钠电负极专家交流纪要2212
柴尔德
满仓搞的剁手专业户
2022-12-20 22:15:24
钠离子电池跟锂电机理不太一样，锂电就是石墨类的材料，但是这个不适合钠电材料。
钠电需要的无定型碳，无定型碳里面我们再探索不同的类型，目前商业化的也就两种就是软碳和硬碳，软碳可以用石油焦和无烟煤、沥青，成本有很大优势，但是能量密度一般就是250mah/g，这个是很低的，一般的厂商就是220左右，锂电的人造石墨就可以做到360，另外无烟煤的灰粉和杂质比较高，软碳的制备难度比较低，原材料成本很低，无烟煤也就1000块/吨，沥青也是1-2000元/吨。
市场使用软碳就是为了降本。
钠电其实发展就是为了降本，钠电的结构设计不止看性能也要看价格，所以不能说选择软碳不对，而是头部企业选择软碳成本可以控制在3万以内，销售5万以内，5万就是目前锂电软碳石墨的价格。目前软碳在很低端的应用场景还是有优势的。
但是如果追求更高的应用，能量密度和循环性能比不过三元，但是最好接近磷酸铁锂的170的能量密度，就需要提升性能就是需要用硬碳。硬碳海外做的比较早，国内贝特瑞有做，杉杉也有储备，国内处于起步阶段，但是做的做好的是日本可乐丽，能量密度350，首次充放电效率95%以上，循环3000次。10年前夏普就开始做，贝特瑞17年就开始供货夏普。宁德时代是19年发布产品，17年就开发了，选择了可乐丽的产品，磨合了4-5年，选择的路线是生物质，包括无语化学。
他们做生物质是因为他们之前就是做活性炭的。
活性炭用的物质是椰子壳等材料。可乐丽一年也就是2-3000吨，卖的比较贵，锂电池硬碳是20万/吨，钠电池的是15万/吨，这个比高端石墨贵多了。
国内现在学习日本用生物质去做，通过规模化优势降低成本，未来可能做到6-7万的成本。
生物质就是椰子壳或者杏仁壳或者蔗糖等等，现在椰子壳就是去满足活性炭的需求了，所以量肯定是不够的，但是未来如果椰子壳的回收起来，量做起来也还是可以的。
我们之前也有用酒糟等，原材料成本也就是一吨1000元左右，加工费用大概2万，这样的话成本就能大幅降低。钠离子电池比锂电更安全。
硬碳快充更好，硬碳能量密度可以接近360，跟人造石墨差不多，但是可以更高到4-500。
国内中科电气和杉杉也在开发不是基于生物质，而是基于酚醛树脂做硬碳或者类似的高分子材料，也是可以的，但是也有问题，性能可以达到刚才说的指标，来源很丰富，纯度比较高，掌握加工工艺和细节设计可以达到日本可乐丽的水平，但是成本非常高，加热过程中很多碳就挥发掉了，转成硬碳就是10-20%。
如果我的含碳量20%，就是5吨树脂出1吨硬碳，再加上2万的加工费就是7万，这个跟生物质相比没有任何优势。
酚醛树脂必须解决上游原材料的问题，日本的很贵，酚醛树脂含碳量能不能提升以及原材料问题都需要解决，如果成本能到6万以内还可以用，就是成本不能超过锂电池。
目前软碳可以达到降低成本的要求，但是性能差主要用在低端市场。
如果能达到160Wh/kg也可以用到动力，就是比亚迪和宁德做的AB电池。在储能上需要考虑能量密度和长循环，这个必须用硬碳，把成本做到6万以内，无语化学、可乐丽、翔丰华、贝特瑞、伯思格都在走这个路线。
酚醛树脂可以做到这个性能就是价格降不下去，目前成本接近10万。主要的路线就是树脂或者生物质做出容量比较高，首效比较高，循环比较好的硬碳材料。
Q：2万的加工费是什么？
A：主要是能耗的费用，软碳和硬碳加工工艺不一样，原材料、温度曲线设计不一样，硬碳可能能耗稍微高一点。
Q：单吨价值量对标锂电，所以负极用量一样吗？
