电动车：钠离子短期无法取代锂电池

2021-06-08 22:08:49 股市动态分析周刊

作者：韦顺

宁德时代突然宣布将于7月左右推出钠离子电池，市场一时闻之色变，担忧锂将步钴和镍后尘。然钠离子电池自身的属性决定了不可能大面积替代锂电池。目前看，它不是电动车的新一轮技术变革，更像是燃料电池一样，是对电动车的一个补充。

钠离子电池是什么？

钠离子电池是一种二次电池。元素周期表上，钠和锂同属于碱金属主族，拥有与锂相似的物理性质与化学性质。与锂离子电池类似，其依靠钠离子在正极与负极之间可逆地迁移实现充放电。钠离子电池在上个世纪70年代被首次提出，但其随后30余年的研究进展非常缓慢，一直到2010年前后学术界才重新回归钠离子电池的研究，2015年第一代钠离子电池开始步入商业化进程。

钠离子电池有自己的优势，一方面是安全性足够，相比锂元素，钠元素的标准电压区间更大，在安全性和应用性范围更广；另一方面，钠元素在地球上的储量比较丰富且分布非常均匀，地壳含量占比约为2.5%-3%，相比之下，锂元素在地壳中的含量只有0.65‰，且分布高度不均匀，国内80%的锂资源需要进口。

多项指标不如锂电池

宁德时代钠离子电池投产意味着该细分领域可能会加速，有券商豪言，目前钠离子电池相当于2013年-2014年的锂离子电池。但中短期来看，钠离子电池问题不少。

其一，能量密度较低。在正极方面，主流的钠离子电池正极材料NaMnO4、Na3V2(PO4)3、Na2Fe2(SO4)3等，理论能量密度不及三元锂，实际能量密度较磷酸铁锂还低。目前磷酸铁锂电池能量密度可以达到200Wh/Kg，而钠离子电池在100-150Wh/Kg，据国泰君安的测算，其天花板也只能到200Wh/Kg，刚好是磷酸铁锂的水平。

负极方面，钠离子的离子半径大于锂离子，导致钠离子电池需要采用硬碳或者其他的负极材料，能量密度低于石墨材料。

其二，充放电速率慢。更大的尺寸使钠离子很难嵌入发生化学反应的电极晶体结构中，导致钠离子的移动速率比较忙，影响钠离子的充放电速率。

其三，成本较高。目前实际成本超过1元/Wh，而锂电池的成本，铁锂是0.5元-0.6元/Wh，尽管未来规模化量产后成本会有下降（可能会下降至0.2-0.3元/Wh），但是可能还有相当长的路程要走，就拿负极来说，硬碳量还比较小，现在还没有规模化。

另外，锂电池本身的技术也在进步，成本存在进一步下降的可能，比如已经将电池成本压缩到极致的特斯拉，计划未来3年电池包的续航能力再提高54%，成本继续下降56%。

这些问题决定了，钠离子电池至少在未来3年很难有全面替换电动车锂电池的可能。

铅酸电池或首当其冲

目前来看，钠离子电池受冲击最大的应该是铅酸电池，这种电池的能量密度比不到100，循环寿命不到300次，但是成本却在0.3元-0.5元之间。而钠离子电池的能量密度虽然低于锂电池，但却明显高于铅酸电池，同时，循环寿命可以达到2000次以上，未来规模化后成本会进一步下降，从性价比来看，完全可以替代铅酸电池。

我国是全球最大的铅酸电池生产国和消费国。铅酸电池下游的主要应用领域在低速电动车和电动两轮车。公开数据显示，2019年国内电动两轮车出货量高达3800万辆，2020年增速同比增长23%达到4674万辆，其中有超过7成使用铅酸电池。低速电动车每年200万辆左右的增速，保有量超过一千万台，其中超过9成使用铅酸电池。有测算显示，这两个市场规模合计逾300亿元，钠离子电池的使用将首先瓜分该市场。

其次，由于电动车讲究的是轻量化以及续航里程，钠离子电池可能暂时无法运用于电动车上，但是，对重量和单位能量密度要求不高，对价格又比较敏感的储能领域，可能会有替代效应，而2020年锂电池在储能领域的应用占比有6成，因此对锂电池产业链的影响可能会先出现在储能环节。

储能是一个规模很大的市场。根据GGII的数据，2019年全球储能电池出货量为18.8GW，假设2019-2025储能电池CAGR为30%，即2025年出货量将达到90.74GW，若1W成本做到0.2-0.3元，则储能市场空间估计约200到300亿元。

对锂电池产业链的影响

锂资源方面，根据中泰证券测算，即便钠离子电池在储能的渗透率达到30%-80%，碳酸锂需求量约减少1.70-4.54万吨。而在2025年全球新能源汽车销量达到1500万辆的假设下，碳酸锂需求量则将达到100万吨量级，大约减少1.7%-4.6%的需求量，影响有限。

四大材料方面，钠离子电池与当前锂离子电池结构成分相比，除了隔膜和电解液添加剂外均存在明显差异：

（1）正极环节，锂离子和钠离子电池正极结构一致，但是材料选择不同，锂盐换成钠盐，其中钠盐的正极材料类型包括层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物（PBA）、基于转化反应的材料以及有机材料等几种。但不管用什么材料，都不再含有锂元素，而原来锂电池包括磷酸铁锂正极和钴酸锂正极则都有。

（2）电解液环节，钠离子电池的电解液主要是有机溶剂电解液和凝胶聚合物电解液，相关溶质从锂电池的六氟磷酸锂变为六氟磷酸钠，溶剂则用碳酸丙烯酯（PC），添加剂没有变化。

（3）负极方面，有软碳、硬碳和复合无定型碳三种，其中硬碳是主要应用方向，目前锂电池用的石墨将全部被取代。

其他环节，钠离子不会与铝形成合金，所以用于导电的铜箔将全部被铝箔替代，铝箔的单价低于铜价，将显著降低电池成本。制造工艺上，钠离子电池和锂电池制造工艺接近，设备可以沿用锂电池生产线，中游电池厂无重置成本。

总结而言，钠离子电池对锂电池产业链各环节的影响中，锂资源、隔膜和电池设备商最小，电解液次之，正极、负极和铜箔影响最大，甚至有完全替代的可能。

从标的来看，多氟多有六氟磷酸钠相关产品小批量生产外售，石大胜华则可生产PC；负极的硬碳方面，国内美锦能源、璞泰来和中科电气有相关产品；铝箔的生产则较为普遍，鼎盛新材有3万吨的铝箔产能，南山铝业有2.1万吨的高端铝箔产能即将投放，万顺新材的铝箔产品可用于电动车级别；有钠离子电池技术储备的公司主要有欣旺达、山东章鼓、翔丰华等。