锂电池同宗同源，工作原理相近

钠电池与锂电池的工作原理相近。钠和锂同为 IV 族碱金属元素，两者的物理与化学性质非常相似，因此，钠离子电池的工作原理也与锂离子电池一样，作为嵌脱式二次电池，依靠钠离子在电池正负极之间的移动来充放电。

充电时，Na+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，同时电子经外电路由正极到达负极完成充电过程；放电时Na+和电子的移动路径则与充电时相反。

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生产工艺与锂电相似，电池性能各有优劣

钠电池的生产工艺及生产线也与锂电池类似。从产品封装形态上看，钠电池与锂电池类似，同样可分为圆柱、软包和方形硬壳三大类。两种电池的制造工艺同样分为极片制造和电池装配两部分，尽管由于钠离子电池可以使用铝箔作为负极集流体因而简化了极耳焊接等工序，但两者整体差异不大。

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钠电池快充及低温性能、安全性更好，但能量密度受限。

与锂离子电池相比，钠电池的优势主要有三点：

1、有更好的倍率性能，且能够适应响应型储能和规模供电。宁德时代研发的第一代钠离子电池在常温下充电15分钟，电量即可达到80%以上。

2、钠电池适应温域更为宽广，宁德时代的一代钠电池在-20°C的低温环境中也可以拥有90%以上的放电保持率，而锂离子电池在相同环境下放电保持率只有70%左右。

3、钠离子电池更为安全，主要原因有：

第一，钠作为锂的下一周期元素，化学性质更为稳定；

第二，钠离子电池的负极集流体使用的是稳定性更好的铝箔，钠离子电池可以完全放电至0V 再进行运输，提高了运输安全性；

第三，钠离子电池的内阻比锂离子电池高，在短路时发热量更少；不足则主要是受限于钠离子本身的离子性质，能量密度较低，目前市场上的钠离子电池能量密度只有80～160Wh/kg，略好于铅酸电池，而差于锂离子电池。

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空间：接力锂电，商业化在即

复盘：钠电池加速跟进，商业化在即

相比于锂离子电池，钠离子电池的发展历程主要分为 3 个阶段：

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阶段一：同时起步。

20世纪70年代，由于钠锂元素之间电化学性质极为相似，钠离子电池与锂离子电池研究同时起步。

阶段二：锂离子电池率先开始商业化。

20世纪90年代开始，锂离子电池商业化进程逐渐快于钠离子电池，主要因为：

首先，从需求角度，过去三十年全球电池需求主要来自于消费电池（如笔记本、手机等）、动力电池（核心是汽车，以及部分两轮车），这些品类在市场初期对电池的要求往往聚焦在高能量密度和使用寿命，因此锂电池相比钠电池在功能参数上更加适合；

其次，从技术角度看，软碳、石墨等碳基材料嵌锂性能较好，但嵌钠能力较弱，因而锂电池从技术成熟度上更快进入产业化阶段。

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在该阶段钠电池一直处于实验室研究。

但从2010年左右开始，关注钠电池研究的公司有所增加，并尝试建立示范性项目、产品，如2011年全球首家专注钠离子电池工程化的英国 FARADION 公司成立。

阶段三：钠离子电池发展提速，各大钠电池龙头中试线、规模产线有望陆续落地，商业化渐行渐至。

2020年起，钠电池开始进入高速发展阶段，主要因为：

1、2020年开始全球碳中和一致预期逐渐形成，加速电化学储能需求。

2021年7月，欧盟委员会公布了“Fit for 55”一揽子提案，同年10月，英国发布《净零战略》和《绿色工业革命十点计划》，此外，美国、俄罗斯、日本、韩国等均在碳中和与新能源规划层面作出战略指引，对于能源的限制收紧促进了电化学储能的发展。

储能领域，钠电池相对性能提升。储能尤其是表前储能更关注经济性、安全性，而相对弱化能量密度，因此钠电池综合性能大幅提升。而与此同时，2010 年至今钠电池技术更加成熟，且逐渐出现一些小型示范项目，成本进一步下降，能量密度也有了明显的提升，并且获得工程可行性验证。

