目前市場上主要A00級電動車的磷酸鐵鋰電池能量密度在110~130Wh/kg之間，鈉離子電池的能量密度在120~160Wh/kg之間，理論上在A00級電動車領域，鈉離子電池可以實現對鋰離子電池的替代。根據《中國新能源汽車城柳州范本大數據報告》，自2020年7月至2021年6月，小型純電動乘用車更聚焦短途出行，車輛單次出行里程均值為7.56km，用戶主要用于上下班、購物接送孩子等。其中上汽通用五菱作為小型純電動乘用車型代表，單次出行里程均值為6.71km，充分滿足了基本代步出行的需求。從車輛日均行駛里程均值看，新能源乘用車日均行駛里程均值為39.1km，其中小型純電動乘用車日均行駛里程均值為30.38km，上汽通用五菱日均行駛里程均值為29.2km。從車輛月均充電次數分布看，小型純電動乘用車月均充電次數相對穩(wěn)定，主要集中在10-15次，相當于每2-3天車輛充1次電。若按照一周充電3次計算，一年充電次數為156次，10年充電次數為1560次，目前鈉電池循環(huán)壽命性能已滿足此應用場景。2.2、兩輪電動車目前兩輪電動車所用電池型號、電壓、電量與質量均有不同，如下所示。此處將較常見的電池型號以及性能指標進行整理歸納，其中能量密度的計算方法為標稱電壓*額定容量/參考重量。除了能量密度之外，兩輪電動車也對鋰電池的其余電化學性能有著具體的要求，諸如高低溫充放電性能、容量保持率、循環(huán)壽命與安全性能方面都有相應的標準，目前國內有關電動兩輪用鋰離子電池標準主要為QB/T2947.3-2008、GB/T36972-2018以及GB/T36672-2018，國際上主要是ISO18243-2017的標準。在其他電化學性質方面，兩輪車用鋰離子電池的工作溫度最大范圍要求為-40℃~85℃，循環(huán)壽命的最高要求為600次不低于80%，安全性方面要通過針刺、擠壓以及外部火燒的測試。鈉離子電池均可以滿足這些需求，因此兩輪車現在已經成為了鈉離子電池重要的下游應用場景之一。兩輪電動車所使用的電池目前仍以鉛酸電池為主，但鋰離子電池正在加速發(fā)展中。根據華經產業(yè)研究院的數據，2021年兩輪電動車的電池類型分布中，鉛酸電池占比達到76.6%，鋰電池占比僅23.4%。目前兩輪電動車用鈉離子電池的產業(yè)化進程也正在快速推進，各大企業(yè)均有相關布局動作。2.3、儲能領域儲能同樣是鈉離子電池的重要應用方向。2022年6月1日，發(fā)改委等九部門印發(fā)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，目標到2025年，可再生能源年發(fā)電量達3.3萬億千瓦時左右。規(guī)劃提出，要加強可再生能源前沿技術和核心技術裝備攻關。除超大型海上風電機組、高海拔大功率風電機組、新一代高效低成本光伏電池、綠氫制備等技術之外，多項高能量密度儲能技術也被囊括其中，包括鈉離子電池。對于電化學儲能電站工程，其全生命周期過程包括建設階段、運行階段和投資回報階段。張平的《鈉離子電池儲能技術及經濟性分析》一文中，將鈉離子電池儲能電站的全壽命周期成本分為投資成本、財務成本、運維成本和電力損耗成本4個部分。對于各種儲能技術，以儲能系統(tǒng)的放電電量為準，采用平準化電力成本(LCOS)方法來比較不同儲能技術的成本?？