鈉電池行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告硬碳負(fù)極多路并行生物質(zhì)路線未來(lái)可期

鈉電池行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告-硬碳負(fù)極多路并行生物質(zhì)路線未來(lái)可期1.鋰價(jià)高企，鈉電池發(fā)展迎來(lái)新機(jī)遇1.1鈉電池由于其成本優(yōu)勢(shì)突出重圍，或?qū)⒊蔀殇囯姵氐挠行аa(bǔ)充鋰資源價(jià)格不斷上漲，成本優(yōu)勢(shì)驅(qū)動(dòng)鈉電池產(chǎn)業(yè)化加速。隨著新能源車(chē)市場(chǎng)的快速興起和爆發(fā)，以碳酸鋰為代表的鋰電池材料價(jià)格持續(xù)上漲，目前電池級(jí)碳酸鋰的平均報(bào)價(jià)已升至50萬(wàn)元/噸以上，遠(yuǎn)高于兩年前4萬(wàn)元/噸左右，鋰電池成本的居高不下推動(dòng)了鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈的加速布局。數(shù)據(jù)顯示，截止2023年2月26日，純堿現(xiàn)貨價(jià)僅為2948元/噸，意味著鈉電池存在明顯的原材料成本優(yōu)勢(shì)，性價(jià)比較高。另一方面，鈉資源較鋰資源而言限制程度較低，我國(guó)鈉資源存量豐富，分布廣泛，可以支撐產(chǎn)業(yè)鏈大規(guī)?？沙掷m(xù)發(fā)展，同時(shí)保障我國(guó)的能源安全。與鋰電池進(jìn)行對(duì)比，鈉電池具有的優(yōu)勢(shì)是：更好的安全性（發(fā)熱少，溫度低）、倍率性能優(yōu)異（如寧德時(shí)代第一代鈉電池的充電速度約為鋰電池的兩倍）、低溫性能優(yōu)異、電化學(xué)性能穩(wěn)定；所具有的劣勢(shì)是：鈉電池在能量密度、循環(huán)壽命方面仍存在天然的不足。由此決定了鈉電池未來(lái)將在低速電動(dòng)車(chē)、兩輪車(chē)、儲(chǔ)能等領(lǐng)域形成對(duì)鋰電池的有效補(bǔ)充和替代，以緩解鋰電池成本持續(xù)上漲給供應(yīng)鏈帶來(lái)的壓力。1.2鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈加速布局，大規(guī)模商業(yè)化在即得益于鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，各廠商高效布局鈉電上下游。與鋰電池工作原理相同，鈉電池同樣是依靠離子在正負(fù)極間往返嵌入脫出的搖椅式電池。從制備工藝和生產(chǎn)路線上來(lái)看，二者高度相似，因此鈉電池可與鋰電池共用已有產(chǎn)線中的大多數(shù)環(huán)節(jié)。生產(chǎn)體系相通，整體技術(shù)壁壘較小、產(chǎn)線建設(shè)成本小，助力多家廠商加速布局鈉電池相關(guān)產(chǎn)能。目前來(lái)看，無(wú)論是傳統(tǒng)鋰電企業(yè)還是初創(chuàng)鈉電企業(yè)，鈉電池相關(guān)技術(shù)都在不斷成熟。2.硬碳成為當(dāng)下鈉電池首選負(fù)極材料2.1鈉電池眾多負(fù)極材料路線中，硬碳具有極強(qiáng)的商業(yè)化潛力石墨負(fù)極難以適用于鈉電池，負(fù)極材料需重新選型。負(fù)極材料起著負(fù)載鈉離子的重要作用，是鈉電池的核心構(gòu)成材料，直接影響到電池的能量密度、循環(huán)性能、首次效率等性能。在鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中已經(jīng)成熟的石墨負(fù)極在鈉電池中難以適用，這是由于其片層間距僅為0.3354納米，而鈉離子原子半徑比鋰離子大35%以上，無(wú)法與石墨形成熱穩(wěn)定的插層化合物，使其應(yīng)用受到很大限制；另外，研究表明鈉離子-石墨嵌入反應(yīng)的結(jié)合能G大于0，導(dǎo)致鈉離子在石墨層間進(jìn)行嵌脫的有效性下降。