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    新能车前沿技术深度研究之二:钠离子电池.pptx

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    新能车前沿技术深度研究之二:钠离子电池.pptx

    1、,目录,3,钠电池介绍钠电池与锂电池的比较钠电池工艺及材料钠电池产业链分析,资料来源:Electronicsweekly,方正证券研究所,钠离子电池原理与锂离子电池一致钠离子电池是摇椅式二次电池,与锂离子电池原理一致。钠和锂属同一主族元素,在电池工作中均表现出相似的“摇椅式”电化学充放电行为。钠离子电池在充电过程中,钠离子从阴极脱出并嵌入阳极,同时电子通过外部电路,嵌入阳极的钠离子越多,充电容量越高;放电时,发生相 反的过程,回到正极的钠离子越多,放电容量越高。与锂离子电池内部结构一致,钠离子置换锂离子。与锂电池一样,钠电池主要由正极、负极、集流体、电解液和隔膜组成。由于钠离子的半径 比较大,

    2、因此阴阳极材料优先选择规律的层状结构,通过层间距的设计是钠电池性能表现的关键参数。图表:钠电池工作原理,4,资料来源:方正证券研究所整理,钠电池发展历时五十多年,国内外没有明显差距,钠离子和锂离子电池研究均起始于20世纪70年代,由于储能需求日益增长,低成本储能电池技术的需求愈发紧迫,钠离子电池研究在近 十年内突飞猛进。图表:钠离子电池发展历程,中科院在2010年开 始研发钠离子电池,是国内早涉及该 领域的组织机构,最早出现钠离子电 池相关研究,交大发布国家首台 钠离子电池储能系 统,宁德时代7月发布钠 电池,加速产业化,全球首家钠离子电 池公司,英国 Faradion公司成立,中科院发布软包

    3、电 池示范,国内主要研发钠离子电 池的公司中科海钠成立,首座100kWh钠电 池储能示范发布,中科海钠发布第一辆 钠离子电动车示范,2021年,2019年,2018年,2017年,2015年,2015年,2011年,2010年,20世纪70年代,5,资料来源:CNESA,方正证券研究所,早期:钠离子基础研究始于20世纪70年代,主要用于储能场景,20世纪70年代末期,人们对钠离子电池和锂离子电池几乎同时开展研究工作,但由于受到当时研究条件的限制以及锂离子电池的浓厚兴趣使 得钠离子电池在早期研究处于缓慢和停滞状态,早期钠离子电池研究主要集中在钠硫电池。钠硫电池最早由在美国福特公司工作的Kumme

    4、r和 Weber于1966年提出,早期的研究主要集中在电动汽车的应用上。早期钠硫电池以其低成本和能量密度的明显优势,在大规模储能系统方面 得到了广泛的研究和应用。钠硫电池仍面临循环过程中容量衰减快、可逆容量低的关键挑战。这些问题是由在充电/放电过程中形成的硫和含硫物质的低电子电导率引起的。同时,不可避免地溶解的可溶性多硫化物严重穿梭于负极,参与氧化还原反应,在负极表面形成不溶性硫化物,导致库伦效率低和活性物质损失,这些问题都阻碍了钠硫电池的进一步发展。,图表:2012年钠硫电池为全球电化学储能主流技术,钠硫电池,锂离子电池,其他,6,资料来源:储能世界,方正证券研究所,图表:电池级碳酸锂价格上

    5、涨至9万/吨,钠离子电池研究受到重视,主要由于:1)铅酸电池环境污染不可避免:其固态、气态污染可能可以消除,但无法避免水溶性铅重金属离 子的污染;2)锂资源储量有限:目前全球70%锂资源分布在南美洲,我国锂资源80%依赖进口,锂离子电池难以兼顾电动汽车和电网储能两大产业的需求;3)钠离子电池成本优势:目前电池级碳酸锂的价格已上涨至约9万元/吨,而钠容易获取,钠离子电池成本优势明显。,中期:锂资源紧张局势凸显,钠离子电池研究开始受重视,图表:2017年中国锂资源供应体系结构,澳大利亚锂辉石国内盐湖南美盐湖 国内锂云母 国内锂辉石,资料来源:Wind,方正证券研究所,7,资料来源:中国储能网,方正