紤]到鈉離子電池應用于儲能電站的成本，主要來源于電池系統(tǒng)的前期初始投資成本、運行維護成本以及電力損耗，故主要分析儲能電站電池系統(tǒng)的度電成本；并充分考慮電池的運行特性和壽命特征，參考張平《鈉離子電池儲能技術及經濟性分析》一文提出儲能電站電池系統(tǒng)的度電成本計算公式為：LCOS（平準化電力成本）=（初始投資成本+運行維護成本+電力損耗成本）/系統(tǒng)全生命周期上網電量，其中初始投資成本即儲能系統(tǒng)建設時投入的成本，通常包括設計、硬件、軟件、工程、采購、施工等產生的總費用；運行維護成本，即儲能系統(tǒng)在每年運行和維護過程中產生的費用，包含容量維護成本、功率維護成本和人工運營成本；電力損耗成本即儲能系統(tǒng)在全生命周期內從電網或其他能源電源處充放電花費的所有費用；系統(tǒng)全生命周期上網電量指儲能系統(tǒng)每年向電網輸出的電量，與儲能系統(tǒng)的放電效率、儲能容量、年循環(huán)次數和放電深度等有關。在儲能系統(tǒng)投資成本中，初始容量投資成本一般占據初始投資的60%以上，該成本主要用于電芯購置。鈉離子電池，尤其銅基鈉離子電池，其正極材料主要元素Na、Cu、Fe和Mn都是價格低廉、來源廣泛的大宗元素，相比鋰離子電池Li、Ni、Co等元素成本優(yōu)勢明顯；另外，負極采用的無煙煤前驅體，其材料來源和成本亦有優(yōu)勢，且碳化溫度(約1200℃)遠低于生產石墨負極時的石墨化溫度(約2800℃)，鈉離子電池負極材料在原材料和生產制造方面成本優(yōu)勢明顯；綜合正極材料、負極材料和集流體等方面，鈉離子電池材料成本約370元/(kWh)，而且隨著產業(yè)鏈成熟，材料成本有望進一步下探，結合結構件和電氣件成本，初始容量投資有望控制在500～700元/(kWh)。3、產業(yè)鏈對比：鋰電趨向產能過剩，鈉電起步方興未艾鈉離子電池作為鋰離子電池的“孿生兄弟”電池，原理與技術上的近似也注定了鋰離子電池與鈉離子電池產業(yè)鏈的近似，但是不同于鋰離子電池成熟、甚至某些環(huán)節(jié)未來將出現產能過剩的情況，鈉離子電池呈現出一派方興未艾的景象，部分環(huán)節(jié)仍處于“卡脖子”環(huán)節(jié)，產能的大規(guī)模釋放仍然需要一定的時間。3.1、鋰電池產業(yè)鏈鋰電池產業(yè)鏈上游存在原料礦產與電池材料兩個部分。原料礦產主要以鋰、錳、鎳、鈷四種礦產為主，提取礦產后加工制作成電池材料。電池材料主要分為正極、負極、隔膜、電解液、其他材料五個部分。正極材料是鋰電池的關鍵功能材料，也是鋰電池中成本最高的部分，約占40%。鋰電池往往以正極材料來命名。常見的正極材料有三元材料、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰。當前在動力電池領域，三元材料與磷酸鐵鋰是最主要的兩種正極材料技術路線，前者成本高但續(xù)航時間長，后者續(xù)航略差但成本低且安全性高。三元材料由不同比例的鎳、鈷、錳（鋁）元素組成，由于鈷是一種資源相對匱乏、供應鏈脆弱，且市場價格高昂的金屬，三元材料正在逐步向高鎳化甚至無鈷化發(fā)展。磷酸鐵鋰電池與三元電池之間一直是此消彼長的關系，隨著2019年后新能源汽車補貼逐漸下降，且2020年下半年以來，上游原材料價格暴漲，成本端壓力的日益凸顯使得多家整車廠商紛紛從三元電池轉向磷酸鐵鋰電池。負極材料按照所用活性物質，可分為碳基和非碳基兩大類。雖然鋰電池負極材料的技術路線眾多，但其中人造石墨占據絕對主流，GGII調研數據顯示，2020年人造石墨在負極材料中的占比高達84%。由于當前石墨負極材料能量密度已經接近理論上限（372mAh/g），提升空間有限，而硅基負極材料理論可以達到3579mAh/g，是市場公認的下一代負極。