2、钠电池可以减弱锂资源供应链安全问题。

随着全球电池需求量的增长，锂资源的供应链安全问题愈发严峻。锂资源的总量分布十分有限，地壳丰度0.006%，且其资源空间分布不均，主要在澳洲和南美地区，我国的锂资源储量仅为全球的6%。

目前我国80%的锂资源供应依赖于进口，是全球锂资源第一进口国，容易且一定程度上已经受贸易争端影响。而我国钠资源储量非常丰富，地壳丰度为2.64%，且分布广泛、价格稳定、提炼也更为简单。目前碳酸锂价格大约涨至45万元/吨，而碳酸钠价格大约在 2500-3000 元/吨，约为碳酸锂价格的1/150。

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政策方面，全球范围内对于钠离子电池的支持政策开始增多。

2020年以来，多个国家出台了加速钠离子电池发展的政策，我国2022年在《“十四五”能源领域科技创新规划》与《“十四五”新型储能发展实施方案》中均提出发展钠离子电池的要求，而2021年初，欧盟发布的《2030 电池创新路线图》与2020年底美国能源局发布的《储能大挑战路线图》均强调钠离子电池的重要性。

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资本方面，2021年开始钠电池企业融资进展迅速。

2021年之前，中科海纳完成天使轮与 Pre-A 轮融资，2021年以来，众多钠离子电池企业实现募投，中科海纳共完成三轮融资，估值从提升2021年初约 5 亿元提升至2022年年中60亿以上，并与华阳股份合作设立钠离子电芯项目；钠创新能源接受浙江医药投资打造钠离子电池系统创新企业；众钠能源则完成两轮融资，2022年3月由碧桂园独家投资扩充研发团队。此外，中科海钠等公司已经设置 ipo 时间表，进一步扩充其资本。

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产品方面，预计2023年各大钠电池龙头中试线、规模产线将陆续落地，行业规模开始增长。

近年来，钠电池实际产业化加速，钠离子电池相关产品逐渐问世，相关技术水平不断提升。

2021年6月，中科海纳联合中科院物理所联合打造全球首套 1MWh 钠离子储能系统；2022 年 1 月，太阳能设备制造商 Blueetti Power Inc 发布了全球首台钠离子太阳能发电机 Bluetti NA300＆B480；此外，日本电气玻璃公司与美国 Natron Energy 公司近期均研发出性能更好的钠离子电池，研究成果还在继续优化中。

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量产方面，众多电池龙头提出2023年产能落地与量产计划。具体来看，1、以宁德时代为代表的企业发布公告，预计在2023年将完成钠离子电池的重大产业链突破。2、传艺科技、鹏辉能源、派能科技等产品已进入中试或相关客户测试中，中石油发布钠电池相关项目的招标工作。

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场景：储能、低速交通应用潜力大

纳电池在能量密度需求不高且对成本和安全性较为敏感的领域应用潜力较大。与锂电池相比，钠电池的单位成本更低，安全性更强，但受限于钠元素本身的直径影响，其能量密度要低于锂离子电池。因此钠离子电池在对能量密度需求不高，但对成本相对敏感的领域应用潜力更大，如分布式电网储能、两轮车、低速交通工具等。

目前，储能电站主要存在于可再生能源接入、家庭和工业储能、5G 通信基站和数据中心等，低速交通工具主要包括低速电动车、电动自行车、电动船舶和公共汽车与大巴。

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1、储能：安全性和成本优势提高钠电池储能市场竞争力。

储能领域近些年发展较快，与锂电池相比，钠电池安全可靠，成本更低，对锂电池在储能领域的替代性较强；与铅酸电池相比，尽管铅酸电池的成本更低，但其使用寿命过短，以全生命周期来看，度电成本并不低，性价比不如钠离子电池。

综合来看，钠电池不仅在能量密度上出现了技术上的突破，也具有成本更低、安全性能良好的优势，更匹配规模储能的应用场景，为钠电池的发展创造了巨大空间。锂电池的理论体积比容量是钠电池的 1.8 倍，也就是说相同容量的电池，钠离子电池的理论体积是锂离子电池的 1.8 倍，因此在对体积较为敏感的家用储能领域，钠电池的替代能力要低于规模储能。