A：锂电是负极1GWH用1000吨人造石墨，钠电是1GWH用1600吨硬碳。
负极使用的量增加了，所以钠电负极的成本更不能做的太大了。未来如果做到4万以内才可以相比锂电有优势，但是以目前的现实情况来看做到6万以内是可能的，4万短期看不到。
Q：明年负极这块是不是也有降本的空间？
A：现在石墨化的价格按照这周的价格，宁德时代最新的招标是明年人造石墨做到4万以内，4万以内的石墨大部分要占到50%以上。
7万多的以璞泰来的高端快充石墨需求量其实是很小的。50%的人造石墨还是拼价格就是普通石墨。
上半年石墨化价格是2.6万，现在是1.8万。像尚太和紫宸等有石墨化的可能就是压利润，像贝特瑞其他几家没有石墨化的可能就会好一些。
明年人造石墨会出现产能过剩，会打价格战很凶。目前做快充的也就是杉杉、紫宸、中科，按照麒麟电池一般是3C和5C以上就是快充。
Q：1600吨的硬碳在实际应用中需要过量多少？
A：实际是1：1.05，负极和正极要有过量一点点，负极比正极便宜，所以一般负极过量。
负极本身能量密度、首效和压实密度都比正极低，所以就会需求多一些，可乐丽是350，一般的330-340，国内也就300多一点。人造石墨首效98%，国内硬碳就是85%，可乐丽的硬碳也就是88%，所以硬碳需求量会大很多。
Q：主流玩家有哪些？
A：贝特瑞这边做的最早，三星之前是客户，就是做电动大巴的时候做的，对能量密度要求不高，在16-17年贝特瑞已经实现软硬碳给三星出货，从头部企业来说工艺最成熟的就是贝特瑞，贝特瑞目前就是1条线，三星现在也不用软碳了，贝特瑞现在产能200吨，实际一年出货也就50吨，这个产线就是相对靠谱的中试线。
明年单独成立了子公司做到5000吨，我觉得可以做到3000吨可以落地，设备已经在买了。贝特瑞是最接近可乐丽的。
伯思格是比亚迪出来的人做的，也有鹏辉能源持股，未来要上市，国内做的也是比较好，目前产能只有一条中试线，公告1万吨但是是为了拿地，快的话就是明年下半年有5000吨，慢的话需要到后年。
其他家做的比较好的是翔丰华，硬碳技术门槛不高，需要下游配合，翔丰华在送样阶段，没有产线，翔丰华的优点是在宁德比较近，在送样。
元力股份本身在做活性炭，做活性炭和做硬碳工艺类似，原材料也是类似，也在给宁德送样。
以前建筑用的低端硬碳。但是高端的这种硬碳不是优势。凯金、中科电气、杉杉也是在中试开发阶段，会比贝特瑞和伯思格要慢一些，翔丰华如果测试通过可以把活性炭的产线切过来。
中科海钠是一个闭环，自己做自己用，他们现在用的是无烟煤的软碳，据说明年会用硬碳。
其他家像圣泉，他有酚醛树脂原料但是还没有产能。大家都是在做在挖人。
从电池来说宁德和比亚迪做的比较好，就是看产业链的筛选的。宁德明年上半年上量，比亚迪在动力电池用钠电最乐观也就是Q4。我觉得可能明年也就是在一些储能上先用吧。
Q：硬碳技术门槛不高，生产也分前端和后端，大概生产工艺是怎么样的？
A：工艺初步听下来不复杂，第一部是碳化，就用普通的炭化炉。
后面比较难的就是表面凿空或者表面活化，就是表面修饰，总共也就是2步。
如果高端的就是纯化，就是用酸洗，有的为了环保不公布这一步骤。
技术门槛最高的就是原材料的筛选，像椰子壳等，这个涉及的一致性的问题。
原料的处理方式也很重要，就像石墨用石油焦还是针状焦。表面修饰技术是最核心的东西，会影响到能量密度。
首效设计到包覆技术，是固相、液相还是气相技术就是很重要的。酸纯化一般是外包的，找一个好一点工厂就好了。硬碳门槛比硅基低，能量密度不同不是技术问题，是一个经验问题，像可乐丽和贝特瑞之前摸索这个工艺。