    6、证券研究所,当前:从实验室走向实用化阶段,已有多家企业布局国内钠离子电池技术研究现处于世界前列。浙江钠创新能源制备了NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2三元层状氧化物正极-硬碳负极体系的钠离子软包电芯,能量密度达到100120Wh/kg,循环1000次后容量保持率超过92%。依托中科院物理研究所技术的中科海钠公司已经研制出能量密度高于 135Wh/kg的钠离子电池,平均工作电压为3.2V,在100%深度放电,循环1000次后容量保持率为91%,现已实现正、负极材料的百吨级制备及小批量供货,钠离子电芯也具备了MWh级的制造能力,并率先完成了在低速电动车和30kW、100kWh储能电站的示范作用

    7、。海外也有多家企业布局钠离子电池:1)英国Faradion公司较早开展钠离子电池技术的研发,其正极材料为镍、锰、钛层状氧化物,负极材料采用硬碳,且公司已研制出10Ah软包电池样品,能量密度达到140Wh/kg,电池平均工作电压为3.2V,在80%放电深度下的循环寿命预测可 超过1000次;2)美国Natron Energy采用普鲁士蓝材料开发了高倍率水系钠离子电池,2C倍率下的循环寿命达到10000次;3)日本丰田公 司电池研究部在2015年宣布开发出了新的钠离子电池正极材料体系。图表:钠离子电池企业布局,8,全球主要钠电池制造企业的开发状态,9,资料来源:中国储能网,公司官网,方正证券研究所

    8、,资料来源:方正证券研究所,钠离子电池下游应用与磷酸铁锂有一定重叠由于能量密度限制,钠离子的应用场景更多是在储能、两轮车等领域。钠离子电池与NCM呈互补关系,与LFP存在一定的替换关系。宁德 时代宣布的AB钠锂电池方案,可能会拓宽在乘用车领域的应用场景。图表:钠离子应用场景AB钠锂电池方案提供 乘用车应用的可能钠离子 电池,10,图表:钠离子电池空间测算,钠电池的空间测算储能市场预计每年保持50%以上增速,假设产业链如期推进,偌全部采用钠电池,预计25年钠电池的潜在市场将达到272GWh。,资料来源:方正证券研究所,11,目录,12,钠电池介绍钠电池与锂电池的比较钠电池工艺及材料钠电池产业链分

    9、析,资料来源:中国储能网,中科海钠官网,方正证券研究所,13,钠离子电池能力密度70-200Wh/Kg,循环可达10000次能量密度来看,钠离子电池能力密度70-200Wh/Kg,与NCM锂电池240-350Wh/Kg的能量密度范围没有冲突,理论上高能量钠电池和LFP电池 在同一水平,现阶段钠电池主要集中在130-150Wh/Kg区间。循环来看,钠电池的理论循环可以达到10000次,现阶段在3000-4000左右,与 LFP锂电池还有一点差距。图表:钠离子电池与铅酸、锂离子电池当前性能比较,资料来源:CNKI储能用钠离子电池的发展,方正证券研究所,14,钠离子电池快充性能较锂离子电池更优钠离子

    10、对比锂离子:1)斯托克斯直径更小,相同浓度的电解液具有比锂盐电解液更高的离子电导率,或者更低浓度电解液可以达到同样离子 电导率,快充性能好;2)尽管钠离子较锂离子半径更大,很难嵌入电极晶体结构中导致其移动速率较慢,但该缺点可以通过改变负极材料特 性而改善。早在2017年合肥工业大学材料科学与工程学院团队就利用氯化钠模板法结合优化的碳源组成制备出的三位无定形碳材料,实现了 对其微观孔隙与微观结构的有效调控。图表:钠与锂物理化学性质差异,资料来源:中国储能网,方正证券研究所,图表:2011-2021年全球发生多起储能电站爆炸事故,钠离子电池安全性较锂离子更高全球锂电池起火事故频出,电动车、储能起火