在選擇負(fù)極材料時(shí)，應(yīng)綜合考慮離子電子導(dǎo)電率、穩(wěn)定性、電化學(xué)性質(zhì)、比容量、原料及工藝等方面的要求，目前關(guān)于鈉電池負(fù)極材料的選擇主要有碳基材料、基于轉(zhuǎn)化及合金化反應(yīng)的材料、有機(jī)材料、金屬氧化物等技術(shù)路線。碳基材料來(lái)源廣泛、儲(chǔ)鈉能力強(qiáng)，已成為目前主流選擇。在眾多鈉離子負(fù)極路線中，基于轉(zhuǎn)化及合金化反應(yīng)的材料在儲(chǔ)鈉過(guò)程中體積膨脹嚴(yán)重，活性物質(zhì)粉化，導(dǎo)致容量衰減，循環(huán)穩(wěn)定性差，另外成本高昂；有機(jī)材料在循環(huán)中容易出現(xiàn)極化問(wèn)題，首次效率低，且有機(jī)分子易在電解液中溶解；金屬氧化物的穿梭效應(yīng)較為嚴(yán)重，比容量偏低，加之原材料成本較高。以上材料與碳基材料相比優(yōu)勢(shì)均不明顯。碳基材料按照經(jīng)過(guò)高溫處理后是否會(huì)石墨化可以分成硬碳和軟碳，在經(jīng)過(guò)2800°C的高溫處理后不會(huì)石墨化的碳稱(chēng)之為硬碳，軟碳是高溫處理后可以石墨化的碳。硬碳材料儲(chǔ)鈉活性位點(diǎn)多，比容量高，對(duì)比優(yōu)勢(shì)明顯。相較軟碳而言，硬碳內(nèi)部晶體排布孔隙較多，雜亂無(wú)序，存在多種類(lèi)型的可逆儲(chǔ)鈉位點(diǎn)，儲(chǔ)鈉容量高。硬碳儲(chǔ)存鈉離子的位點(diǎn)主要包括：1）通過(guò)嵌入反應(yīng)儲(chǔ)鈉2）在閉孔內(nèi)形成原子團(tuán)簇儲(chǔ)鈉3）在電解液表面通過(guò)電容型吸附儲(chǔ)鈉4）在缺陷位點(diǎn)通過(guò)贗電容方式儲(chǔ)鈉。而軟碳材料只能通過(guò)嵌入反應(yīng)儲(chǔ)鈉，因此硬碳具有更加豐富的儲(chǔ)鈉活性位點(diǎn)，理論容量高于石墨和軟碳材料。對(duì)于軟碳而言，可以通過(guò)造孔工藝增大容量，但是會(huì)進(jìn)一步增加成本，抵消掉了原本在軟碳前驅(qū)體選擇上的成本優(yōu)勢(shì)。另外硬碳還具有在嵌鈉后體積膨脹小、安全性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、導(dǎo)電性能良好、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，并且在快充性能、低溫性能方面的表現(xiàn)良好。目前行業(yè)內(nèi)主流企業(yè)均使用硬碳負(fù)極路線，硬碳具有極強(qiáng)的商業(yè)化潛力。2.2負(fù)極是鈉電池的核心材料，國(guó)內(nèi)廠商正全力布局硬碳產(chǎn)能鈉電池的成本結(jié)構(gòu)中負(fù)極材料占比約為16%，高于鋰離子電池的負(fù)極材料占比。在當(dāng)前碳酸鋰價(jià)格不斷升高的情況下，鋰電池成本結(jié)構(gòu)中正極占比約為50%，石墨負(fù)極成本占比為5%-8%。而根據(jù)中科海鈉的測(cè)算，鈉電池的負(fù)極材料占比約為16%。由于負(fù)極材料的選擇會(huì)直接影響到電池的能量密度、首次效率、循環(huán)性能等，因此相較于鋰電池而言，鈉電池的負(fù)極選材重要性有所提升。對(duì)于硬碳而言，其原材料的收得率較低，例如從生物質(zhì)到硬碳的收得率大約只有30%，而石墨負(fù)極的收得率大約為80%。因此鈉電負(fù)極原材料的選擇是目前研發(fā)的瓶頸所在，選擇適合大規(guī)模量產(chǎn)的前驅(qū)體材料是當(dāng)前鈉電池發(fā)展亟待解決的問(wèn)題。鈉電負(fù)極降本空間大，國(guó)內(nèi)廠商加速布局硬碳產(chǎn)能。目前進(jìn)口的硬碳負(fù)極材料