还有一个办法是挖人，如果未来做到未来每年需求量达到万吨需求之后，应该很多人就可以做了。
Q：其实这个就是生产过程中的一个时间差的先发优势？
A：设备也不一样，比如沥青包覆用的设备跟气相包覆的设备都不一样的。这个设备是定制化的。
日本的厂商是设备不卖，就是国内买可乐丽的设备也买不到。现在能做出来就是国内锂电的设备也在进步，经过4-5年的摸索基本也能满足需求。
Q：表面造孔和包覆是两个步骤吗？
A：是的，碳化之后就是无定型碳。
但是电化学性能，像碱等造孔或者修饰改善材料的容量或者能量密度。不可逆就是和电解液发生副反应。为了解决副反应就是表面保护，最常见的就是包覆，就是表面包一层无定型碳。
我们现在也在考虑用气相包覆，像氧化亚硅，就是包覆更加均匀，来进一步提升首效。物理隔绝，通过表面包覆的隔绝电解液。
这个就是技术门槛，日本可乐丽也就是用的这个技术。
钠电用到的硬碳材料不是新型材料，之前是用在锂电池，但是做不过石墨，但是钠电用不了石墨，所以硬碳就捡起来了。
硬碳做出来很容易，但是对标可乐丽是很难的。
Q：我们设备是定制化的吗？单万吨投资额？
A：做得很好的就是日本的，但是日本不卖，所以只能买国内的。
国内17年买的耐腐蚀性不行。近几年随着锂电起来，现在热工设备都可以了。所以现在国内的还可以，国外也不卖，所以都是国内的。国内设备投资大概1000吨投资5000万元。投资挺大的，就是比石墨负极高1倍以上。
密度比人造石墨要低，所以处理量是更大的，碳化也需要1200度。
石墨是1.8的能量密度，碳化的无定型碳就是1.1，最后做成的硬碳也就是1.2。伯思格的投资大概2000吨是5000万元，低很多。
Q：单吨加工费用2万怎么拆？
A：碳化一吨5000元，成品的处理从无定型碳到硬碳需要8000元，后面还需要纯化6000-8000元，最后量产肯定要酸纯化的，总的都加一起需要2.5万元左右。
这个是说的能耗的费用，不含其他的人工费什么的和折旧的。炭化炉的温度大概800度左右。
无定型碳到硬碳需要1200-1500摄氏度反应5天左右。无定型碳因为很轻所以一次处理量可能就是几百公斤，并且需要充惰性气体。最后的8000元就是酸洗，再加上烘干。
Q：伯思格的1000吨2500万是包含所有投资的吗？
A：总包的。
Q：从原材料端，各类的硬碳或者软碳的单耗大概是怎样的？
A：如果是生物质这种，像椰子壳含碳量20%，就是5-6吨出一吨硬碳。
如果酚醛树脂，分两种，高端的树脂含碳量30-40%，大概3吨出1吨硬碳，现在很贵没有报价，日本很贵国内没有，我们之前买的是日本住友的，不可能商业化。
另外一种就是像圣泉的普通的酚醛树脂含碳量10-15%，就是6-7吨出1吨硬碳，现在价格1万元/吨，也就是7万/吨。
Q：竹子和秸秆呢？
A：竹子我们试过效果不好，秸秆没试过，能量密度是不够，首效也不行。我们现在就是椰子壳、杏仁壳、酒糟都是可行的。
Q：从原材料来讲未来什么可以大规模做？
A：淀粉类是可以的，白糖或者蔗糖等都可以，伯思格做出来了。杏仁壳是可以的，北方也有很多。
Q：椰子壳单吨大概多少钱，淀粉类单吨多少钱，多少淀粉能出一吨？
A：生物质含碳量差不多20%，就是5吨出1吨。
蔗糖就是1000元/吨。
椰子壳是几百块钱/吨，国内就是1-2000块钱。
目前椰子壳肯定是不够的，1万吨硬碳需要5万吨椰子壳。
主要是椰子壳被活性炭抢走了，现在活性炭都是从东南亚买的椰子壳。
Q：活性炭下游主要应用领域是什么？