不過由于硅碳負極進入產業(yè)的時間較短，目前國內企業(yè)還處于研發(fā)與小規(guī)模測試階段。隔膜材料為聚烯烴隔膜材料：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP），目前市場化的鋰電池隔膜材料主要有PE單層、PE多層、PP單層和PP-PE-PP三層。根據工藝上的區(qū)別，鋰電池隔膜主要分為干法隔膜和濕法隔膜兩種。干法隔膜多用于磷酸鐵鋰電池，濕法隔膜多用于三元電池。電解液由高純度的有機溶劑、電解質、添加劑等原料按一定比例配制構成。其中，電解質是電解液中成本占比最高的原料，六氟磷酸鋰是當前市場應用最廣泛的鋰電池電解質，由于具有較高的溶解度、較好的抗氧化能力、較強的電化學穩(wěn)定性、與正負極材料匹配度高等特點，被稱為目前綜合性能最好的鋰電池電解質。其他材料包括集流體材料（銅箔、鋁箔），導電劑，鋁塑膜，分散劑，粘合劑等。中游的鋰電池方面，目前動力電池主要為三元電池與磷酸鐵鋰電池。除了這兩大電池之外，固態(tài)電池被視為下一代鋰電池的主要發(fā)展方向。固態(tài)電池使用固體電解質，替代了傳統(tǒng)鋰電池的電解液和隔膜，具有安全、能量密度高、循環(huán)性能好、適應溫度廣、充電速度快等優(yōu)點。盡管目前固態(tài)電池的技術瓶頸尚未被突破，距離產業(yè)化還有一定距離，但已受到了廣泛的關注與大力推動。下游鋰電池應用方面主要以動力電池、儲能電池與消費電池為主。此外，鋰電池回收是電池全生命周期的重要一環(huán)，電池回收方式分為拆解回收和梯次利用。拆解回收指的是將報廢的鋰電池集中回收，進行放電和拆解，提煉原材料，從而實現循環(huán)利用；梯次利用就是指將電動汽車上性能下降到初始性能80%以下的電池退役、檢測，然后將性能較好的電池分容配組后再進行二次利用，從而充分發(fā)揮剩余價值。梯次利用的電芯主要運用在儲能和低速電動車等領域。目前僅有磷酸鐵鋰電池可以通過梯次利用發(fā)揮剩余價值，三元材料的電池仍以拆解回收為主?？v觀鋰電池全產業(yè)鏈，部分環(huán)節(jié)供需緊平衡的態(tài)勢已經被打破，高工鋰電研究院長高小兵表示，多數鋰電材料已處于價格下行階段。目前除鋰鹽及相關產業(yè)鏈(正極、六氟磷酸鋰)等，大部分材料已處于供需平衡甚至過剩階段;若大部分規(guī)劃產能如期釋放，除隔膜和三元材料外，磷酸鐵鋰、負極材料、電解液、銅箔、VC、六氟磷酸鋰、PVDF等都將面臨大幅過剩的競爭態(tài)勢。億緯鋰能董事長劉金成在2022年高工鋰電表示：“預計最晚后年，全產業(yè)鏈都將出現產能過剩?！?.2、鈉電池產業(yè)鏈與鋰離子電池類似，鈉離子電池產業(yè)鏈也主要分為上游的電池材料、中游的電芯、電池制作，以及下游的儲能、低速車、A00級新能源車領域。鈉離子電池產業(yè)鏈上游主要由正極材料、負極材料、集流體材料、電解液以及其他材料組成。正極方面，層狀氧化物材料、聚陰離子化合物以及普魯士藍為三大主要技術路線，各有千秋。層狀氧化物目前工藝成熟、成本較低，和三元鋰電池在工藝方面有一定的共通性，擁有較高的能量密度與良好的產業(yè)化基礎；聚陰離子化合物穩(wěn)定性好，循環(huán)性能和安全性能優(yōu)異；普魯士藍成本低廉、原料豐富、理論容量高。負極方面，主要分為硬碳材料與軟碳材料。硬碳材料克容量高，但成本高昂；軟碳材料克容量低，但可以無煙煤作為前驅體，具有性價比優(yōu)勢。