（如日本可樂(lè)麗椰殼硬碳）價(jià)格高于20萬(wàn)元/噸，開(kāi)發(fā)低成本硬碳材料的需求極為迫切。從長(zhǎng)期來(lái)看，隨著國(guó)內(nèi)多家負(fù)極廠商的加速布局，鈉電負(fù)極的降本路線清晰。首先，硬碳原材料成本低廉，遠(yuǎn)低于人造石墨的價(jià)格，如生物質(zhì)原材料價(jià)格僅在數(shù)千元/噸；其次，成功選型并大規(guī)模量產(chǎn)之后，硬碳的制備工藝簡(jiǎn)單，相對(duì)石墨而言能耗較低，促成制備成本的下降；最后，硬碳負(fù)極材料前驅(qū)體供應(yīng)充足，能夠很好地滿足市場(chǎng)對(duì)于鈉電負(fù)極材料的需求。目前多家企業(yè)已進(jìn)入中試、投產(chǎn)階段，硬碳規(guī)?；a(chǎn)之后有望進(jìn)一步降本，深化鈉電池的成本優(yōu)勢(shì)。2.3硬碳前驅(qū)體工藝多路并行，生物質(zhì)路線未來(lái)可期硬碳前驅(qū)體原材料來(lái)源豐富，前驅(qū)體選擇和工藝技術(shù)積累將構(gòu)筑核心門(mén)檻。硬碳前驅(qū)體原材料的選擇性較多，選擇時(shí)需綜合考慮原料供應(yīng)難易程度、成本、性能等標(biāo)準(zhǔn)，不同材料的制備工藝存在差異。在選材時(shí)，需要綜合考量原料可獲得度、原料供應(yīng)量、儲(chǔ)存與運(yùn)輸方便程度、純化過(guò)程是否存在難題等方面。同時(shí)也需要關(guān)注所生產(chǎn)出的硬碳的性能情況，如容量損失度、循環(huán)性能與首次庫(kù)倫效率等。不同前驅(qū)體材料生產(chǎn)出的硬碳產(chǎn)品具有顯著的電化學(xué)性能差異，因此如何正確選擇前驅(qū)體材料成為各公司發(fā)展硬碳負(fù)極材料的核心戰(zhàn)略。硬碳前驅(qū)體制備工藝路線長(zhǎng)且復(fù)雜，制備流程難度較大。硬碳材料制備方法多樣，主要流程包含各類(lèi)預(yù)處理、交聯(lián)處理、中高溫碳化、深度純化以及表面改性等，其中工藝核心是交聯(lián)固化碳化環(huán)節(jié)。此環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘較高，且為了保證硬碳負(fù)極材料的純度，需要在全工藝流程中做好純度控制，采取高通量多級(jí)純化工藝獲得最終的硬碳產(chǎn)品。因此，碳化環(huán)節(jié)中的純度控制、溫場(chǎng)域流場(chǎng)的一致性要求復(fù)雜度高。目前硬碳采用的前驅(qū)體原料主要有生物質(zhì)、樹(shù)脂基和石油基等。生物質(zhì)前驅(qū)體原料主要有椰殼、秸稈、毛竹、核桃殼、糖、淀粉等；樹(shù)脂基前驅(qū)體主要采用酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等原料；石油基前驅(qū)體采取瀝青等化石燃料作為原材料。不同前驅(qū)體制備的硬碳材料表現(xiàn)出類(lèi)似的充放電曲線，但電化學(xué)性能差別較大。樹(shù)脂基是一種優(yōu)異的制備硬碳的前驅(qū)體，但成本昂貴，產(chǎn)業(yè)化難度大。相對(duì)于生物質(zhì)與石油基，樹(shù)脂基前驅(qū)體的分子結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、可控，并且可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)相關(guān)的分子結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)構(gòu)建可調(diào)節(jié)的孔結(jié)構(gòu)和分子水平上的活性位點(diǎn)，使得硬碳材料具有更好的倍率和循環(huán)穩(wěn)定性能。使用樹(shù)脂基前驅(qū)體制備出的硬碳材料克容量高、電化學(xué)性能好、一致性好，性能優(yōu)勢(shì)明顯。但樹(shù)脂基前驅(qū)體價(jià)格高昂，量產(chǎn)成本壓力大。石油基前驅(qū)體成本低廉，原料易獲取，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，但制備出的硬碳材料性能一般，且存在環(huán)境污染問(wèn)題。瀝青在碳化過(guò)程中易于石墨化形成類(lèi)石墨結(jié)構(gòu)，因此瀝青制備硬碳需要進(jìn)行預(yù)處理。