    11、事故频发,据不完全统计,2011-2021年全球共发生32起储能电站起火爆炸事故,其中26起事 故采用三元锂离子电池。钠离子电池电化学性能相对稳定,热失控过程中容易钝化失活,安全实验表现较锂离子电池更好。目前,钠离子电 池已通过中汽中心的检测,针刺时不冒烟、不起火、不爆炸,经受短路、过充、过放、挤压等实验也不起火燃烧。对比锂离子电池起始自加 热温度达到165,钠离子电池则达到260;且在ARC测试中钠离子电池最大自加热速度显著低于锂离子电池,这些均表明钠离子电池具有 更好的热稳定性。,图表:18650型钠离子电池安全性测试,资料来源:新能源leader,方正证券研究所,15,钠电池成本分析,材

    12、料成本下降30-40%,现阶段成本在0.6-0.8元区间主要通过替换锂元素降本(正极和电解液),通过无烟煤降低负极成本,同时替换掉负极的铜箔之后,成本能有30-40%的材料降幅。现阶段供应链不完整,同时生产工艺待提升,样品成本在0.6-0.8元左右,小规模以后物料价格0.6元/Wh,未来技术进一步成熟、规模进一步扩大,理论上能降到0.2-0.3元/Wh。图表:钠离子电池成本可较锂离子电池低30%-40%,钠离子 电池成本 Vs.锂离子 电池成本,43%,11%,15%,13%,13%,5%,材料成本 降低3040%,16,正极材料,负极材料,隔膜,集流体,电解液 其他,注:钠离子电池选用NaC

    13、uFeMnO/软碳体系,锂离子电池选用磷酸铁锂/石墨体系资料来源:中科海钠官网,方正证券研究所,钠离子电池成本能低-锂,我国80%的锂资源供应依赖进口,是全球锂资源第一进口国。我国锂资源主要分为卤水型和矿石型,其中卤水型占比85%,而矿石型占 比15%。整体上我国盐湖锂资源品质和外部开发条件较差,导致开发难度大、成本高,供应能力较弱。我锂已上升为战略资源,现阶段中国高度依赖进口,尤其是澳洲进口依赖度高。现阶段澳洲已出现将锂产业链回迁本土、对锂资源出口限制的趋势,加之中澳两国关系恶化,战略角度看,必须确保锂资源供应安全,国内锂资源价值重估。随着对锂离子电池需求的快速增长,锂资源的供应情况却变得越

    14、来越紧张。近期电池级碳酸锂价格持续上涨至9万/吨,而碳酸钠价格仅数 千元/吨。,图表:电池级碳酸锂价格上涨至9万/吨,资料来源:Wind,方正证券研究所,资料来源:USGS,方正证券研究所,图表:全球探明锂资源储量,中国,澳大利亚,智利,玻利维亚,阿根廷,美国,塞尔维亚 俄罗斯,刚果,捷克,墨西哥,加拿大,17,钠离子电池成本能低-铜箔/负极,集流体:锂电池以石墨为负极,铝制集流体在低电位下易与锂发生合金化反应而被消耗,因此锂电池负极集流体为铜箔。钠离子电池正负 极集流体均为铝箔,铝与钠在低电位不会发生合金化反应,因此钠离子电池可以选择更便宜的铝做集流体。负极:无定型碳材料(包括软碳、硬碳)是