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2、低速车：成本优势及高安全性加持，钠电池有望在电动两轮车领域大展身手。

新国标出台后，两轮车整车重量不得超过55kg，这一新规迫使厂家在选用两轮车电池时把电 池重量作为重要的考量因素，同时，安全性和电池成本同样是市场重视的两大要素。与铅酸电池相比，钠电池重量更轻，大约是相同容量的铅酸电池的1/3；与锂电池相比，钠电池安全性更强，成本也更为低廉。

综合来看，钠电池更为符合电动两轮车市场的需求。后续钠电池全面推开后，有望成为电动两轮车的新选择。

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宁德时代推出 AB 混合集成方案，拓展动力电池应用场景。

尽管钠离子电池在动力电池应用上具有能量密度上的短板，但由于其具有高功率和低温性能优势，宁德时代在第一代钠离子发布会上创造性地提出了 AB 电池解决方案，将钠离子电池和锂离子电池按一定比例混搭后集成到同一个电池系统中，通过 BMS精准算法进行不同电池体系的均衡控制，兼采所长，拓展了钠离子电池在动力电池领域的应用场景。

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空间：启动在即，2025年规模或达百亿

储能：行业高速发展，电化学储能是应用范围最为广泛、发展潜力最大的储能技术。

全球新能源发电规模大幅增长，电化学储能装机规模一直保持高速增长的趋势，未来随着分布式光伏、分散式风电等分布式能源的大规模推广，电化学储能行业将面临更广阔的市场机遇。

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动力电池领域：电动摩托市场将迎来换车高峰期，低速车应用开启钠电池增长空间。

目前中国电动两轮车的保有量为2.5-3亿台。2019年开始实施的新国标对电动两轮车进行了更加明确的规定，考虑到各城市 3-5 年的响应时间，2021-2023年预计将为换车高峰期，电动两轮车的需求可能在2023年达到顶峰。

同时中国电动两轮车出口量不断增加，2020年增速达到 34.8%，进一步助推行业发展；而在低速电动车领域，2016年全国四轮电动车产量突破百万，达到 116.9 万辆，2017年受国标草案不明朗影响增速放缓，产量 133.5 万辆，之后受行业整顿影响，产量开始缩减，至2021 年产量仅为 32 万辆。2021年《纯电动乘用车技术条件》（征求意见稿）出台，预计后续低速电动车产量将迎来上升趋势，为钠电池带来增长空间。

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我们测算，2025年上述三大应用领域潜在总需求达190GWh。2023年随着各大钠电池龙头中试线、规模产线陆续落地，预计钠电池市场规模约十亿元左右，到2025年，预计钠电池市场空间或达百亿元级别。（报告来源：远瞻智库）

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行业格局：产业初期，格局未定

产业链与锂电池相似，理论成本显著降低

由于钠离子电池与锂离子电池在结构上的相似性，两者的产业链也较为相似。钠离子电池的生产流程仍然是从原材料加工成电池单体，然后组装得到电池包，进一步进入下游应用领域。纵观钠离子电池的产业链，上游端产业主要涉及电池制备的原材料，包含电池正极材料、负极材料、钠盐、集流体；中游涉及电解液、隔膜的制备以及电池整体制造，产业下游的应用场景主要分动力和储能两大领域。

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与锂离子电池相似，钠离子电池成本中最重要的是原材料成本。

据胡勇胜等在《钠离子科学与技术》一书中的测算，钠离子电池的原材料占电芯成本的 60%，人工成本占14%，设备折旧成本占 13%。与锂离子电池不同的是，钠离子电池的原材料成本中正极材料成本占比下降到了 32%，其主要原因是钠盐比锂盐的价格更为低廉。

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与锂电池区别 1：正极材料方面，钠电池多种正极材料选择催生了三种技术路线。