通常是利用交聯(lián)劑將瀝青進(jìn)行交聯(lián)，改變其微觀結(jié)構(gòu)，在熱解碳化過(guò)程中阻礙石墨微晶的長(zhǎng)大，進(jìn)行固相碳化過(guò)程，即可得到硬碳材料；另外一種調(diào)制瀝青的方法是預(yù)氧化法，即利用氧化劑對(duì)瀝青進(jìn)行預(yù)氧化處理，得到有一定氧含量的預(yù)氧化瀝青。由于有氧雜原子的存在，瀝青在熱解碳化過(guò)程中不易形成有序的結(jié)構(gòu)，從而得到微觀結(jié)構(gòu)相對(duì)雜亂的硬碳材料。瀝青基制備出的硬碳材料性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，但產(chǎn)出的硬碳材料性能一般，并且需要注意避免廢水煙氣對(duì)環(huán)境的破壞。生物質(zhì)路線兼具高性能與低成本優(yōu)勢(shì)，是目前大多數(shù)負(fù)極廠商所布局的方向。生物質(zhì)基硬碳負(fù)極材料可通過(guò)熱解大多數(shù)碳前驅(qū)體制得。原料來(lái)源廣泛，綠色環(huán)保，大部分是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品或是廢料。特別是從廢棄植物生物質(zhì)中提取的可再生硬碳，價(jià)廉易得、合成工藝多元，以之為碳源制備鈉離子負(fù)極材料，有望實(shí)現(xiàn)以廢治廢的生物質(zhì)廢棄物的高值化利用。此外，生物質(zhì)本身具有豐富的雜原子和獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，通過(guò)碳化植物生物質(zhì)基材制備的硬碳，保留了植物生物質(zhì)模板中的材料結(jié)構(gòu)和孔隙通道，是鈉離子電池的理想負(fù)極材料。由于生物質(zhì)原材料的特殊性，所生產(chǎn)出的硬碳難以保證一致性，但生物質(zhì)前驅(qū)體制備的硬碳材料電化學(xué)性能優(yōu)異。有研究認(rèn)為以椰殼、花生殼、柚子皮、玉米秸稈等材料作為碳源，可制備得到多孔的碳材料。微孔的存在使得材料具有大量的缺陷位，為鈉離子的存儲(chǔ)提供了活性位點(diǎn)，提升儲(chǔ)鈉容量，表現(xiàn)出更高的充放電比容量、優(yōu)異的倍率和循環(huán)性能。生物質(zhì)前驅(qū)體有望為技術(shù)研發(fā)帶來(lái)新突破，有助于硬碳材料的產(chǎn)業(yè)化加速。生物質(zhì)硬碳的制備工藝多樣，其中以一步碳化法應(yīng)用最廣。生物質(zhì)硬碳的制備方法主要有：一步碳化法、活化法、水熱法等。一步碳化法通常采用熱化學(xué)法將生物質(zhì)碳在高溫缺氧條件下進(jìn)行熱分解，是制備硬碳材料的一種簡(jiǎn)單方法；活化法是將生物質(zhì)前驅(qū)體與化學(xué)試劑以一定比例混合，在高溫下反應(yīng)，從而得到含多孔結(jié)構(gòu)和元素?fù)诫s的生物質(zhì)衍生碳材料；水熱法是指在密封壓力容器中將溶劑和生物質(zhì)前驅(qū)體混合，通過(guò)高溫反應(yīng)來(lái)制備硬碳。另外還有模板法，得到不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的碳材料，如碳納米片、層狀多孔碳?jí)K和硬碳微球等。生物質(zhì)路線研究和發(fā)展的首要難題是前驅(qū)體的篩選和確定，這將關(guān)系到原材料的供應(yīng)難度和所生產(chǎn)出的硬碳材料的性能。不同的生物質(zhì)前驅(qū)體的分子結(jié)構(gòu)、分子量存在明顯差異，這將直接影響到所制備出的多孔碳的結(jié)構(gòu)和組成，并進(jìn)一步影響到硬碳性能。在制備工藝方面，并不存在一種通用的方法可以對(duì)不同前驅(qū)體進(jìn)行加工。因此，生物質(zhì)路線的首要研究難題是前驅(qū)體的篩選和確定。