硬碳负极成为钠电加速产业化关键-韭研公社

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硬碳负极成为钠电加速产业化关键

tony2001

中线波段

2022-11-23 08:35:52

硬碳负极成为首选，支持钠电快充过放

相较于锂离子电池，钠离子原子半径较锂离子大35%以上，锂离子电池中主流的石墨负极无法满足钠离子电池负极的要求，而软碳材料储钠容量不足，因此钠电池主流使用的是硬碳负极。硬碳材料储钠位置和形式多样，理论容量可达350-400 mAh/g。另外，硬碳材料使得负极能够更好地实现快充、解决了过放电的安全问题，打开了钠电池应用的广度。

成本结构上重要性提升、前驱体降本空间大、来源、工艺的研发难度大，硬碳负极成为钠电产业化的决速关键。钠电负极成本占比大幅提升至16%，比起锂电负极成本占比翻倍。22年9月，日本可乐丽椰壳硬碳价格约为20万元/吨，低端人造石墨负极价格约为3万元/吨，进口硬碳材料成本较高且降本空间巨大，硬碳的重要性不言而喻。通过替代廉价、适合大规模量产的前驱体能大大降低成本，但考虑到硬碳收率较低，我们预计2025年硬碳负极成本降至与石墨负极相当。

硬碳前驱体路线多样，供应与成本是核心考量

生物质前驱体工艺难度小，在钠电0-1阶段，椰子壳等生物质硬碳由于其性能优异，产业化速度较快。但当行业进入成长放量阶段，难以保障原材料供应链的稳定性、低成本和一致性将成为掣肘。沥青基/树脂基等硬碳目前生产工艺难度较大，性能也较差，但其原材料供应广泛、成本低廉，随着前驱体研发技术突破以及其他材料修饰技术的应用，生物质多糖、树脂基、沥青基以及无烟煤等材料有望后来居上。根据应用领域的需求痛点不同，未来硬碳路线或呈现百花齐放格局。

供应链成熟度限制修饰技术应用，预钠化是挖潜重点

硬碳前驱体的调控、改性、掺杂、包覆是当前负极厂商首要解决的产业化问题；电解液调控可提高硬碳材料的电化学性能，需产业链合作研发，也有望较快产业化。预钠化与预锂化技术的策略与手段基本相似，对硬碳负极的性能提升较为显著。但考虑到补锂技术的应用要慢于锂电技术整体发展节奏，且现有的补钠技术还不成熟，工艺复杂且成本高，技术壁垒较高，因此产业化周期可能较长。

从专利和产品来看，生物质硬碳成为新老厂商当前布局的重点

比容量方面，生物质、树脂、石墨烯较高，处于300 mAh/g以上，无烟煤和沥青基比容量较低。首效方面，生物质较为领先，沥青、无烟煤首效较低。循环寿命方面，优异的生物质硬碳负极能达到3000次以上，足以满足动力及部分储能领域的应用需求。

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