市場(chǎng)對(duì)鈉離子電池的期待，很大程度上取決于它在理論上的成本優(yōu)勢(shì)。
核心內(nèi)容
1、上游鋰價(jià)高企，下游面臨成本焦慮。
2、鈉離子電池是當(dāng)前階段最接近產(chǎn)業(yè)化的電池技術(shù)路線。
3、鈉離子電池性能與儲(chǔ)能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的要求有更高的適配性。
碳酸鋰又漲價(jià)了。
經(jīng)歷了從今年3月到8月份的高位盤(pán)整，進(jìn)入九月，碳酸鋰價(jià)格再次空中加油重拾上升勢(shì)頭。繼9月8日碳酸鋰價(jià)格突破50萬(wàn)/噸關(guān)口之后，價(jià)格繼續(xù)上行。據(jù)上海鋼聯(lián)9月29日發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，電池級(jí)碳酸鋰現(xiàn)貨均價(jià)當(dāng)天上漲0.25萬(wàn)元/噸至51.75萬(wàn)元/噸。市場(chǎng)最高價(jià)已經(jīng)突破52萬(wàn)元/噸，這一價(jià)格已經(jīng)突破今年3月上海鋼聯(lián)統(tǒng)計(jì)的電池級(jí)碳酸鋰51.7萬(wàn)元/噸均價(jià)。今年以來(lái)，碳酸鋰的價(jià)格累計(jì)漲幅已超過(guò)80%。
新能源汽車(chē)的熱銷(xiāo)以及大規(guī)模儲(chǔ)能電站建設(shè)的需求推動(dòng)所帶來(lái)的供需錯(cuò)配問(wèn)題使得鋰價(jià)持續(xù)上漲。而上游鋰精礦的漲價(jià)也對(duì)本輪碳酸鋰價(jià)格的上漲形成了支撐，在澳大利亞鋰礦商Pilbara在9月20日舉行鋰精礦拍賣(mài)活動(dòng)中，拍賣(mài)成交價(jià)為6988美元/噸，較上一輪（8月2日）拍賣(mài)價(jià)上漲10%，在考慮匯率變動(dòng)后，價(jià)格實(shí)際漲幅為14.3%，對(duì)應(yīng)的碳酸鋰含稅成本約為51萬(wàn)元/噸。在這一背景下，短期來(lái)看，碳酸鋰價(jià)格的“瘋狂”或許仍將持續(xù)。
而碳酸鋰價(jià)格的持續(xù)上漲無(wú)疑會(huì)給下游電池廠商、車(chē)企帶來(lái)更大的成本壓力。從產(chǎn)業(yè)鏈中企業(yè)的中報(bào)數(shù)據(jù)來(lái)看，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中上游鋰礦企業(yè)業(yè)績(jī)超強(qiáng)，龍頭企業(yè)鋰礦業(yè)務(wù)額的凈利率在70%左右，中游電池企業(yè)的平均利潤(rùn)率僅在8%左右，而整車(chē)企業(yè)的平均利潤(rùn)率在5%左右，有不少車(chē)企在虧損的邊緣線上掙扎。以寧德時(shí)代（300750.SZ）為例，今年一季度，因?yàn)闆](méi)有及時(shí)漲價(jià)形成價(jià)格聯(lián)動(dòng)，寧德時(shí)代毛利率驟降至14.48%，一度創(chuàng)下有記錄來(lái)的最低值。
鋰價(jià)的上漲，無(wú)疑最先會(huì)刺激到動(dòng)力電池企業(yè)的敏感神經(jīng)，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池生產(chǎn)成本進(jìn)一步抬高，進(jìn)而使得下游整車(chē)廠商盈利承壓。而整車(chē)廠如果直接將消費(fèi)者作為成本轉(zhuǎn)移對(duì)象，無(wú)疑會(huì)降低民眾的消費(fèi)意愿，進(jìn)而形成更為嚴(yán)重的負(fù)反饋。
也正因如此，被市場(chǎng)認(rèn)為具有“理論成本優(yōu)勢(shì)”的鈉離子電池‘量產(chǎn)元年’將至的言論也引起二級(jí)市場(chǎng)投資者的密切關(guān)注。9月14日，據(jù)寧德時(shí)代回復(fù)投資者提問(wèn)稱，公司正致力推進(jìn)鈉離子電池在2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。這個(gè)消息在隨后的幾天里在整個(gè)新能源賽道整體低迷的情況下帶動(dòng)A股鈉離子電池概念股持續(xù)火熱。
鋰電產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)的成本壓力驟增，帶動(dòng)了市場(chǎng)對(duì)理論成本更低的鈉離子電池的期待。不過(guò)，被市場(chǎng)熱捧的鈉離子電池能夠緩解下游企業(yè)的成本焦慮嗎？
1、為什么是鈉電池？
從鈉離子電池和鋰離子電池的發(fā)展史上來(lái)說(shuō)，鈉電池并非第一次被當(dāng)作電池材料。由于Na與Li同屬堿金屬族元素，因此鈉離子電池的研究與鋰離子電池的研究基本上同時(shí)起步。
