钠电池

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【锂电池胜在能量密度大】


钠电池的平均能量密度在90-150Wh/Kg,相比锂电池的250Wh/Kg,能量密度偏小。按照12Kwh续航100公里,如果单车续航700公里,则需约100Kwh的电池容量。如果按照锂电池250Wh/Kg能量密度计算,则锂电池的重量为400公斤。如果按照钠电池150Wh/Kg计算,那么重量会增加至约650公斤。如果都是按照平均2吨重的整车计算,使用钠基电池代替锂电池,重量提高约10%。这样的增重量,对于乘用车轻量化的要求而言,商用化的可能性不大。


因此,我们倾向于钠基电池的替代场景在于部分储能和小动力电池(比如两轮车)领域。


【什么是钠基电池?】


钠基电池(SIB)是一种使用钠离子(Na+)作为电荷载体的可充电电池。同锂离子电池相比,钠离子电池更适合作为大规模储能的器件,其具有三个优势:1)相对于锂元素,钠元素的标准电极电位高0.3V,作为储能材料而言有更好的安全性能;2)钠元素在地球上的储量丰富,地壳种金属钠的含量达到了2.4%,并且钠元素海水中就有丰富储量,开发方便;3)钠价格便宜。钠基电池包括基于正极(含钠)、负极(不一定含钠)和钠盐电解液。在充电过程中,Na+离子从正极迁移至负极,同时电子通过外部电路传输。在放电过程中,发生相反的过程,Na+从负极迁移至正极。


【钠离子电池VS锂离子电池】


目前学界已研究了多种金属磷酸盐和氟磷酸盐作为正极。其中有NaFePO4(三叶草型),Na2Fe(P2O7),Na4Fe3(PO4)2(P2O7),Na2FePO4F和Na/Na2[Fe1/2Mn1/2]PO4F。其中,Na3V2(PO4)2F3在室温下的Na半电池中显示出合理的性能,在平均电压为3.8V时可逆容量约为135mAh/g。我们比对了锂离子和钠离子电池的能量密度:由于能量密度偏低,钠电池适用于类似于目前使用磷酸铁锂电池的场景。这些包括短程电动汽车、储能系统(ESS)、电力公司的备用电源等。


【钠基电池会影响多大的锂电池市场?】


由于钠基电池在材料成本方面的优势,其在储能、两轮车等小动力电池方面具有一定的应用潜力。但由于储能电池对循环次数的要求较高,因此在实际应用环节仍需等待钠基电池性能实现突破。


假设乐观考虑,25年对储能和小型动力电池替代率为30-50%,钠基电池对锂电池的替代对碳酸锂需求量的影响在3.4%-5.7%。


替代主要将发生在储能、小动力电池等领域。对于能量密度、体积、质量要求较高的应用领域,需求仍将以锂电池为主。


【钠产业链相关个股梳理】


1)中盐化工:公司是全球领先的金属钠生产厂家,规模最大,成本最低,技术和质量最好。20年全球金属钠产能约16.05万吨,公司金属钠产能6.5万吨,占全球产能的40.5%;全球氯酸钠产能约430万吨,其中国内产能95万吨,公司产能16万吨,占国内的25%。


2)欣旺达: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。


3)南风化工:硫化碱(硫化钠)产能2万吨,完全达产。