由于钠离子电池发展时间较短，正负极材料的选择范围也较为广泛。

目前，层状金属氧化物是比较主流的正极材料，合成简单，但是原料相对更贵，中科海钠、钠创新能源都是使用这类正极材料，其中中科海钠与华阳股份深度合作，使用的是铜锰铁钠氧化物，而浙江医药参股的钠创新能源采用的正极材料则是铁酸钠；

与另外两家公司选择不同，宁德时代正极材料有两种路线，分别是普鲁士白（亚铁氰化亚铁）和层状氧化物，其推出的第一代钠电池则选择了克容量较高的普鲁士白材料，并对材料体相结构进行了电荷重排，普鲁士白材料体系的特点是合成简单但质量把控较难；

此外，国外用的比较多的正极材料是复磷酸钒钠，优势是循环性能好，缺点是能量密度小，钒贵且有毒，目前国内暂没有团队用该材料。

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与锂电池区别 2：负极材料，钠离子电池负极材料以碳类等为主。

由于钠离子无法像锂离子一样在石墨层间自由穿梭，因此钠离子电池的负极材料不再是石墨，而是有碳类（硬碳、软碳等）、合金类（Sn、Sb 等）、过渡金属氧化物、钠-过渡金属磷酸盐（NaTiOPO4）等，其中无定形碳（包括软碳和硬碳）是目前市场上最有商业化潜能的负极材料，中科海钠开发出了无烟煤基无定形碳材料，对无烟煤进行粉碎碳化后使用；宁德时代也开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料，与软碳区别不大。

与锂电池区别 3：集流体方面，钠离子电池选择的是成本更为低廉的铝箔。

锂电池以石墨为负极，由于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，而钠离子电池在更换负极材料后则没有这个担忧，因此可以选择铝箔为正负极集流体。

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与锂电池区别 4：电解液方面，钠电池采用六氟磷酸钠作为电解液中的钠盐。

电解液在钠离子电池中起到传导钠离子的作用，一般由钠盐、溶剂和添加剂组成，其中钠盐是钠离子的主要提供者。钠离子电池电解质可以分为液体电解质、固液复合电解质和固体电解质三大类，其中液体电解质又分为水系电解质、有机液体电解质和离子液体电解质。

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现有钠盐性质仍需不断优化。

与锂盐相比，钠盐存在扩散速率小、发生的化学反应复杂等问题。

目前，常用的钠盐主要有六氟磷酸钠、高氯酸钠和双三氟甲烷磺酰亚胺钠等，但高氯酸钠毒性高、双三氟甲烷磺酰亚胺钠对铝箔有腐蚀性、六氟磷酸钠易分解和水解等，如果想要优化钠离子电池性能，还需要寻找高性能的钠盐。钠离子电池的电解质溶剂、隔膜与锂离子电池相比变化不大，复用率较高，行业竞争格局预期也基本保持不变。

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不同选材材料成本不同，钠电池主要材料理论成本低至0.3元/Wh。

不同正极材料的选材成本不同，中科海钠所使用的铜锰铁钠化合物单位成本更低，但比容量略差于普鲁士白化合物和层状化合物；

负极材料方面，由于无烟煤成本低至平均1800元/吨，因此中科海钠使用的无烟煤基钠离子电池负极材料单位成本显著低于其他材料；

与锂离子电池相比，钠离子电池所使用的铝箔集流体价格更低，约为4万元/吨，因此根据我们测算钠离子电池主要材料成本可以低至0.3元/Wh。

此外，中科海纳的测算结果显示，相对于锂离子电池，钠离子电池在原材料成本方面的明显优化后，整体材料成本可以下降30%-40%。

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产业链上游六大块板，正极材料竞争格局变化较大

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钠离子电池上游根据主要分成六个板块。

主要分成正极材料、负极材料、纯碱、铝箔、隔膜和电解液几类。其中正极材料与锂电池区别最大，而隔膜与电解液则与锂离子电池差距较小，复用率较高。正极材料差异较大，竞争格局尚未定论。和锂离子电池正极技术路线基本确定不同，目前钠离子电池相关的正极材料超 100 种，技术路线尚处于演进中。

