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钠电池:钠创新能源调研
选对股买对时
中线波段的公社达人
2021-07-25 23:25:56
核心观点
1、钠离子电池具备商业可行性,其电芯生产工艺与锂电池工艺设备高度相似,部分材料如隔膜、铝箔一致,主要是正极材料变铁基钠、负极材料变硬碳、铜箔去掉、电解液变六氟磷酸钠。钠离子电池从物料成本看,能够低于锂离子电池约20%。
2、钠离子电池成本低廉,能量密度比拼磷酸铁锂。钠的丰度高,碳酸钠价格仅为碳酸锂的1/50,且不用铜箔,电池成本大幅下降,能量密度可比拼磷酸铁锂。循环寿命可达4500-5000次。
3、钠离子电池具备高壁垒。钠离子电池的正极、电解液添加剂等都有材料及工艺专利保护,壁垒非常高,电池厂主要从具备专利的供应商采购。
4、钠离子电池的全球领军企业是中科海钠和钠创新能源,中科海钠为中科大系,钠创为交大体系。两家企业均有布局大量钠离子电池相关工艺。
5、目前华为与钠创有合作,目标是储能方向。宁德时代预计8月也将发布钠电池。

受益标的:
浙江医药:直接参股钠离子全球龙头钠创新能源40%股权。
华阳股份:与钠离子全球龙头中科海钠合资建设正极、负极材料厂。

钠创创始人 上海交通大学 马紫峰教授

马老师简历:
1991年开始做燃料电池,到今天30年。
1996年 中国第一本燃料电池书。
2002年 863项目。2002年 中国第一个燃料电池膜电极首席专家。质子交换膜的龙头企业东岳集团技术就是来自这里。
2007年 电动汽车973 首席专家。研发 磷酸铁锂。
2009年 参与指定氢能标准。

各类电池的历史:
燃料电池:实现产业化非常困难。1839年发明,需要贵金属催化、质子交换膜、双极板、加氢设备、选址、高压储氢都是问题。铂不是太大的问题 可以回收。膜如果成熟就是塑料膜,之前美国卖900美金一平米,现在是100美金一平米,因为东岳国产化了。碳双极板的问题是不抗震。交大有个金属双极板创业公司、也有膜电极创业公司。
1859年的铅酸电池,目前是不可或缺的。
2019年提出来高温燃料电池,铂就不需要了。甲醇重整制氢。太阳能电力电解水制氢,氢气跟二氧化碳反应造甲醇。甲醇是非常好的高温载体。
磷酸铁锂曾经有打过专利诉讼。中国打赢了。
磷酸铁+铁+磷酸,可以直接生成磷酸铁,这是中国的反应方程式。
goodenough的方程式,是有排放的,中国的是没有排放的。
磷酸铁锂现在没有专利问题了。所以可以遍地开发,比如亿纬锂能在云南搞8万吨。

钠离子电池详解:
钠离子电池与锂离子原理基本一致。
纳的半径大于锂,嵌脱钠的正负极材料结构有较大差异,材料选择性有限。
钠离子电池的核心就是正极材料和负极材料,能让钠离子自由迁移。钠离子虽然是大一点,但变化就很大。
钠离子电池的本质就是电池家族的一个新品类,一个新生儿。

优势:
钠的储量是锂的420倍。
钠离子的负极不需要铜箔,用铝箔就行。
钠离子电解液电位更低,更安全。
不需要用到高价的钴、铜资源有稀缺性。

历史由来:
1974年,法国人发表了文,硫化钛与(锂钠钾铷铯)可以发生嵌脱反应的。所以各类电池其实是同一天出现的。
1980年,美孚开发了第一个钠离子电池。
电池最核心是找到材料。goodenough找到了钴酸锂和磷酸铁锂。
日本人是把金属锂去掉换成了石墨。
钴酸锂+石墨,让索尼成功商用第一个锂电池。

钠离子电池的材料
1、电解液,分三类,水性电解液、有机电解液、固体电解液。
理论上钠离子也能做到400Wh,也能做纯固态。
钠创董事长车海英在美国做的博士论文。26页,把钠离子电解液的所有种类都梳理了一遍。也是基本上所有的研究钠离子电池的人都会引用参考的文章。

2、负极 锂电池用石墨。
钠电池负极,有3种类型 嵌入式-最好是碳材料、合金类反应、转化类。
目前看硬碳是比较好的。
负极进步也不容易,比如锂电池做了那么多的硅负极,没人用。
不用石墨就是因为钠比较大。硬碳的“楼层”更高。

3、正极材料
课题组聚焦正极材料。
从磷酸铁锂开始出发,以铁为基础找材料,一类是普鲁士蓝、一类是层状氧化物、一类是阴极聚阴离子。
理论上钠离子能达到锂离子的密度。
公司对多种正极都做了布局。层状结构氧化物种类非常多。基本上大家都做过论文了。
公司选择三个体系。2022年计划做到300吨正极,大约对应0.1GWh。
粘接剂还是用的PVDF。

课题组最早2011年做的就是普鲁士蓝。其实就是染料,比如浙江龙盛。也许未来纺织厂做钠离子是核心技术。但单一使用难度很大。
层状结构氧化物,2013年开始做。马老师的博士生都是做钠电的。
铁酸钠基正极材料。最早的就是钠镍铁猛氧。充放电结构稳定性很好。
是很好的第一代钠离子电池。