    15、目前最有希望走向商业化的,其可逆容量和循环性能均已接近应用要求。目前开发的无烟煤基 无定型碳材料是性价比最高的钠离子电池负极材料,中科海钠采用无烟煤作为碳源前驱体,平均1800元/吨,用无烟煤制备无定形碳负极 材料将有利于大幅降低电池成本。图表:锂离子电池各部分成本占比,正极材料负极材料电解液 隔膜集流体 其他资料来源:中科海钠官网,方正证券研究所,18,目录,19,钠电池介绍钠电池与锂电池的比较钠电池工艺及材料钠电池产业链分析,资料来源:钜大锂电,方正证券研究所,负极集流体:铜箔铝箔,电解液:六氟磷酸锂 六氟磷酸钠/高氯酸钠溶剂:碳酸丙烯酯(PC),正极材料:(不含锂)LFP/NCM铁锰铜/

    16、普鲁士蓝,负极材料:石墨硬碳,隔离膜:无变化,20,钠电池结构与工艺钠电池中不再有锂离子,除隔离膜外原材料均有变化,锂电池设备基本复用。与锂电池结构一样,同样由正极材料、负极材料、集流体、隔离膜、电解液和壳体、顶盖组成。正极材料进展较快的是,铜状氧化物的镍铁锰/铜铁锰体系和普鲁士化合物路线;负极材料进展比较 快的是碳基材料;电解液主盐从六氟磷酸锂变成六氟磷酸钠;负极集流体可以从铜箔变为铝箔;隔离膜保持原先产品;电池厂产线可以完 全复用,设备的小升级可以实现,基本没有额外固定资产投资。图表:钠离子电池结构正极集流体:铝箔无变化,正极路线:主要过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士化合物和非晶态

    17、材料四种路线,资料来源:CNKI钠离子电池关键电极材料研究进展,方正证券研究所,正极主要有四种路线,重点关注过度金属氧化物和普鲁士化合物路线正极路线主要有:过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士化合物和非晶态材料四种路线。过渡金属氧化物是目前最受欢迎的正极材料,例如磷酸铁钠、锰酸铁钠、钛锰酸钠等,中科海钠、钠创新能源和Faradion是该路线的主要公司。普鲁士类材料,具有较好的电化学性能,具备成 本低、稳定性好等优点,但在制备过程中存在配位水含量难以控制等问题,宁德时代、星空钠电和Natron Energy是该路线的主要公司。聚阴离 子型材料,稳定性和循环寿命好,化合物族类具有多样性,但是较

    18、低的本征电子电导率,限制了这类材料的实际应用。,材料,21,优势,过渡金属氧化物,图表:钠离子电池正极材料主要路线说明劣势可分为层状和隧道状过渡金属氧化物,通常用 NaxMO2(M=Co、Fe、Mn和 Ni 等)表示。层状金属氧化物是当前主流的正极材料。,能力密度高,循环性能差,普鲁士蓝类似物,普鲁士蓝类化合物 NaxMAMB(CN)6zH2O(MA 和 MB 为过渡金属离子),晶体结构为面心立方,过渡金属离子与氰化根形成六配位,碱金属离子 处于三维通道结构和配位孔隙中,较好的电化学性能 具备成本低稳定性好,生产对水敏感,聚阴离子类化合物,聚阴离子类化合物NaxMy(XOm)n-z(M为具有可

    19、变价态的金属离子;X为 P、S 和 V 等元素)主要分为:橄榄石结构磷酸盐、NASCICON(钠离子快 离子导体)化合物和磷酸盐化合物,热稳定性好 循环寿命好,能量密度低 导电性差,非晶态材料,也叫无定形或玻璃态材料,是固体中的原子不按照一定的空间顺序排列 的固体,原子排布上表现为长程无序、短程有序,循环性能好 能力密度好,电导率低稳定性和耐酸碱性差,正极路线:过渡金属氧化物层状氧化物结构是良好的离子通道,循环性能有短板,平均成熟度相对高。过渡金属氧化物NaxMeO2(Me 代表过渡金属)是一种嵌入或插层型化合物。在理论上具有较高的放电比容量,但循环性能较差。但通过引入活性或惰性元素进行掺杂或