20世紀(jì)70年代末期，研究人員開(kāi)展對(duì)鈉離子電池和鋰離子電池的研究，但鋰離子電池所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)異性能讓科學(xué)家紛紛放棄了對(duì)鈉離子電池的研究，鋰離子電池也在過(guò)去50年獲得了巨大的進(jìn)步。特別是在1990年索尼實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池技術(shù)的商業(yè)化，使鋰離子電池技術(shù)得到迅速發(fā)展，但同期關(guān)于鈉離子電池的研究卻相對(duì)停滯。直到2010年后，鈉離子電池的研究才出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，隨后，鈉離子電池在電極材料、電解質(zhì)材料、表征分析、儲(chǔ)鈉機(jī)制探索和電芯技術(shù)等方面不斷取得突破。
事實(shí)上，鈉離子電池作為動(dòng)力電池多元化發(fā)展的一個(gè)分支，其和鋰離子電池的理論基礎(chǔ)、電池結(jié)構(gòu)均十分接近。液態(tài)鈉離子電池的結(jié)構(gòu)構(gòu)成中同樣包括正極、負(fù)極、集流器、電解液、隔膜。
由于鈉離子和鋰離子的特性差異，鈉離子的正、負(fù)極材料需要選用適用于鈉離子遷移的材料，這也是鈉離子電池技術(shù)的核心。據(jù)國(guó)泰君安研報(bào)，在鋰離子電池中正極材料無(wú)法使用的銅、鐵等元素，在鈉離子電池中卻有很好的表現(xiàn)。
目前，鈉離子電池的正極材料主要分為五種類(lèi)型：氧化物類(lèi)、聚陰離子類(lèi)、普魯士藍(lán)類(lèi)、氟化物類(lèi)、有機(jī)化合物類(lèi)，其中前三種類(lèi)型的成熟度最高，已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化初期。
在鈉離子電池的負(fù)極材料選擇方面，由于鈉離子半徑比鋰離子大很多，所以也使得在鋰電池中廣泛使用的石墨類(lèi)材料儲(chǔ)鈉性能較差，不過(guò)，一些無(wú)定形碳類(lèi)負(fù)極因?yàn)槠鋼碛邢鄬?duì)較低的儲(chǔ)鈉電位，較高的儲(chǔ)鈉容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)而成為最具應(yīng)用前景的鈉離子電池負(fù)極材料。當(dāng)前階段鈉離子電池負(fù)極材料主要分為四類(lèi)：碳負(fù)極材料、轉(zhuǎn)化型負(fù)極材料、鈦酸酯類(lèi)負(fù)極材料以及合金類(lèi)負(fù)極材料。其中碳基材料的技術(shù)成熟度最高，資源豐富，有望率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
在電池的生產(chǎn)方面，與鋰離子電池類(lèi)似，鈉離子電池的生產(chǎn)同樣要經(jīng)歷制漿、涂覆、裝配、注液、化成等工藝。其中，裝配環(huán)節(jié)主要是將制完的正負(fù)極片通過(guò)隔膜夾層組合在一起，建立電池內(nèi)部的鈉離子通路，并隔絕正負(fù)極以防內(nèi)短路。裝配工藝沿用鋰離子電池技術(shù)，分為卷繞和疊片工藝，前者又分為圓柱卷繞和方形卷繞。此外，鈉離子電池產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和封裝工藝也基本沿襲了鋰離子電池，外觀大致也分為圓柱、軟包和方形硬殼三大類(lèi)。此外，鈉離子電池電解液和隔膜也基本沿用鋰離子電池體系。
也就是說(shuō)，實(shí)際上鈉離子電池的生產(chǎn)能夠直接使用現(xiàn)有的鋰離子電池生產(chǎn)線，無(wú)需重建新的生產(chǎn)線。從某種程度而言，鈉離子電池是當(dāng)前階段最接近批量化的電池路線。
另外，從成本端來(lái)看，理論上鈉離子電池在材料方面擁有顯著的成本優(yōu)勢(shì)。如成本占比最大的正極材料，由于碳酸鈉價(jià)格遠(yuǎn)低于碳酸鋰，并且鈉離子電池正極材料通常使用銅、鐵等大宗金屬材料，因此正極材料成本低于鋰電池。據(jù)平安證券，使用NaCuFeMnO/軟碳體系的鈉電池的正極材料成本僅為磷酸鐵鋰/石墨體系的鋰電池正極材料成本的40%，電池總的材料成本較后者降低30%-40%。
同時(shí)，鈉離子電池集流器（集流體是正負(fù)極活性材料附著的基底構(gòu)件，約占電池重量的10-13%，用以匯集電極材料產(chǎn)生的電流，并對(duì)外釋放傳導(dǎo)）正、負(fù)極均可以用鋁箔，而鋰離子電池負(fù)極需要用銅箔（因?yàn)殁c離子在負(fù)極不會(huì)和鋁離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)），這也減少了鈉離子電池集流器的成本。