A：活性炭就是食品添加剂里做吸附，水分吸附，家具吸臭的，活性炭应用范围非常广。
超级电容器里面也需要活性炭，元力也跟中车在合作。国外特斯拉收购麦克斯韦尔也是做超级电容器，但是市场太小。所以元力就把这个转一下做硬碳，他们跟宁德也比较近，所以确实给宁德送样也在测。
Q：做活性炭的企业的单吨净利水平、盈利水平大概多少？
A：活性炭利润率很低，所以很有动力愿意转过来做硬碳，产线是共通的，材料也都是椰子壳。
Q：比较差的负极厂也有可能转过来做硬碳？
A：转行跟宁德合作，宁德是不可能跟没有研究能力的合作。
能跟宁德合作的也就是10-20家国内的负极企业。元力就是很吃亏。可乐丽现在很强就是跟宁德合作了3年才可以，做出来找国内的大厂再把成本做下去就是现在要做的事情。
Q：传统负极厂切过来做硬碳可以吗？
A：可以，举例的除了元力和伯思格其他都是传统负极厂。
Q：硬碳的降本时间轴？
A：现在降本无从谈起，一个是原材料降本，一个是工艺降本。
需要先有产线，然后再降本。国内有好多设备厂，可以通过设备大幅降本，现在也没有完整的供应链，如果建好供应链之后会大幅降本。
如果用生物质的来源是无穷无尽的。未来如果木材、纸浆、椰子壳等把原材料成本控制在3000元以内，工艺也不涉及特别高温能耗的工序，所以未来还是有很大空间。
如果炉子做大并且大批量处理，这样就可以降本。我不是看好酚醛树脂就是这个成本太高，解决含碳量的问题不是负极厂商解决的问题。
酚醛树脂原材料问题很难解决，最后成本可能很高，生物质可以解决成本问题，所以主流玩家都是走生物质的。沥青做软碳可以，做硬碳不行，烧不成硬碳。
Q：软碳将来会不会出现哪些技术上的突破？
A：软碳别的不说，最大问题是材料能量密度提不上去。
软碳再怎么做就是250，硬碳实验室已经有400的了，实际生产就是320-330，这个是软碳比不了的。
低端的比亚迪的海豚用AB电池，宁德也是推AB电池。
储能的要求也很高，市场很大，高端品肯定用硬碳方方面面都合适，像硅碳现在100万/吨也在用。
软碳可以用在两轮车或者三轮车，但市场不大。
磷酸铁锂是170Wh/kg，硬碳可以做到150-160Wh/kg，软碳最好也就是120Wh/kg，这个差的太远了，有市场但不是主流。
Q：贝特瑞用什么生物质？
A：现在1年100吨不到，就是用椰子壳，后面量上来之后就是用椰子壳、杏仁壳、酒糟。
Q：杏仁壳怎么结局？
A：有市场之后就会有产业链。钠离子电池有很多问题，但是终端有需求了，自然就有人做了，需要需求带动产业。生物质来源很广泛。杏仁壳和椰子壳短期是缺的，长期也能解决的。
Q：硬碳的问题？
A：最大的问题就是贵，首效不是很高还需要进一步提升，压实密度也太低了，就是1.2，后面看能不能做高。
Q：硬碳来源是生物质，但是材料来源多样化，这个怎么保证一致性？
A：现在还没有大规模量产过，真正大批量还是会有一些一致性的问题。
碳化的时候生物质都会转成无定型碳，这个差异也还好，如果出货比较大有一致性问题也可以去解决。
我们也不会把椰子壳和杏仁壳混到一起用，还是会分开用。
来源不同地区的椰子壳目前我们做的差异性不大。
碳化就是惰性气体保护高温碳化，也就是氮气，炭化炉就是比较简单，但是比较大。
Q：做1万吨的硬碳材料大概要用多少度电？
A：人造石墨1吨就是8000-10000度电，硬碳就是800度，表面造孔和包覆就是1200-1500摄氏度，气相包覆也是在1000度以上，沥青包覆是另外一种炉。
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