    20、取代,可以改善其缺点。层状氧化物主 要分为 O2、O3、P2 和 P3 型,其中“O”或“P”表示 Na+在八面体或棱镜中的位置,数字表示不同氧化层的重复排列单元。目前过渡金属氧化物体系是成熟度相对高的路线,中科海钠使用的铜基氧化物电池表现优越,能量密度达到135Wh/kg;英国FARADION公司的镍层状氧化物电池,能量密度达到140Wh/kg。,图表:过渡金属氧化物晶体结构,资料来源:CNKI钠离子电池关键电极材料研究进展,方正证券研究所,22,正极路线:普鲁士化合物电化学性能好,成本优势明确,制备过程存在技术门槛。普鲁士类材料具有较好的电化学性能,成本优势明确,通过表面改性处理之后,增加

    21、 了循环寿命、活性材料的利用率,增强了电池的热稳定性和可逆比容量。晶体结构为面心立方,过渡金属离子与CN-形成六配位,碱金属离子 处于三维通道结构和配位孔隙中。这种大的三维多通道结构可实现碱金属离子的嵌脱;不同的过渡金属离子,会使材料结构体系发生改变,储 钠性能也就有所不同。制备过程中存在配位水含量难以控制等问题,结合水会阻碍a+的迁移,空位还会引起晶格扭曲,甚至造成Fe-CN-Fe桥键的塌陷,从而降低材料的比容量和库仑效率,最终导致钠离子电池性能的退化。宁德时代在普鲁士化合物的路径中,积累了较多的专利,能够很好的控制结合水的形成,样品阶段能力密度达到160Wh/Kg,具有技术优势。图表:普鲁

    22、士化合物空间结构,资料来源:CNKI普鲁士蓝类材料在钠离子电池中的研究进展,方正证券研究所,23,正极路线:聚阴离子型化合物稳定性和循环性能有优势,电导率和成本是短板聚阴离子化合物中,NASICON 型结构的化合物因其开放的结构和畅通的钠离子扩散通道被广泛地认为是最有前途的钠离子电池正极材料,其中磷酸盐因为在性能和成本的平衡表现相对好,是目前最热门的一种研究方向之一。聚阴离子型电极材料通常可以看作,一类含有一系列 四面体阴离子结构单元及其衍生物的化合物,结构的稳定性以及多样性是它的一大优势,但是较低的本征电子电导率,以及关键化合物磷酸钒钠的成本,限制了这类材料的实际应用。现阶段以聚阴离子的主要

    23、路线的企业是法国NAIADES计划团体,国内的研究主力集中在中科院物 化所。图表:聚阴离子化合物空间结构,资料来源:CNKI钠离子电池磷酸盐正机材料研究进展,方正证券研究所,24,负极路线:金属化合物、碳基材料、合金材料、非金属单质四类路线,金属化合物:金属氧化物、硫化物和硒化物为主要代表,金属合金材料在放电过程低电位时与钠发生合金化反应,充电过程高电位时发生 去合金化反应,该类材料往往理论可逆比容量高,输出电位较低(200%),使得材料在循环过程 中容易破裂影响性能。合金类材料:依靠负极材料与锂或钠相互作用形成合金,进而产生电化学反应,保证电池的正常运作。与锂离子电池有明显区别的是,钠 离子

    24、本身相对于锂离子有更大的离子半径,因此金属钠与负极材料在形成合金时所导致的体积膨胀也更为明显。非金属单质:与碳同族的元素,磷和硅成为近年兴起的方向,研究成熟度还不高。其中紫磷加热易形成白磷,白磷具有不稳定的化学性质,紫磷和白磷均不能作为电极材料;红磷导电率低以及体积膨胀问题难解决;黑磷有皱褶的层状结构,高导电等特点,但制备较难。,种类,优势,劣势,红磷,理论容量高 储量丰富,导电性差 存在体积膨胀,黑磷,理论容量高 导电性好,制备较难,磷化锡,容量稳定,存在体积膨胀 低容量,图表:常见的磷基钠电池类型,资料来源:CNKI磷基钠离子电池负极材料研发进展,方正证券研究所,图表:钠离子电池负极路线众