目前钠离子电池三类正极材料各有优劣，预计中短期内钠离子三大正极材料的竞争将持续。

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钠电池负极主要采用硬碳。

以中科电气为例，其负极材料部分工序产能为5.2万吨/年，2021年以来下游需求增长较为明显，公司正积极进行产能扩张，新增投资建设项目全部完成后，公司负极材料产能将具备 9-10万吨/年，负极材料石墨化加工产能将具备9.5万吨/年，具备支持钠离子电池相关制造的能力。同时，翔丰华与璞泰来等公司在硬碳、软碳等技术上均有所布局和突破。

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目前电池制造产业基本形成两种商业模式。

一种以宁德时代为代表，作为锂电龙头企业，量产优势明显，有利于其快速抢占钠电市场。另一种是以中科海钠为首专注于钠离子电池研发的新锐企业。其研发基础雄厚，涉及领域广泛，具备先行开拓市场潜力。众多企业现已针对钠离子电池进行产业布局，在电池制造方面加大研发投入。

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案例：宁德时代与中科海钠齐发力

目前，全球有多家企业从事钠离子电池产业链的相关研究开发，如日本丰田、日本岸田化学、瑞士 ALTRIS 等专门从事钠离子电池的正极材料研发，日本三菱化学、日本松下等从事钠离子电池负极材料研发。

据中国储能网统计，目前中国从事钠离子电池相关研发生产的企业至少有 23 家。在多家从事钠离子电池产业链研究的企业中，从事钠离子电池本身研发的有英国 FARADION 公司、法国 NAIADES 计划团体、美国 Natron Energy 公司等，而国内的宁德时代、中科海钠、和钠方新能源三家企业逐渐具备量产能力。

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现有钠电池产品性能差异不大。

性能上，宁德时代的方案和中科海钠的充放电性能非常接近：中科海钠的电芯能量密度为 150wh/kg，循环次数 4500 次，可以在 5~10 分钟内完成快充，工作温度-40~80 度宽温区工作；中科海钠早在2020年就实现了量产，且兼具储能，2021年推出了100kw、2022年推出了 1mw 级别储能电站，储能系统中电池成本占比60%。

而宁德时代的电芯单体能量密度高达160Wh/kg；常温下充电15分钟，电量可达80%以上；在-20摄氏度低温环境中，也拥有90%以上的放电保持率。

宁德时代：锂电巨头切入，钠电池产业链量产在即

2021年7月29日，宁德时代发布了第一代钠离子电池以及创新的锂钠混搭电池包。宁德时代研发的第一代钠离子电池具备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率等优势。

根据2021年7月宁德钠电池发布会，公司第一代钠离子电池电芯单体能量密度已经达到了160Wh。在常温下充电15分钟，电量可达80%。而在零下20°C低温的环境下，仍然有90%以上的放电保持率，系统集成效率达到80%以上。

此外，低温和快充性能也比较吸引人。关注比较多的是 AB 模式，这对于钠离子和其他电池都是一种技术革新。宁德时代预期下一代钠离子电池能量密度超过 200Wh/kg，并计划于2023年形成基本产业链。

总体而言，宁德时代第一代钠离子电池的能量密度略低于目前的磷酸铁锂电池，但是，在某些性能表现上，特别是低温性能和快充方面，具有明显的优势，特别适用于高寒地区高功率应用场景。

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宁德时代在钠离子电池关键材料领域进行技术创新和突破，使其具备产业化条件。正极材料领域，目前主要有普鲁士白和层状氧化物两类材料，克容量已经达到 60mAh/g，与现有的锂离子电池正极材料相当。

负极材料领域，由于钠离子半径大，无法嵌入石墨材料，宁德时代开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料，具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性，能够让大量的钠离子存储和快速通行。硬碳材料克容量可达 350mAh/g 以上，还具备优异的循环性能，整体性能指标与现有石墨相当。在下游领域，宁德时代同样在整车与储能领域与业内龙头合作，为其实现钠离子电池的产业化打下基础。