相比于軟碳，硬碳材料是目前國內企業(yè)布局鈉電負極的主流方向：對鈉離子電池來說，硬碳是比較理想的一種材料，在高溫碳化的狀態(tài)下硬碳中的石墨域呈現出許多納米孔，為鈉離子在硬碳中的嵌入提供了更多空間。用于生產硬碳的主要為生物質、樹脂類和高分子類前驅體，制備軟碳材料的前驅體主要包括石油化工原料及其下游產品，如煤、瀝青、石油焦等，但是直接碳化的軟碳材料在鈉離子電池中表現出較低的可逆容量。目前，生物質基硬碳被視為是鈉離子電池最理想的負極材料，然而生物質基硬碳也有其自身的痛點。香蕉皮、泥炭苔、稻殼、棉花、葡萄糖、蛋白質和纖維素納米晶體等生物質都被用作鈉離子電池的負極材料，顯示出良好的電化學性能。然而，另一方面，來自自然界的生物質通常含有一些雜質，需要在將其應用到鈉離子電池之前去除，且其ICE（首周庫倫）低于85%，這仍然不能與商業(yè)鋰電池中的石墨陽極競爭。盡管生物質具有可持續(xù)性和豐富性，但總體成本仍高于石墨和軟碳。目前，生物質基硬碳的主要來源是日本的可樂麗公司所供應的椰殼制硬碳，價格高昂，嚴重限制了鈉離子電池的產業(yè)化，所以硬碳的國產化也亟需進行。電解液方面，主要以六氟磷酸鈉搭配有機溶液的體系受更多企業(yè)青睞，也是最有希望實現產業(yè)化應用的電解液體系。六氟磷酸鈉擁有優(yōu)秀的穩(wěn)定性，價格也相對便宜，制備工藝也與鋰離子電池中使用的六氟磷酸鋰類似。集流體材料方面，不同于鋰離子電池采用鋁箔作為正極集流體，但只能使用價格高昂的銅箔作為負極集流體，鈉離子電池在正負極都可以使用鋁箔，對電池鋁箔的需求較鋰電池翻倍，在遠期將大幅拉動電池鋁箔需求。據鑫鑼資訊，1Gwh三元鋰電池對鋁箔的需求約300-450t，1Gwh磷酸鐵鋰電池對鋁箔的需求約400-600t，1Gwh鈉離子電池對鋁箔的需求提升至600-1200t。根據我們對供給與需求的測算，2022-2025年全球電池鋁箔仍將維持緊平衡局面。2022/2023/2024/2025年電池鋁箔供需平衡分別為-5.7/-4.3/1.1/5.4萬噸（負值為短缺）。2022-2023年存在少量缺口；隨著2024開始，電池箔產量開始快速釋放，2024-2025年形成小幅過剩，但仍處于緊平衡狀態(tài)；但若有在建項目進度不及預期，或仍將延續(xù)供給緊張態(tài)勢。4、投資分析4.1、華陽股份：從無煙煤龍頭到鈉電池材料龍頭根據公司2022年業(yè)績快報，2022年公司實現營業(yè)收入350.4億元，同比-7.86%；實現歸母凈利潤70.3億元，同比+98.95%。公司為國內無煙煤產量最大的上市公司：無煙煤為國內稀缺煤炭品種，2021年全國無煙煤產量最大的省份是山西，產量達到2.26億噸，占全國的64%；產量最大的上市公司為華陽股份，2021年公司煤炭產量達到4610萬噸。公司和鈉離子電池龍頭中科海鈉緊密合作：公司與中科海鈉優(yōu)勢互補，與中科海鈉合資建設鈉電池正負極產線。公司主營產品無煙煤同時也是優(yōu)質的鈉電池負極材料原料，通過裂解無煙煤獲得的碳材料儲鈉容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本低。當前中科海鈉采用Cu基層狀氧化物正極和無定形碳負極路線，產品性能處于行業(yè)領先。4.2、傳藝科技：積極布局鈉電池，已公告3.3GWh訂單2022年前三季度，傳藝科技實現營業(yè)收入15.19億元，同比增長8.5%；歸母凈利潤0.93億元，同比減少28.29%；扣非歸母凈利潤1.3億元，同比增長19.76%。