    25、多,资料来源:CNKI钠离子电池负极材料的研发与发展,方正证券研究所,25,图表:碳基负极材料性能对比,通常用硬碳代替石墨作为负极活性材料,石墨对钠离子的储存能力差石墨材料因为结构关系,无法满足为钠离子提供足够的移动空间。软炭虽然有一定的储钠能力,但是其自身低储钠容量和高充电电位的缺点,限制了软炭作为理想的高比能量炭基储钠负极材料。软炭内部炭微晶的炭片层呈现出乱层堆积结构,具有较高的导电性,储钠机理主要表现为炭层边缘、炭层表面以及微晶间隙对Na+的吸附。(CNKI 钠离子电池炭基负极材料研究进展)无定形碳应用于钠离子电池负极材料,就是从入手软碳开始的,但现阶段其储钠能力不理想。与软碳不同的是,

    26、硬碳即便经高温处理,也难以出现 石墨化的现象,表现出更强的储钠能力以及更低的工作电位,更适合于用作钠离子电池负极材料。,资料来源:CNKI钠离子电池负极材料的研究与发展,方正证券研究所,负极碳基材料优选硬碳,结构更稳定对应电池循环寿命更高,图表:钠离子填充硬碳模型,资料来源:CNKI基于生物质硬碳钠离子电池 负极材料研究进展,方正证券研究所,nm,26,负极材料 碳层间距比表面积,循环性能,倍率性能,/g,石墨材料0.43,30.22,100mA/g下2000圈后保持率,20mA/g,28.4mAh/g,73.92%,软碳材料0.356,1000mA/g,,20.2114mAh/g,20mA/

    27、g、200mA/g和1000mA/g下分别循环10圈、50圈和100圈后保持率接近100%,硬碳材料0.413830mA/g下100圈后保持305mAh/g,275mAh/g,150mA/g,300mA/g,180mAh/g,图表:2021年以来铝价格走势,负极集流体由铜箔变为铝箔,成本进一步降低,除正负极材料外,集流体作为承载正负极活性、收集电子的材料发挥着重要作用。钠离子电池具有与锂离子电池相似的工作原理,但在电 解质中流动的阳离子是钠离子而不是锂离子。与锂不同,钠在室温下不会与铝发生电化学合金化反应,因此铜集流体可以由更便宜的铝代 替。,图表:2016年以来电池级铜箔价格走势,资料来源:

    28、Wind,方正证券研究所,资料来源:铝途,方正证券研究所,27,资料来源:CNKI有机电解液在钠离子电池中的研究进展,方正证券研究所,图表:钠离子电池电解液钠盐物化性能比较,电解液替换为六氟磷酸钠/高氯酸钠,成本更低,仍以液体电解液为主,根据正极材料搭配电解液,钠盐成本更低。锂盐是电解液中的主要成本,替换成钠盐之后成本进一步降低。过渡金 属氧化物、聚阴离子型化合物常用的钠盐是六氟磷酸钠,这和六氟磷酸锂的制备工艺相同,原材料厂的产线基本可以复用;碳酸丙烯酯(PC)在锂离子电池中没有办法用,钠离子电池中低温性能比较好,有希望以此提升钠电池的低温性能。宁德时代的钠离子专利表述,其中一种普鲁士蓝的电解

    29、液主要成分为将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、钠盐NaClO4混合而成。,图表:宁德时代钠电池专利,资料来源:Himmpat,方正证券研究所,28,钠电池需要使用碳纳米管,导电剂种类,29,第二代产品,需要预分散,价格,碳纳米管导电剂 较高,能,赖进口,添加,炭黑类导电剂 科琴黑乙炔黑,导电石墨类导电剂,VGCF,SP价格便宜,经济性高小量型,锂适电用池于高倍率,高容吸液性较好,有助提升循环寿命颗粒度较大,有利于提升极片压实 性能导电性优异,石墨烯导电剂,导电性能相对较差,添加量大 降低正极活性物质占比,全依价格贵,分散难,全依赖进口价格较贵,影响极片压实性能 主要依赖进口添加量较大