根據(jù)中科院胡勇勝《鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析》數(shù)據(jù)，鈉電池量產(chǎn)后的度電成本約為0.3元，分別較鉛蓄電池、磷酸鐵鋰電池以及三元鋰電池低52.2%、32.4%、54.3%。從成本這一角度來(lái)看，如果鋰電池上游材料價(jià)格短時(shí)間難以下降的情況下，鈉離子電池的快速落地或許也是能夠在一定程度上解決電池廠商成本焦慮。
此外，從資源分布的角度看，鈉資源在地球上的資源量是鋰的400多倍，且鈉資源在全球的分布較為均勻，而鋰資源超過(guò)80%集中分布在美洲和澳洲地區(qū)。因此鈉資源的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋰資源，僅為后者價(jià)格的1.33%，這意味著，鈉資源相比更容易市場(chǎng)化。中金公司研報(bào)指出，“發(fā)展鈉離子電池，不僅有助于緩解中國(guó)鋰資源80%依賴進(jìn)口的窘境，維護(hù)供應(yīng)鏈安全，同時(shí)也將延緩鋰離子電池原材料上漲帶來(lái)的價(jià)格提升，從而降低成本壓力”。
2、指標(biāo)各有優(yōu)勢(shì)，是互補(bǔ)而非替代
回歸電池本身，電池安全性和能量密度一直是體現(xiàn)電池整體性能最核心的指標(biāo)，也是各個(gè)電池廠商競(jìng)爭(zhēng)力所在。鈉離子電池也不例外，對(duì)比來(lái)看，在能量密度方面，鈉離子電池的電芯能量密度為100-160Wh/kg。而相比于鋰離子電池，鈉離子電池在能量密度上面仍有較大差距，當(dāng)前，鋰電池中磷酸鐵鋰電池能量密度為120-200Wh/kg，三元鋰電池的電芯單體能量密度更是能達(dá)到200-350Wh/kg。而且，在循環(huán)壽命方面，鈉電池能夠達(dá)到1000-3000次左右，鋰離子電池循環(huán)壽命則在3000次以上。
在電池安全方面，由于鈉離子電池的內(nèi)阻比鋰電池高，所以其在短路的情況下瞬時(shí)發(fā)熱量少，溫升較低，熱失控溫度高于鋰電池，具備更高的安全性。另一方面，鋰電池在低溫下充電會(huì)析鋰，而鈉電池卻不會(huì)發(fā)生析出，故鈉離子電池?fù)碛懈鼘挼墓ぷ鳒囟确秶?。鈉離子電池可以在-40℃到80℃的溫度區(qū)間正常工作，-20℃的環(huán)境下容量保持率接近90%，高低溫性能優(yōu)于鋰離子電池。
此外，在快充能力方面，鈉離子電池80%電量的充電時(shí)間約為15分鐘左右，目前量產(chǎn)的主流電池中，三元鋰電池在直流快充的加持下，將電量從20%充至80%通常需要30分鐘的時(shí)間，磷酸鐵鋰則需要45分鐘左右。
顯然，對(duì)于新能源汽車(chē)等對(duì)于能量密度和續(xù)航里程要求較高的領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，能量密度較低的缺陷是鈉離子電池成為動(dòng)力電池的主要短板所在。能量密度限制也決定了鈉離子電池和鋰離子電池之間難以形成嚴(yán)格意義上的顛覆性替代。不過(guò)，鈉離子電池技術(shù)在通信基站、低速電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、電力儲(chǔ)能、太陽(yáng)能路燈等對(duì)能量密度需求相對(duì)不高的領(lǐng)域，或?qū)?huì)是鋰電池技術(shù)路線很好的補(bǔ)充。
特別是在儲(chǔ)能領(lǐng)域，鈉離子電池性能與儲(chǔ)能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的要求有更高的適配性。
通常，大型儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)用于儲(chǔ)能的電池能量密度要求不高，對(duì)安全性及經(jīng)濟(jì)性要求更高，因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)或?qū)⒊蔀殁c電池落地應(yīng)用的重要場(chǎng)景。而且鈉離子電池的成本優(yōu)勢(shì)使其在儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景中具有更強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。此外，由于鈉離子電池本身具有的寬溫區(qū)特性，使得以鈉離子電池為基礎(chǔ)構(gòu)建的儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同緯度地區(qū)的氣候條件，有效提高分布式電源滲透率，提升配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
