钠电从0到1 如何摆脱负极材料“掣肘”？

负极材料被行业认为是制约钠电池产业化的关键环节。

钠电负极材料路线主要包括硬碳和软碳。硬碳目前是钠电负极材料的主流，占比70%左右，具体包括生物质、树脂类、沥青类等路线。其中，生物质生产工艺难度小，产业化速度较快。

然而也存在一定局限：原材料依赖进口、一致性差、生产工艺不适配等，综合因素叠加，具体呈现为硬碳制备成本高。

软碳方面，具有成本低、结晶度高、电导率高等优势，但由于具有石墨化结构，储钠量较低，尽管可以通过造孔工艺增大容量，处理后的软碳主要为无烟煤，但成本会增加。

在此情况下，电池企业纷纷自研钠电负极材料技术，自建或合作投入产线以控制成本，另一边，传统材料企业凭借自身优势开始入局钠电行业，还有新兴的钠电负极企业摩拳擦掌。

具体来看，布局硬碳路线的企业包括宁德时代、孚能科技、众钠能源、星恒电源等，布局软碳负极材料的企业主要有中科海钠等，材料企业包括则杉杉股份、美联新材、佰思格、翔丰华等。

钠电负极材料商业化之路

钠电池负极材料产业化的试错，也是摸着锂电负极材料的石头过河的。

钠电池与锂电池相似，都属于“摇椅式”电池，正负极材料采用嵌入式化合物，在充放电过程中，钠、锂离子可在正负极之间来回穿梭。

上世纪80年代，科学家发现锂离子在石墨中的可逆脱嵌，世界范围内开始展开对锂电池负极材料的广泛研究。其中，人造石墨凭借其稳定性的优势，在上世纪90年代得到商业化，也是当下锂电负极材料的主流方案。

而钠离子方面，由于其半径大，无法嵌入石墨材料。随后，人们发现硬碳材料具有优秀的钠离子脱嵌性能，还具有克容量高、优循环的特性，能够让大量的钠离子存储和快速通行，该研究成为钠离子电池领城的重大转折点。

然而，钠电池负极材料最先在日本得到商业化。目前，国内硬碳材料依赖日本进口，而进口硬碳材料价格约15-20万/吨，若选择国外硬碳产品为钠离子电池负极材料，则相对成熟的锂电池没有成本优势，进而影响钠离子电池产业化进程。

就目前而言，钠电池负极材料成本占整体的约16%，高于锂电池的负极材料成本的占比。对此，高工储能认为，降低硬碳成本，是加速钠电产业化进程的重要途径。

钠电负极材料成本两大局限：来源和技术

要解决负极材料成本问题，首先要解决硬碳材料的来源问题，其次是解决工艺问题。

目前，硬碳在碳源方面多为生物质、树脂类路线，材料来源较为广泛，木质素、木屑、竹屑、椰子壳或坚果壳等均可作为前驱体来源。

其中，椰壳是碳源的主要来源。从产地来看，国内椰壳的产地主要来自海南，占比全国99%。以2022年为例，海南椰子产量约为38万吨，按照制备比例，仅可产生不到5万吨椰壳。

从行业来看，一般6万吨椰壳才可烧制1吨椰壳炭化料，甚至无法满足5GWh的钠电池生产，而2023年我国钠电出货预计超过5GWh，海南的椰壳原料达不到市场需求。

实际情况是，目前我国硬碳原材料主要依靠印尼、菲律宾、斯里兰卡等东南亚国家进口。

技术方面，由于椰壳等生物脂原料进口地、年份、部位不一，不同的原材料需要不同的工艺适配，导致了生产工艺适配性差，都会影响硬碳质量。

除生物脂外，性能好、成本低、供应稳定的树脂和无烟煤混合硬碳研发技术尚未成熟，筛选合适前驱体和稳定批量供应难度大。

综合来看，高工储能认为，现阶段需要吸引更多的老牌、新兴负极材料企业入局钠电产业，实现国产化降本，并且协同攻关钠电负极材料制备技术。

高工产业研究院（GGII）分析，国产高容量硬碳产品成本为5-6万/吨，相比海外的15-20万/吨更具优势。未来若进一步解决硬碳来源问题，其成本将进一步降低。

值得注意的是，目前，国产高容量硬碳克容量已达300-330mAh/g，已经接近海外的310-350mAh/g，其首效在83%-88%，与海外的85%-90%差距较小。未来，在技术进一步突破下，国产高容量硬碳产品的性能将远超海外。

钠电负极材料投产追踪

目前，国内钠电硬碳材料产线目前大都处于中小试阶段。在此情况下，电池企业基于硬碳材料来源路线的不同，选择与材料企业深绑合作。

具体来看，鹏辉能源在硬碳上的布局较早，2021年对硬碳负极材料企业成都佰思格进行了投资，并持有成都佰思格8.33%股权，以保障钠离子电池负极关键材料供应，控制成本，提升盈利水平。

众钠能源，于今年2月与鑫森炭业在苏州签署量产开发战略合作协议，双方将在硫酸铁钠电池量产所需的生物质硬炭负极产品的持续开发及量产配套等环节紧密合作。值得一提的是，鑫森炭业已完成关键材料的国产化替代，将进一步助力众钠能源降低钠电池成本。

材料企业方面，杉杉股份表示，硬碳负极量产规模预计在今年达到千吨级。作为国内头部材料企业，杉杉股份硬碳材料的布局较早，目前已拥有硬炭及钠电池相关专利逾40项，授权发明14项，其最新研发的硬炭容量为350mAh/g，已达国际水平。

美联新材、七彩化学、美彩新材与星空钠电签署投资协议，进一步扩大钠离子电池布局，星空钠电拟将钠离子电池硬碳负极材料等合计17项相关技术及专利权无偿转让给美彩新材。

元力股份，其表示已在实验室成功开发钠电硬碳，初步规划在今年年中完成千吨级以上的中试线投入，下半年实现一定出货量；后期规划5万吨的量产产能。

佰思格硬钠电硬碳比容量已达350mAh/g，目前主要供货宁德时代和鹏辉能源。产能方面，佰思格四川产地拥有两条硬碳产线，其首条千吨级产线已于今年1月17日正式投产。

总的来看，高工储能认为，钠电负极材料未来得到规模化降本、生产工艺得到突破后，将加速钠电池进一步量产，也将促进更多的钠电应用落地，钠电池市场化将更加完备。

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