钠电行业报告：钠离子电池，碳基负极（51页）

行业报告下载 2022年11月22日 07:16 管理员

钠离子电池基本原理与锂离子电池类似，被称作“摇椅式电池”。钠离子电池的结构和工作原理基本与锂离子电池相同，钠离子电池也主要由正极、负极、隔膜、电解液和集流体组成，正负极之间由隔膜隔开以防止短路，电解液负责充放电的时候离子在正负极之间的传导，集流体则起到收集和传输电子的作用。钠离子电池的工作原理为：充电时，Na+从正极脱出，经过电解液传导进入到负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态。同时，有相同带电量的电子通过外电路从负极流入到正极以保持电荷的平衡。放电过程则与充电过程完全相反，Na+从负极脱嵌，经由电解液穿过隔膜重回正极材料中，电子则通过外电路从正极流回到负极。由于钠离子电池的充放电过程完全对称，均是由钠离子和电子在正负极之间的传导而完成，因此钠离子电池同锂离子电池一样被称作“摇椅式电池”。钠离子电池技术不断成熟，大规模量产在即。钠离子电池起源于 1976 年， Whittingham 报导了 TiS2的可逆嵌锂机制，并制作了 Li||TiS2 电池，Na+在 TiS2 中的可逆脱嵌机制也被发现。到 19 世纪 80 年代，Delmas 和 Goodenough 相继发现了层状氧化物材料 NaMeO2 (Me = Co,Ni,Cr,Mn,or Fe)可作为钠离子电池正极材料，此发现奠定了钠离子电池的商业化基础。随后，Stevens 和 Dahn 发现硬碳材料具有优秀的钠离子脱嵌性能，该研究成为钠离子电池领城的重大转折点。

至此，钠离子电池两大关键材料得到确定，也为后续钠离子电池商业化应用打下基础。2015 年，全球首颗 18650 圆柱型钠离子电池诞生，该电芯能量密度达到 90Wh/kg，循环寿命超过 2000 次，再一次推进了钠离子的商业化进程。随后，我国在钠离子电池领域取得了十足的进步， 2021 年，中科海纳推出了全球首套 1MWh 钠离子电池光储充智能微网系统，并成功投入运行；随后，宁德时代推出能量密度达到 160Wh/kg，15 分钟可充满 80%的电量， -20℃可放出 90%电量的钠离子电池。至此，钠离子电池即将迈入到商业化阶段，大规模量产在即。碳酸锂价格高企，锂电池成本居高不下推动钠电池加速产业化。根据安泰科披露的数据，截止至 2022.10.13，工业级碳酸锂平均报价为 50 万元/吨，电池级碳酸锂平均报价为 52.5 万元/吨，价格创历史新高。在碳酸锂价格高企的背景下，锂电正极材料成本亦是水涨船高，价格也是保持持续上涨的态势。根据安泰科披露的数据，截止至 2022.10.13，磷酸铁锂（动力型）平均报价为 16.32 万元/吨，价格处于历史高位。正极材料价格的上涨，势必造成锂离子电池的大幅上升。而且，从原料端来看，钠离子电池原材料碳酸钠的价格远远低于锂离子电池原材料碳酸锂的价格。根据 iFinD 数据，截止至 2022.10.13，碳酸钠的价格仅 2791.67 元/吨，与碳酸锂 52.5 万元/吨的价格相差甚远，钠离子电池的原材料成本相对于锂离子电池具有天然的优势，尤其是在碳酸锂价格处于高位的情况更为显著，锂离子电池成本居高不下将推动钠离子电池产业化进程的加速。