預(yù)見2024：鈉離子電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)趨勢展望(附技術(shù)路徑、投資方向、專利布局、科技企業(yè)布局等)

行業(yè)主要上市公司：鵬輝能源(300438)、傳藝股份(002866)、孚能科技(688567)、天能鈉電(688819)、寧德時代(300750)、比亞迪(002594)等

本文核心觀點：鈉離子電池技術(shù)在安全性、成本等方面具有獨特優(yōu)勢，使其有望在鋰離子電池之外，成為另一種實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的二次電池技術(shù)。其中層狀氧化物鈉電技術(shù)具備較大的投資潛力，未來鈉離子電池在低速電動汽車、兩輪電動車、家庭/工業(yè)儲能等細分領(lǐng)域?qū)︺U酸電池、鋰離子電池具備一定替代空間。

引言：鈉離子電池有望成為大規(guī)模應(yīng)用二次電池的重要補充

——鈉離子電池發(fā)展利于突破資源瓶頸

鈉離子電池是一種以鈉離子為電荷載體的充電電池，其工作原理及結(jié)構(gòu)與鋰離子電池相似，差別只在以在元素周期表同組、化學(xué)特性相近的鈉取代鋰。

近年來，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)和大規(guī)模電化學(xué)儲能系統(tǒng)的高速發(fā)展，全球?qū)︿囐Y源的需求量持續(xù)增加，已開始顯現(xiàn)供給短缺壓力。相較于鋰資源，我國擁有的鈉資源儲量較為充裕，可實現(xiàn)大規(guī)模開采利用，突破鋰資源的供需瓶頸。

——鈉離子電池在部分細分領(lǐng)域存在替代空間

目前鈉離子電池行業(yè)主要競爭產(chǎn)品為錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鉛酸電池等。通過計算鈉離子正負極能量密度差異，可以得出在相同技術(shù)條件下，鈉離子的能量密度約為錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池能量密度的0.7-0.8倍?；阝c離子電池在安全性、成本等方面具有獨特優(yōu)勢，使其有望在鋰離子電池之外，成為另一種實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的二次電池技術(shù)。

然而，預(yù)計鈉離子電池規(guī)模化量產(chǎn)與大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用尚需時日，與鋰離子電池的應(yīng)用競爭格局短期內(nèi)不會有明顯變化。未來，隨著技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)鏈布局完善，鈉離子電池在低速電動汽車、兩輪電動車、家庭/工業(yè)儲能、5G通信基站、電動船舶等細分領(lǐng)域，對目前大量應(yīng)用的鉛酸電池與鋰離子電池存在一定的替代空間，發(fā)展前景廣闊。

技術(shù)路線：鈉離子電池技術(shù)發(fā)展路徑與支撐體系

在鈉離子電池的關(guān)鍵材料中，正極材料是決定電池性能和成本的主要因素之一，且在原材料成本中占比最大，超過三成。從技術(shù)路線發(fā)展來看，基于正極材料差異化，目前鈉電已經(jīng)發(fā)展為層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍類化合物三大技術(shù)路線。由于三大技術(shù)路線優(yōu)勢、劣勢各異，且市場需求及響應(yīng)速度不同，產(chǎn)業(yè)化進度也存在差異。

從技術(shù)支撐體系來看，中國鈉離子電池創(chuàng)新單元主要包括新型儲能與能量轉(zhuǎn)換納米材料研究中心、電網(wǎng)安全與節(jié)能國家重點實驗室等國家重點實驗室;北京國能新能源產(chǎn)業(yè)投資基金、長沙先進儲能產(chǎn)業(yè)投資基金合伙企業(yè)等產(chǎn)業(yè)投資基金;《鈉離子電池術(shù)語和詞匯》、《鈉離子電池符號和命名》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在起草中。

從三種鈉離子電池技術(shù)性能指標(biāo)對比來看，層狀過渡金屬氧化物在能量密度、循環(huán)壽命、倍率性能、物料成本等方面在三種技術(shù)路線中綜合表現(xiàn)較好，已率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化;聚陰離子化合物穩(wěn)定性高，具備最長的理論循環(huán)壽命，落地低速車、儲能等應(yīng)用前景廣闊，產(chǎn)業(yè)化速度較快;普魯士藍類化合物盡管能量密度、物料成本等方面具備優(yōu)勢，但由于制備結(jié)晶化及熱失控后產(chǎn)生有毒氣體、循環(huán)壽命較短等問題亟待解決，目前產(chǎn)業(yè)化進度較慢。

鈉離子電池專利技術(shù)布局

——層狀氧化物為專利技術(shù)布局重點路線，申請熱度和布局廣度較高

從鈉離子電池專利技術(shù)申請的熱度來看，層狀過渡金屬氧化物具備較高的專利申請熱度，專利申請總量達3042項，申請人數(shù)量達1267個，遠超其他鈉離子電池技術(shù)路徑;從技術(shù)跨度來看，層狀過渡金屬氧化物跨技術(shù)專利申請量最多，技術(shù)跨度達147個IPC小類;從技術(shù)市場覆蓋廣度來看，層狀過渡金屬氧化物和聚陰離子化合物專利技術(shù)覆蓋40個以上國家和地區(qū)，說明這些技術(shù)受到全球范圍內(nèi)的關(guān)注和研究。