    30、,主要依赖进口分散困难、价格高、全部依赖 进口分散性能较差,需要复合使用 使用相对局限(主要用于LFP 电池),导电性优异,比表面积大,可提升 极片压实性能资料来源:天奈科技招股书,方正证券研究所,导电剂包括炭黑、VGCF、碳纳米管等,相较于传统炭黑导电剂。碳纳米管作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构可以很好连接成不同结构 状态,在快充、循环、低温性能上表现优异,预计在电池中的使用比例会逐渐提高。由于钠的半径比锂大,所以钠离子的化学键能较锂离子小。钠电池主要的技术路线电导率相对低一些,所以多数体系需要在正极材料中加入碳 纳米管或者碳纳米片,提高电池的导电性能。宁德时代的专利正极片及电化学电池显

    31、示,一种普鲁士化合物(亚铁氰化钠)的正极片中使 用了碳纳米管的导电剂。,图表:不同导电剂的性能对比第一代产品导电性能优异,添加量小,提升电 池能量密度,提升电池循环寿命性,图表:宁德时代专利中包含碳纳米管,资料来源:Himmpat,方正证券研究所,目录,30,钠电池介绍钠电池与锂电池的比较钠电池工艺及材料钠电池产业链分析,电解液,隔膜,硬碳,主盐:六氟磷酸钠,铝箔,钠电池产业链钠电池产业链主要变化在中游和正极。钠电池的产业链结构与锂电池类似,负极、电解液、隔膜基本保持目前的竞争格局,集流体不再需要铜箔。主要技术路线的电池企业不同,所需要的正极材料或其关键材料也不同。由于产业体系在商业化初期,竞

    32、争格局还需继续跟踪,相关龙头企业仍 然具有先发优势。,31,普鲁士化合物-亚铁氰化钠,普鲁士类材料主要由亚铁氰化钠组成,具有较好的电化学性能,成本优势明确,通过表面改性处理之后,增加了循环寿命、活性材料的利 用率,增强了电池的热稳定性和可逆比容量。工业中使用氰化物很广泛,主要有油漆、染料、橡胶等行业。由于电池领域之前不涉及该产 品的使用,且其他行业使用总量不大,目前钠电池产业链环境仍是蓝海。氰化物有毒,生产普鲁士化合物需要严格的生产和环保资质,因此小型公司不易进入。目前全球从事氰化物生产的公司主要位于海外,国 内主要有河北诚信、重庆紫光化工等公司从事氰化物生产。,资料来源:CNKI纳米锰基普鲁

    33、士白的制备及电化学储钠性能,方正证券研究所,32,图表:普鲁士白的外观和微观结构,图表:全球主要氰化物公司的状态,资料来源:Wind,方正证券研究所,过渡金属氧化物-铁/锰/铜酸钠,过渡氧化物料具有较大的S形通道以及小的六边形通道,Na离子可以快速扩散且结构稳定性良好,因而表现出可观的放电比容量以及优异的 循环性能。主流体系是锰/铁/钴/镍/铜的氧化物,锰酸钠与其它化合物相比,由于性能和成本的综合表现比较好,是目前发展较快的材料。相关公司:锰酸其制备过程均需氢氧化钾或碳酸钾跟二氧化锰,国内主要生产二氧化锰企业包括湘潭电化、南方锰业、广西桂柳化工、贵州 红星发展、普瑞斯矿业、西南能矿等。,图表:二氧化锰制备锰酸钠反应流程,名称,图表:常见钠离子电池层状过渡金属氧化物正极材料对比优点缺点,NaMnO2,Mn丰度高,理论容 量高(243mAh/g),存在Jahn-Teller畸变,充放电多阶梯状


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