公司研究过的内容
铁酸钠前驱体,结构相变过程。宁德时代来问公司要样品。
存储性能也有研究。存储有时效性,铁酸钠基有空气失效机理。主要是水和二氧化碳,把钠还原成碳酸钠了。但这个过程是可逆的。

比如材料的抗氧化,还原剂。VC。
硬碳表面,如果不加添加剂,会有溶解碳酸钠。要加添加剂。
零下40度。低温相。2500次可以到90%。5000次80%。

钠电有几个挑战。正极材料、负极材料、钠盐、电解液。
锂电池企业不见得有钠电池材料。

公司历程
19年3月份 全球首套吨级铁酸钠中试线。
2021年百吨级新型材料。反应器、分离、优化。
公司找了6家电芯厂来开发电芯。已经能完成每天一吨的生产。
已经有做了软包、圆柱、方形。
7月7日钠创与爱玛联合发布钠离子电池。
各种测试都有做过。

壁垒
正极材料、前驱体、电解液、制造服务都有相关专利保护。
这是与锂电池最大的不同,钠电池有专利。
宁德时代也鼓励。
钠创聚焦钠离子电池核心供应链技术。

与中科海钠的异同
有镍的话,容量会高很多。
中科海钠跟公司的材料几乎是一模一样。
中科号称铜铁体系,其实铜的含量在0.09,非常少。其实他们也不是铜基,也是镍铁锰,掺杂一点铜。
都是层状氧化物,合成路径不一样,他们的是固相法,低温和倍率会差一些,成本略低。
我们是液相法。不同含量性能各有差异。
他们发布的储能,公司也去参加了。

能量密度
钠电做到120~130Wh/kg正常。
理论能量密度很高了。当然也是电解液超过4V不行。

未来成本下降空间
磷酸铁锂正极刚开始量产是20万一吨。最低是到4~5万一吨,现在6~8万一吨。
钠电,如果规模量产,BOM成本,111技术,低于4万一吨。二代三代,2万多的成本。
大规模储能能低于0.2元/Wh。3年左右能做到。

原材料
都规模话,碳酸锂10万一吨、碳酸钠2000元一吨。
元素铁锰占主导,镍少。
铝箔和铜箔的价格差异很大。铜箔占比12~15%的成本,重量也是。钠电换成铝变轻,成本也低。

钠电池与铅酸电池、锂电池
上个周去了天能。跟董事长聊了一个上午。
铅酸优势,回收非常好,可以以旧换新。铅酸低温性能好。水性电解液,零下50度都可以。
钠电低温性能也可以。-40~80度都可以正常工作。
公司认为没有找到磷酸铁锂比钠电池好的地方。磷酸铁锂能量密度的提升其实就是改进的是工艺和电解液。我们钠电池也可以。
当前优点就是能量密度高。但公司预计钠离子电池能量密度能上去。

供应链
硬碳,神华能做。
锂电负极,比如贝特瑞,没有开发出来,主要是动力不足。
中科海钠目前在开发软碳。

能量密度
450wh/kg,正极活性物。还有负极电解液辅料,砍掉一半也能到220Wh/kg。
如果3.5V电压,就能到500多。
磷酸铁锂 是3.2* 170。
活性物的克容量足够了。
有一个基本概念,钠电池的能量,理论上有450Wh/kg,但这是电荷量,充电钠离子从正极跑到了硬碳,不可能全部跑过去。
钠电跟锂电材料 要求是正负极材料的层高要高一些。
锂电池充电减速,就是像房子,刚开始进去的人填坑很快,后面就慢了。

生产工艺
锂电池材料负极材料,生产都需要高温处理。高温烧结都是成本。原材料差别就是无烟煤、石油焦等。中国神华跟我们合作,煤比华阳还要便宜。
软碳也有一些公司来做的。公司觉得负极变数不大。所以钠创没有做负极材料。
正极变数很多,会有一代二代三代四代。成本控制各个地方。
第一代就是有点类似,层状结构氧化物,后面已经拥有的的第二代的磷酸钒钠、铁钠、聚阴离子 都有授权了。专利的核心是合成专利。
合成会不断有新的东西出来。

宁德的钠电池
宁德不做材料,直接找公司买正极和电解液就行了。

锂电池行业做钠电池的动机
2022年这个时候会有三分之一的锂电池公司会倒闭。主要是价格上涨。
天能也有1GWh锂电池。因为有天能有主业贡献利润,所以就能做。
现在锂电池是做一批亏一批。电芯出货量到目前一分钱没有涨。很多合同是去年定下来的。
锂电材料厂反而可以赚库存受益。
固态电池还有很长时间。

电解质和添加剂
电解质是六氟磷酸钠。
添加剂是一个核心工艺,会解决钠支晶的问题。
溶剂跟锂电池是一样的 DMC、EMC。溶剂是没问题的。
公司申请的国际专利就是电解液添加剂专利。

产量与扩产
现在公司的产量是每天一吨。
扩产主要是环评。全算进去要1年半。都是国产非标设备。
公司是湿法工艺。理论上所有的三元前驱体厂 都可以代工。
有六家电芯厂在合作。

资本计划
谋求单独上市。估值超过10亿。
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浙江医药
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  • 只看TA
    2021-07-26 08:57
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  • 只看TA
    2021-07-25 23:58
    看炒作能不能切换过来了
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  • 只看TA
    2021-07-26 09:17
    谢谢老师分享
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  • 跟峰发
    只买龙头的游资
    只看TA
    2021-07-26 08:57
    厉害了
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  • 只看TA
    2021-07-26 08:06
    看来,这样的话,锂电行业要有巨变
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