消費電子與PCB行業(yè)打底：隨著5G模塊在筆記本電腦的應用及在操作系統(tǒng)層面Windows7的退出及Windows10X的推出，筆記本電腦迎來一波換機潮，更新替換需求進一步為筆記本市場整體出貨量帶來一定的增長。公司在筆電行業(yè)擁有國際發(fā)明專利50余項，擁有國際先進的鍵盤設計結構。在PCB行業(yè)方面，公司同時具備各類PCB產品設計、研發(fā)、制造和銷售能力，擁有各優(yōu)質多樣的PCB產品線，主要產品范圍覆蓋FPC、HDI、RPCB、LCP、Module、RigidFlex等多類產品，廣泛應用于手機、電腦、可穿戴設備、醫(yī)療器械、通信、汽車電子等產品領域，具備全方位PCB產品和服務的實力，打造全方位的PCB產品一站式服務平臺。鈉電池業(yè)務積極布局，已公告3.3GWh訂單：根據公司2023年1月9日公告，目前中試線已經于2022年10月27日投產，各項生產順利，工藝持續(xù)優(yōu)化，中試線產品18650型號電池儲能和二輪電動車領域均有送樣，主要是二輪電動車的客戶。公司先后于2022年12月28日和2023年1月5日公告與中祥航業(yè)和德博新能源簽訂項目合作，合計訂單3.3GWh。4.3、維科技術：攜手鈉創(chuàng)新能源，橫跨鋰電池與鈉電池2022年前三季度，維科技術實現營業(yè)收入18.05億元，同比增長20.09%；歸母凈利潤0.13億元；扣非歸母凈虧損-0.2億元。根據公司2023年1月30日發(fā)布的2022年度業(yè)績預虧公告，公司預計2022年年度實現歸屬于母公司所有者的凈利潤約為-9,600萬元，與上年同期相比，虧損額減少。行業(yè)領先的鋰電池企業(yè)：公司為行業(yè)領先的集鋰離子電池研發(fā)、制造、銷售及服務于一體的新能源科技型企業(yè)，具備電芯制造、封裝和系統(tǒng)整合方案一體化能力。經過多年發(fā)展，公司消費類鋰離子電池業(yè)務相對成熟并具有一定的市場地位。維科電池自成立以來，一直專注于鋰離子電池的研發(fā)、制造和銷售，經過十幾年的發(fā)展，維科電池憑借其深厚的技術沉淀、成熟的生產工藝、可靠的產品品質，以及快速的技術研發(fā)反應能力和良好的售后服務，獲得了國內外客戶的廣泛認可，在市場上具有較強的競爭力，目前是國內排名前五的3C數碼電池供應商。依托鋰電池，開拓新能源行業(yè)：維科新能源以維科電池十余年的鋰電池生產技術為依托，可定制開發(fā)各種不同用途的電池包，并根據用戶的不同需求，提供個性化的電池解決方案，應用領域覆蓋二輪乘用車電池、特種車輛電池、家電用電池、儲能電池等，目前已成為國內兩輪車共享換電行業(yè)頭部企業(yè)供應商，歐美電動自行車/電摩行業(yè)知名供應商。攜手鈉創(chuàng)新能源，推動鈉電池產業(yè)化：2022年9月9日，維科技術與浙江鈉創(chuàng)新能源簽訂《深度合作戰(zhàn)略框架協(xié)議》，正式開啟鈉電池的項目建設。鈉創(chuàng)新能源在鈉電池方面技術儲備雄厚，擁有美國專利3件，授權專利23件，申請專利40余件，發(fā)表鈉電論文60多篇，已經建成全球首套噸級鐵酸鈉基層狀氧化物正極材料生產示范線。目前雙方合作完成了年產3000噸正極材料、5000噸電解液的生產工藝包設計，所開發(fā)的正極材料及其電解液已經在20余家電池制造企業(yè)進行驗證。維科技術鈉電池能量密度可以達到150wh/kg，循環(huán)次數可達3000次。2