就儲(chǔ)能市場(chǎng)而言，政策支持疊加需求爆發(fā)，正在快速帶動(dòng)下游對(duì)儲(chǔ)能用電池的需求量。GGII數(shù)據(jù)顯示，2022年上半年新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)量12.7GW，是2021年全年(3.4GW)的3.7倍；儲(chǔ)能鋰電池出貨量44.5GWh，整體規(guī)模已超過(guò)2021年全年水平，而鋰離子電池占據(jù)新型儲(chǔ)能市場(chǎng)份額已經(jīng)超過(guò)90%。
但是對(duì)于電池廠商而言，鋰離子電池的高成本同樣給其儲(chǔ)能業(yè)務(wù)帶來(lái)較為嚴(yán)重的負(fù)面影響。以寧德時(shí)代為例，2021年上半年，寧德時(shí)代儲(chǔ)能業(yè)務(wù)毛利率為36.6%，而到了2022年，公司儲(chǔ)能業(yè)務(wù)板塊毛利率驟降至6.43%，同比下滑近30個(gè)百分點(diǎn)。如果以經(jīng)濟(jì)性較高的鈉離子電池實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的替代應(yīng)用，其毛利狀況或許能夠得到很好的邊際修復(fù)。中信證券研報(bào)預(yù)計(jì)，到2025年鈉電池在儲(chǔ)能、電動(dòng)兩輪車(chē)以及低速電動(dòng)車(chē)三大應(yīng)用領(lǐng)域潛在總需求達(dá)190GWh。
3、多方爭(zhēng)相布局，但成本優(yōu)勢(shì)尚待實(shí)現(xiàn)
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前已有超過(guò)60家鋰電產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)布局鈉離子電池正負(fù)極材料、電解液等領(lǐng)域，持續(xù)推動(dòng)者鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化加速。
去年7月，寧德時(shí)代就發(fā)布了其第一代鈉離子電池，據(jù)其在發(fā)布會(huì)中介紹，在電池的關(guān)鍵性能指標(biāo)上，電池電芯單體能量密度達(dá)到160Wh/kg；常溫下充電15分鐘，電量可達(dá)80%以上；在-20℃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(dá)80%以上。同時(shí)，寧德時(shí)代表示，第二代鈉離子電池電芯單體能量密度將突破200Wh/kg。
根據(jù)公告信息統(tǒng)計(jì)，除寧德時(shí)代計(jì)劃2023年實(shí)現(xiàn)鈉離子的產(chǎn)業(yè)化外，傳藝科技也表示即將進(jìn)行中試線投產(chǎn)，預(yù)計(jì)一期2GWh的鈉離子電池項(xiàng)目將于2023年投建；華陽(yáng)股份和中科海納計(jì)劃建立電池PACK廠，2023年擴(kuò)產(chǎn)至10GWh鈉離子電池正、負(fù)極材料生產(chǎn)線；容百科技規(guī)劃在2023年實(shí)現(xiàn)鈉電池正極材料每個(gè)月千噸級(jí)出貨；振華新材鈉離子電池正極材料預(yù)計(jì)在2022年第四季度進(jìn)入小批量試用階段；多氟多的六氟磷酸鈉已商業(yè)化量產(chǎn)，鈉電池的量產(chǎn)仍在實(shí)驗(yàn)室階段。
不過(guò)需要注意的是，市場(chǎng)對(duì)鈉離子電池的期待，很大程度上取決于它在理論上的成本優(yōu)勢(shì)。但是，整體而言，當(dāng)前由于產(chǎn)業(yè)鏈缺乏配套、缺乏規(guī)模效應(yīng)，鈉離子電池的實(shí)際生產(chǎn)成本在1元/wh以上，遠(yuǎn)高于鋰離子電池。此外，鈉離子電池的性能、成本控制及適配應(yīng)用場(chǎng)景等有待進(jìn)一步檢驗(yàn)，距離真正產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用普及還有一定距離。而且，碳酸鋰的高價(jià)影響放大了市場(chǎng)對(duì)鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)認(rèn)知，如果未來(lái)鋰價(jià)回落，鈉電池的推廣落地或仍需畫(huà)上一個(gè)問(wèn)號(hào)。
參考資料：
1、儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)-鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析，2022年6月
2、國(guó)泰君安-吐故“鈉”新，分庭抗“鋰”，2022年7月
3、平安證券-巨頭入場(chǎng)搖旗鈉喊，技術(shù)路線面臨分化，2022年8月