注：1)搜索關(guān)鍵詞：鈉離子電池技術(shù)路線相關(guān)關(guān)鍵詞;2)搜索范圍：標(biāo)題、摘要和權(quán)利說明;3)統(tǒng)計截至日期：2024年1月9日。下同。

——中國申請人在層狀氧化物和普魯士藍類化合物中占據(jù)絕對優(yōu)勢

從申請人國別來看，中國申請人在層狀氧化物和普魯士藍類化合物兩種技術(shù)路線中占據(jù)優(yōu)勢地位。尤其是普魯士藍類鈉離子電池，前十申請人中80%為中國申請人。

鈉離子電池科技企業(yè)技術(shù)與項目投資布局

——2023年被視為鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化元年

目前，鈉離子電池仍處于產(chǎn)業(yè)化初期，布局的企業(yè)相對較少，企業(yè)投身鈉離子電池領(lǐng)域，資源儲量豐富且成本低廉是重要驅(qū)動力。從企業(yè)技術(shù)路線布局來看，中科海納、傳藝科技、孚能科技等眾多企業(yè)均布局層狀氧化物鈉離子電池;鈉創(chuàng)新能源、鵬輝能源、眾鈉能源為布局聚陰離子類鈉離子電池的代表企業(yè);寧德時代則布局普魯士類鈉離子電池。整體而言，各企業(yè)鈉離子電池制備技術(shù)逐步趨向成熟，均在2023年實現(xiàn)量產(chǎn)或產(chǎn)能提升，推動鈉離子電池量產(chǎn)進程提升。

注：以上排名不分先后，僅匯總行業(yè)內(nèi)部分代表性企業(yè)。

——百億級項目點燃鈉離子電池投資熱度

從項目來看，鈉離子電池技術(shù)在儲能、低速電動車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，成為企業(yè)關(guān)注和投資的重要領(lǐng)域之一，項目投資主要用于鈉離子電池生產(chǎn)基地建設(shè)、鈉離子電池關(guān)鍵材料的技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等。

鈉離子電池技術(shù)投資重點賽道：上游電池關(guān)鍵材料備受投資機構(gòu)青睞

從鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈投資重點分析，59%的被投項目專注于上游鈉離子電池正負極材料、電解液等關(guān)鍵材料;24%的被投項目專注于中游鈉離子電池研發(fā)與生產(chǎn)，14%的被投項目專注于鈉離子電池解決方案。

鈉離子電池技術(shù)投資潛力評估：層狀氧化物鈉電池綜合投資潛力較大

整體來看，層狀過渡金屬氧化物鈉電是當(dāng)前發(fā)展最快的鈉離子電池技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化道路較為清晰，入局企業(yè)較多;相較于其他鈉離子電池技術(shù)路線，層狀氧化物鈉電在能量密度、循環(huán)壽命、安全穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢。

注：1)評估星級自一星至三星，星級越高，代表從該指標(biāo)來看，技術(shù)投資潛力越大，☆代表半星;2)技術(shù)先進性結(jié)合能量密度、循環(huán)壽命、充放電效率、技術(shù)成熟度綜合評價;3)專利技術(shù)布局結(jié)合專利總申請量、申請人數(shù)量、技術(shù)跨度、市場覆蓋廣度等綜合評價。

鈉離子電池技術(shù)發(fā)展趨勢與目標(biāo)

——政策推動鈉離子電池技術(shù)攻關(guān)、應(yīng)用示范與規(guī)?；a(chǎn)

中國高度重視鈉離子電池技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，國家發(fā)展改革委、國家能源局、工業(yè)和信息化部等相關(guān)部門已出臺多項扶持政策。2022年，中國將鈉離子電池列入《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，支持鈉離子電池前沿技術(shù)和核心技術(shù)裝備攻關(guān)?？萍疾吭?ldquo;十四五”期間實施的“儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點專項中，也將鈉離子電池技術(shù)列為子任務(wù)，積極推動鈉離子電池的規(guī)模化生產(chǎn)以及在儲能、兩輪電動車領(lǐng)域的應(yīng)用示范。2023年1月，工信部等六部門印發(fā)了《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》，明確提出要加快鈉離子電池技術(shù)突破和規(guī)?；瘧?yīng)用。政策層層加碼，推動未來鈉離子電池技術(shù)向前沿技術(shù)攻關(guān)、細分領(lǐng)域應(yīng)用、規(guī)模化生產(chǎn)與應(yīng)用等目標(biāo)發(fā)展。

——鈉離子電池向低成本、高密度、長壽命方向發(fā)展

當(dāng)前，鈉離子電池技術(shù)的發(fā)展正處于快速演進和創(chuàng)新的階段。從整體趨勢看，目前鈉離子電池向著低成本、高密度、長壽命方向不斷發(fā)展，進而帶動細分領(lǐng)域的技術(shù)隨之變化。

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