基础化工：钠离子电池材料深度报告之一：普鲁士蓝类正极材料未来可期

钠离子电池材料深度报告之一：普鲁士蓝类正极材料未来可期国海证券研究所李永磊(证券分析师)董伯骏(证券分析师)刘学(联系人)S0350521080004S0350521080009S0350122060018liyl03@ghzq.com.cndongbj@ghzq.com.cnliux08@ghzq.com.cn评级：推荐(首次覆盖)证券研究报告2022年11月30日基础化工1请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明2最近一年走势相关报告《——碳纤维行业框架报告：双碳战略推动碳纤维景气度上行，技术进步产能扩张降本可期（推荐）*化工*杨阳，李永磊》——2022-05-27《磷化工和钛白粉企业进军磷酸铁，大有可为（推荐）*化工*董伯骏，李永磊》——2021-09-09相对沪深300表现表现1M3M12M基础化工8.2%-9.2%-15.0%沪深3008.7%-5.9%-20.7%请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明3重点关注公司及盈利预测重点公司代码股票名称2022/11/29EPSPE投资评级股价20212022E2023E20212022E2023E603823.SH百 合 花15.840.99--15.05--未评级300586.SZ美联新材20.210.13--105.08--未评级300758.SZ七彩化学14.220.460.090.1431.20166.67100.58未评级资料来源：Wind资讯，国海证券研究所（注：七彩化学为wind一致性预期，美联新材、百合花无wind一致性预期）请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明4核心提要◆产业化的钠离子电池原材料具备明显成本优势，两轮车+储能+A00级车市场空间广阔据中科海纳官网，相比锂电池，产业化的钠离子电池原材料具有成本优势。此外，钠离子电池在安全性能、高低温性能和倍率性能上表现更为优异，我们预计在碳酸锂价格高位下迎来快速发展期。我们预计钠离子电池将率先取代铅酸电池进军低速二轮车，后切入储能和A00级车，部分替代磷酸铁锂电池。假设2025年全球电化学储能中钠离子电池渗透率为10%，电动两轮车钠离子电池渗透率为25%，A00级电动车钠离子电池渗透率为20%，我们测算2025年钠离子电池需求为67.5GWh，市场空间接近500亿元。产业链加速布局钠离子电池，预计2023年成为钠离子电池产业化元年。我们预计2023年钠离子电池投产产能为7.5GWh，带动正极材料需求约为1.38万吨，市场空间约9.63亿元。◆正极材料中，普鲁士蓝类低成本+高比容量，未来潜力大在钠离子电池正极材料三种路线中，普鲁士蓝类化合物成本较低，比容量和能量密度高，倍率性能优异，未来潜力较大。宁德时代发布的第一代钠离子电池正极材料就采用普鲁士白，电池能量密度达到160wh/kg。普鲁士蓝类正极材料生产工艺主要有共沉淀法、水热合成法和球磨法。其中共沉淀法由于生产工艺简单且易于调节，是目前最主流的方式。◆普鲁士蓝类正极材料壁垒较高，相关公司积极布局普鲁士蓝类正极材料量产的难点主要在于：1.结晶水和缺陷的去除；2.导电性及电芯工艺的控制；3.上游氰化物准入门槛较高。普鲁士蓝类正极材料产业化持续推进。除了传统锂电正极厂商，美联新材、百合花、七彩化学等化工企业利用其在普鲁士蓝材料领域或上游氰化物领域的优势，积极布局钠电。其中，美联新材与七彩化学合作的50吨中试项目已投产，百合花电池级普鲁士蓝类处于小试阶段。◆ 投资建议综合考虑钠离子电池产业化提速给上游正极材料带来需求的提升，普鲁士蓝类正极材料凭借低成本+高比容量，未来发展空间广阔。首次覆盖，给予钠离子电池材料行业“推荐”评级。