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中科海钠：国内钠电池先驱，产品领先

产业链朋友圈逐步扩大，投资方股东实力较强。中科海钠成立于2017年 2 月，是中科院物理所的科技成果转化项目，也是国内第一家专注于钠离子电池研发和生产的公司。

2022年 4 月，华为旗下的哈勃投资注资中科海钠，中科海钠朋友圈进一步扩大，股东包括国科嘉合、中科创星、梧桐树资本、海松资本等多家知名机构。在产业链布局方面，中科海钠已经和华阳股份、多氟多达成深度合作，负极材料使用粉碎后碳化的华阳股份无烟煤，电解液供应则与多氟多合作密切。

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电芯生产计划全国领先，与下游公司合作密切。

总体而言，中科海钠的电芯生产计划走在了国内同类创业公司的前端。

2019年 3 月 29 日，中科海钠自主研发的 30kW/100kWh 钠离子电池储能电站在江苏省溧阳市成功示范运行；2021年 6 月 28 日，中科海钠与华阳股份合作开发的 1MWh 钠离子电池储能系统在山西太原正式投入运行；

2021年 12 月，中科海钠宣布与三峡能源、三峡资本、安徽省阜阳市人民政府达成合作，成立阜阳海钠科技有限责任公司共同建设全球首条钠离子电池规模化量产线，产能规划为5GWh，并计划在2022年正式投产；2021年 12 月，华阳股份召开1GWh钠离子Pack电池生产线建设项目可研报告评审会，该条产线由华阳股份全资子公司山西新阳清洁能源有限公司发起，中科海钠参与。

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中科海钠目前产品种类较为丰富，可分为电芯和模组两类。

其体积和重量不到同等容量的铅酸电池的三分之一，能量密度已达到145Wh/kg，是铅酸电池的 3 倍左右，循环寿命是铅酸电池的十倍，同时具备5-10分钟充电的快充能力。其中，电芯产品有圆柱形和软包型两种形态，模组产品则根据下游应用场景的不同分为电动自行车电池组、备用电源电池组、低速电动车电池组和规模储能电池组。

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专利技术积累雄厚，全面构建核心竞争力。

中科海钠拥有多项钠离子电池核心专利，是国内外少有的拥有钠离子电池核心专利与技术的电池企业之一。在正极材料方面，中科海钠设计和制备出的低成本、环境友好的Na-Cu-Fe-Mn层状氧化物正极材料已经在中国、日本、美国、欧盟获得专利授权；而在负极材料方面，其所掌握的使用低成本的煤作为原材料制备负极材料的技术同样获得了专利授权。基于以上专利技术，中科海钠构建了较为全面的核心竞争力，电池产品性能较为优越。

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率先拥有量产能力，计划2023年大规模扩产。

中科海钠在2017年初完成正负极关键材料百公斤级放大生产、钠离子软包电池批量测试验证，2017年底研制出应用于电动自行车的48V·10Ah钠离子电池组；2018年6月研制出了72V·80Ah钠离子电池组应用于低速电动车上；2019年3月研制出的30kW/100kWh钠离子电池储能电站，首次实现在大规模储能上的示范应用。

2020年 9 月公司钠离子电池产品实现量产，其与华阳股份共同成立的合资公司计划于2023 年扩产至可以满足生产10GWh钠离子电池所需的正、负极材料生产线。

大规模生产能力较弱，生产产线均需与外部产业方合建。

尽管中科海钠的产品研发及投运步伐快，但其独立进行大规模生产的能力相对较弱，无论是材料还是电芯产线，在现阶段都要借助与外部产业方合作进行合建，这也与其团队缺少产业化人才的背景有关。

风险因素

全球储能需求低于预期；其他储能技术进展超预期；锂电池成本下降超预期；钠电池技术进步和产业化低于预期。

行业公司

在储能需求快速增长，以及锂电池成本上升和供应链安全问题日益严重的背景下，钠电池日益受到政策、产业、资本关注，商业化渐行渐至。

考虑钠电池产业高成长性：

1、钠电池龙头公司，如宁德时代、华阳股份（中科海钠的股东）、欣旺达等；

2、 上游材料环节重点公司，如容百科技、贝特瑞、璞泰来等；传艺科技、振华新材、 鼎盛新材等。

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来源：远瞻智库