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钠离子电池专题报告:吐故“钠”新,分庭抗“锂”-国泰君安

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国泰君安证券GUOTAI JUNAN SECURITIES股票研究新兴能源2022.06.21评级:增持上次评级:增持新能源前沿技术深度研究(一)细分行业评级钠离子电池专题报告:吐故“钠”新,分庭抗“锂”业石岩(分析师)专8021-386747030755-23976068pangjunwen@gtjas.comshiyan019020@gtjas.com相关报告证书编号S0880517120001S0880519080001新兴能源《大尺寸电池迎拐点,新电池技本报告导读:术将落地》2022.06.19新兴能源CTP与CTC引领行业变苹》2022.06.15新兴能源《5月供应改善明显,6月需求有望跃升》2022.06.13新兴能源《供应环节改善,需求显著跃升》授责建议:我们认为在钠离子电池产业化的过程中,材料和相关电池2022.06.11企业都将充分受益:1)电池企业:目前来看国内上市公司层面宁德新兴能源《政策,点评《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度远用的通知》:时代进展较快,同时中科海钠、钠创新能源两家依靠校企合作的企业新型储能独立市场地位确立,市场机制进也同样取得不错进展:2)材料层面一方面是负极集流体采用铝箔使得铝箔使用量翻倍,以及正极方面看好布局金属层状氧化物的材料企2022.06.10证业。推荐宁德时代、振华新材、鼎胜新材、贝特瑞、容百科技,受益感谢博士后徐程超对于本文的贡献标的:华阳股份、浙江医药、多氟多。有效补充,部分普代。目前钠离子电池的理论能量密度和循环性能不及锂离子电池,决定其难以完全替代锂离子电池,而应是作为后者报告的补充和延拓,在一些特殊应用条件下实现部分替代,同时开辟新的应用场景。我们认为,应根据钠离子电池的技术特性,重点关注其在具体细分赛道的比较优势,分析其发展前景和投资价值。前赡布局,妹合评价。目前钠离子电池的技术路线较多,孰优孰劣尚无定论,需要以前瞻视角进行综合评价。我们认为,核心考察指标是安全性和低成本。当前,对钠离子电池的安全测试实验为电芯层面,结果显示安全性较高,但实际运行后的安全性则亟待观察。其次,在评估成本时,应当充分考虑实际生产情况,结合技术成熟度、产品良率和一致性等因素,不能局限于BOM口径的理论低成本。利好上游,转型升。当前钠离子电池技术不完美,还在持续不断发展,所用的材料体系也并非最终标准,需要不断关注新技术的动向,例如水系钠离子电池、固态钠离子电池等新技术。风险提示。成本下降不及预期、产业链形成不及预期、实用安全性不及预期、其他新型储能技术的威胁等风险。目录1.技术简介:钠电的前世今生…31.1.基本概念与历史背景:锂电的“李生兄弟”.31.2.工作原理与材料:与锂电大同小异…1.2.1.活性材料:正极、负极、电解质61.2.2.非活性材料:隔膜、集流体、导电剂、黏结剂…1313.制造工艺与路线:与锂电一脉相承…141.3.1.电极材料合成:仅普鲁士蓝较为特殊1.3.2.电池装配成组:装配工艺和外观分类与锂离子电池相同.162.横向比较:钠电S锂电、液流、铅酸…172.1.钠电s锂电:性能媲美磷酸铁锂,综合性价比或更高…182.2.钠电s液流:优块点呈高度互补,或并立于储能市场.193.产业现状:群雄并起,百舸争流.213.1.产业结构:类似锂离子电池.…2132.主要企业:全球已超二十余家,中国企业独领风骚…213.2.1.国内:中科海钠厚积薄发,宁德时代先声夺人213.2.2.国外:大多数为初创企业,规模小而前瞻性强.…244.未来发展:充分发挥钠电资源禀赋和比较优势…254.1.当前问题:材料欠佳、成本偏高、标准未定…254.1.1.材料研究有待深入:硬碳机理,性能提升,安全评估..254.1.2.成本优势有待实现:技术研发和规模效应缺一不可…264.1.3.技术标准有待制定:规范市场秩序,促进健康发展.…264.2.技术展望:增强安全性,提高比能量.…264.2.1.水系钠离子电池:本征安全的钠离子电池…264.2.2.固态钠离子电池:高能量密度钠离子电池274.2.3.多客体共嵌负极:石墨作为普造性负极…275.投资建议…281.技术简介:钠电的前世今生1.1.基本概念与历史背景:锂电的“孪生兄弟”近年来,发展清洁能源成为世界多数国家的共识,我国更提出了“碳达峰、碳中和”的宏伟目标,太阳能、风能、潮汐能等清洁能源发电技术得到了快速发展,但这些自然能源具有间歌性、随机性的特点,以及较强的地理依赖性,为解决新能源发电在时间和空间上的局限,提高新能源的利用率,储能技术的重要性日益凸显,按照对电能的转化和储存方式,储能技术分为物理储能、化学储能与电化学储能,其中,电化学储能包括二次电池技术和超级电容器等,具有能量转换效率高、响应速度快的特点。尤其是二次电池技术,还具有能量密度高,易模块化的优势。抽水蓄能氢燃料电池压缩空气储能液流电池钠硫电池锂离子电池储能高能量密度超级电容器铝酸电池镍镉电池高功率密度飞轮储能储能技术分类高功率密度超级电容器日电化学储能1千瓦10千瓦100千瓦1兆瓦10兆瓦100兆瓦1吉瓦系统功率数据来源:储能科学与技术、国泰君安证券研究二次电池,也称可充电电池或着电池,是一种利用可逆化学反应,能够反复多次充放电,使电能与化学能互相转换,以实现能量储存的装置.二次电池储存能量的能力,用能量密度(也称比能量)来体现,即单位质量或体积的电池能够输出的总能量,它是比容量与平均放电电压的乘积,比容量理论上由参与电极反应物质的摩尔质量和得失电子数决定,因此电荷载体的荷质比越大,则电池的理论比容量越大,放电电压理论上主要由正负极材料的电势差和内阻所决定,因此正极电势越高、负极电势越低、电池内阻越小,则放电电压越大。其次,电荷载体必须具有较好的输运能力和反应动力学活性,这直接影响电池的倍率性能以及功率密度,最后,电极反应的可逆性和副反应等因素决定了二次电池的循环性能和寿命。以锂为代表的碱金属具有最低的氧化还原电极电势,离子荷质比较大且去溶剂化能较低,因此早在20世纪60年代就被尝试用于二次电池的负极材料。早期锂离子电池以金属锂或锂合金为负极,过渡金属卤化物(如AgC1、CuCI、NF2等)为正极,但此类正极材料导电性差、易溶解、充放电体积剧变,且难以解决。60年代末,以TS2为代表的过渡金属硫族化合物被发现县有层间嵌脱能力,可以作为锂离子电池的正极材料,且县有高电导率和电化学反应活性,与金属锂配合电压为2.2V,具有实用价值,但金属锂的高度活泼性使得该电池事故频
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