建议关注标的：百合花（有机颜料龙头，布局钠电正极材料）、美联新材（利用氰化物优势切入钠电）、七彩化学等。◆ 风险提示新能源车销量不及预期；钠离子电池产业化进度不及预期；项目建设进度不及预期；原材料价格大幅波动的风险；技术更新带来降本不及预期；宏观经济波动风险；重点关注公司业绩不及预期；钠离子电池未来市场空间存在一定的不确定，相关测算仅供参考。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明5目录◆钠离子电池：多种应用场景驱动产业化加速◆普鲁士蓝类正极材料：低成本+高比容量优势显著◆普鲁士蓝类正极材料壁垒较高，相关公司积极布局◆建议关注标的◆风险提示请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明6钠离子电池工作原理与锂电池类似➢和锂电池相似，钠离子电池是一种“摇椅式”二次电池。钠离子电池同样包括正极、负极、隔膜、电解液和集流体。➢充电时，Na+从正极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态。放电过程与之相反。保持电荷的平衡，充放电过程中有相同数量的电子经外电路传递，与Na+一起在正负极间迁移，使正负极分别发生氧化和还原反应。钠离子电池的脱嵌式工作原理与锂离子电池相似，为钠离子电池产业化打下坚实基础。资料来源：张平《钠离子电池储能技术及经济性分析》图表：钠离子电池工作原理（以NaxMO2/硬碳为例）资料来源：韩啸《锂离子电池的工作原理与关键材料》图表：可充电锂离子电池工作原理正极负极负极 𝑛𝐶 + 𝑦𝑁𝑎+ + 𝑦𝑒− 充电放电 𝑁𝑎𝑦𝐶𝑛正极 𝑁𝑎𝑥𝑀𝑂2 充电放电 𝑁𝑎𝑥−𝑦𝑀𝑂2 + 𝑦𝑁𝑎+ + 𝑦𝑒−请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明7钠离子电池构成与锂电池相异➢从构成来看，钠离子电池与锂电池有所不同。正极、负极材料、电解液是影响钠离子电池性能的最重要因素。正极材料：钠离子电池主要是层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝类化合物、聚阴离子化合物。负极材料：钠离子电池主要是无定形碳基材料（硬碳、软碳类）。电解液：钠离子电池常用六氟磷酸钠。隔膜：钠离子电池和锂电池一致，均为PP/PE。集流体：钠离子电池正负极集流体均为铝箔；锂电池正极为铝箔，负极为铜箔。项目钠离子电池锂离子电池正极材料层状过渡金属氧化物三元（镍钴锰锂）普鲁士蓝类化合物磷酸铁锂聚阴离子化合物负极材料无定形碳基材料石墨电解液六氟磷酸钠六氟磷酸锂隔膜PP/PEPP/PE正极集流体铝箔铝箔负极集流体铝箔铜箔图表：钠离子电池和锂电池构成对比资料来源：方铮《室温钠离子电池技术经济性分析》，周权《高功率高安全钠离子电池研究及失效分析》，中商产业研究院，国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明8优势：钠资源更为丰富➢和锂资源相比，钠资源更为丰富。钠元素地壳丰度达到2.75%，为地壳含量第六高的元素，而锂元素地壳丰度仅为0.0065%。➢和锂资源相比，钠资源分布更为均匀。据 USGS数据，截至2021年，全球锂资源量达到8900万吨，74%集中于玻利维亚、阿根廷、智利、美国、澳洲。南美锂三角合计占比高达56%，中国锂资源总量全球位列第六，占比约6%。而钠资源全球各地都有，分布均匀。资料来源：方铮《室温钠离子电池技术经济性分析》图表：地壳中化学元素丰度资料来源：USGS,国海证券研究所图表：全球锂资源储量分布不均（2021年）请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明9优势：钠离子电池产业化后原材料成本更低➢和锂电池相比，产业化后钠离子电池原材料成本更低。1、钠离子电池正极材料主要元素Na、Cu、Fe和Mn都是价格