鈉電從0到1 如何擺脫負極材料“掣肘”？

負極材料被行業認為是制約鈉電池產業化的關鍵環節。

鈉電負極材料路線主要包括硬碳和軟碳。硬碳目前是鈉電負極材料的主流，占比70%左右，具體包括生物質、樹脂類、瀝青類等路線。其中，生物質生產工藝難度小，產業化速度較快。

然而也存在一定局限：原材料依賴進口、一致性差、生產工藝不適配等，綜合因素疊加，具體呈現為硬碳制備成本高。

軟碳方面，具有成本低、結晶度高、電導率高等優勢，但由于具有石墨化結構，儲鈉量較低，盡管可以通過造孔工藝增大容量，處理后的軟碳主要為無煙煤，但成本會增加。

在此情況下，電池企業紛紛自研鈉電負極材料技術，自建或合作投入產線以控制成本，另一邊，傳統材料企業憑借自身優勢開始入局鈉電行業，還有新興的鈉電負極企業摩拳擦掌。

具體來看，布局硬碳路線的企業包括寧德時代、孚能科技、眾鈉能源、星恒電源等，布局軟碳負極材料的企業主要有中科海鈉等，材料企業包括則杉杉股份、美聯新材、佰思格、翔豐華等。

鈉電負極材料商業化之路

鈉電池負極材料產業化的試錯，也是摸著鋰電負極材料的石頭過河的。

鈉電池與鋰電池相似，都屬于“搖椅式”電池，正負極材料采用嵌入式化合物，在充放電過程中，鈉、鋰離子可在正負極之間來回穿梭。

上世紀80年代，科學家發現鋰離子在石墨中的可逆脫嵌，世界范圍內開始展開對鋰電池負極材料的廣泛研究。其中，人造石墨憑借其穩定性的優勢，在上世紀90年代得到商業化，也是當下鋰電負極材料的主流方案。

而鈉離子方面，由于其半徑大，無法嵌入石墨材料。隨后，人們發現硬碳材料具有優秀的鈉離子脫嵌性能，還具有克容量高、優循環的特性，能夠讓大量的鈉離子存儲和快速通行，該研究成為鈉離子電池領城的重大轉折點。

然而，鈉電池負極材料最先在日本得到商業化。目前，國內硬碳材料依賴日本進口，而進口硬碳材料價格約15-20萬/噸，若選擇國外硬碳產品為鈉離子電池負極材料，則相對成熟的鋰電池沒有成本優勢，進而影響鈉離子電池產業化進程。

就目前而言，鈉電池負極材料成本占整體的約16%，高于鋰電池的負極材料成本的占比。對此，高工儲能認為，降低硬碳成本，是加速鈉電產業化進程的重要途徑。

鈉電負極材料成本兩大局限：來源和技術

要解決負極材料成本問題，首先要解決硬碳材料的來源問題，其次是解決工藝問題。

目前，硬碳在碳源方面多為生物質、樹脂類路線，材料來源較為廣泛，木質素、木屑、竹屑、椰子殼或堅果殼等均可作為前驅體來源。

其中，椰殼是碳源的主要來源。從產地來看，國內椰殼的產地主要來自海南，占比全國99%。以2022年為例，海南椰子產量約為38萬噸，按照制備比例，僅可產生不到5萬噸椰殼。

從行業來看，一般6萬噸椰殼才可燒制1噸椰殼炭化料，甚至無法滿足5GWh的鈉電池生產，而2023年我國鈉電出貨預計超過5GWh，海南的椰殼原料達不到市場需求。

實際情況是，目前我國硬碳原材料主要依靠印尼、菲律賓、斯里蘭卡等東南亞國家進口。

技術方面，由于椰殼等生物脂原料進口地、年份、部位不一，不同的原材料需要不同的工藝適配，導致了生產工藝適配性差，都會影響硬碳質量。

除生物脂外，性能好、成本低、供應穩定的樹脂和無煙煤混合硬碳研發技術尚未成熟，篩選合適前驅體和穩定批量供應難度大。

綜合來看，高工儲能認為，現階段需要吸引更多的老牌、新興負極材料企業入局鈉電產業，實現國產化降本，并且協同攻關鈉電負極材料制備技術。

高工產業研究院（GGII）分析，國產高容量硬碳產品成本為5-6萬/噸，相比海外的15-20萬/噸更具優勢。未來若進一步解決硬碳來源問題，其成本將進一步降低。

值得注意的是，目前，國產高容量硬碳克容量已達300-330mAh/g，已經接近海外的310-350mAh/g，其首效在83%-88%，與海外的85%-90%差距較小。未來，在技術進一步突破下，國產高容量硬碳產品的性能將遠超海外。

鈉電負極材料投產追蹤

目前，國內鈉電硬碳材料產線目前大都處于中小試階段。在此情況下，電池企業基于硬碳材料來源路線的不同，選擇與材料企業深綁合作。

具體來看，鵬輝能源在硬碳上的布局較早，2021年對硬碳負極材料企業成都佰思格進行了投資，并持有成都佰思格8.33%股權，以保障鈉離子電池負極關鍵材料供應，控制成本，提升盈利水平。

眾鈉能源，于今年2月與鑫森炭業在蘇州簽署量產開發戰略合作協議，雙方將在硫酸鐵鈉電池量產所需的生物質硬炭負極產品的持續開發及量產配套等環節緊密合作。值得一提的是，鑫森炭業已完成關鍵材料的國產化替代，將進一步助力眾鈉能源降低鈉電池成本。

材料企業方面，杉杉股份表示，硬碳負極量產規模預計在今年達到千噸級。作為國內頭部材料企業，杉杉股份硬碳材料的布局較早，目前已擁有硬炭及鈉電池相關專利逾40項，授權發明14項，其最新研發的硬炭容量為350mAh/g，已達國際水平。

美聯新材、七彩化學、美彩新材與星空鈉電簽署投資協議，進一步擴大鈉離子電池布局，星空鈉電擬將鈉離子電池硬碳負極材料等合計17項相關技術及專利權無償轉讓給美彩新材。

元力股份，其表示已在實驗室成功開發鈉電硬碳，初步規劃在今年年中完成千噸級以上的中試線投入，下半年實現一定出貨量；后期規劃5萬噸的量產產能。

佰思格硬鈉電硬碳比容量已達350mAh/g，目前主要供貨寧德時代和鵬輝能源。產能方面，佰思格四川產地擁有兩條硬碳產線，其首條千噸級產線已于今年1月17日正式投產。

總的來看，高工儲能認為，鈉電負極材料未來得到規模化降本、生產工藝得到突破后，將加速鈉電池進一步量產，也將促進更多的鈉電應用落地，鈉電池市場化將更加完備。

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