椰殼是目前產(chǎn)業(yè)化最快的硬碳材料，實(shí)踐表明椰殼作為前驅(qū)體生產(chǎn)出的硬碳產(chǎn)品性能理想，但未來(lái)鈉電有著廣闊的發(fā)展前景，僅依賴椰殼碳作為硬碳負(fù)極生產(chǎn)的前驅(qū)體原料無(wú)法滿足需求，原料供應(yīng)鏈穩(wěn)定性不佳，且各方面的成本將會(huì)不斷攀升。因此，未來(lái)各廠商將不斷推進(jìn)技術(shù)升級(jí)，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)尋找性價(jià)比更加優(yōu)異的原材料。目前新老廠商對(duì)于硬碳負(fù)極前驅(qū)體材料的選擇和工藝路線均呈多路并行態(tài)勢(shì)。當(dāng)前硬碳市場(chǎng)從無(wú)到有，技術(shù)研發(fā)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展將是各公司決速的關(guān)鍵。日本可樂(lè)麗采用椰殼作為硬碳前驅(qū)體路線，工藝包括碳化、研磨、堿液浸漬、純化和CVD處理等流程，技術(shù)難度大，所生產(chǎn)出的產(chǎn)品性能好；佰思格是國(guó)內(nèi)首家量產(chǎn)硬碳負(fù)極材料的企業(yè)，聚焦硬碳領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯；杉杉股份作為負(fù)極頭部企業(yè)，布局硬碳領(lǐng)域多年，自2010年起便開(kāi)始陸續(xù)申請(qǐng)硬碳制備領(lǐng)域?qū)＠皇ト瘓F(tuán)自主研發(fā)生物質(zhì)秸稈精煉技術(shù)，依托秸稈項(xiàng)目副產(chǎn)的生物碳作為原料，進(jìn)入硬碳制備領(lǐng)域具有明顯成本優(yōu)勢(shì)；貝特瑞研發(fā)成果卓著，負(fù)極產(chǎn)品硅基與硬碳創(chuàng)新迭代；翔豐華在各項(xiàng)前驅(qū)體技術(shù)路線皆有布局；珈鈉能源主要產(chǎn)品包括聚陰離子型正極材料和生物質(zhì)硬碳負(fù)極材料，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在分步實(shí)施；生物質(zhì)硬碳與電容炭制備工藝具有一定相似性，元力股份作為活性炭龍頭，也在持續(xù)推進(jìn)硬碳產(chǎn)品的制備。國(guó)內(nèi)負(fù)極廠商加速布局，生物質(zhì)路線成為當(dāng)下前驅(qū)體材料的主流選擇。佰思格、杉杉股份、翔豐華等負(fù)極企業(yè)在硬碳制造領(lǐng)域充分布局專(zhuān)利，另外，鈉電與鋰電產(chǎn)業(yè)高度相似，得益于國(guó)內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的高度成熟，為技術(shù)的突破與更新迭代提供良好條件。預(yù)計(jì)到2025年，國(guó)內(nèi)鈉電池硬碳負(fù)極需求量達(dá)到76560噸，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間有望達(dá)到68.9億元。作為鋰電池的有效補(bǔ)充，鈉電產(chǎn)業(yè)有著豐富的降本空間，硬碳負(fù)極有望實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用?！吨袊?guó)鈉離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2022年）》中認(rèn)為，在綜合對(duì)比分析了鉛酸電池、三元電池、磷酸鐵鋰電池和鈉離子電池的能量密度、循環(huán)性能、倍率性能、安全性、低溫性能和快充性能之后，發(fā)現(xiàn)鈉離子電池在低速電動(dòng)車(chē)、二輪車(chē)、儲(chǔ)能和啟停等應(yīng)用場(chǎng)景呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)EVTank測(cè)算，在100%滲透的情況下，理論上鈉離子電池在2026年的市場(chǎng)空間可達(dá)到369.5GWh，其理論市場(chǎng)規(guī)?；?qū)⑦_(dá)到1500億元。假設(shè)2023-2025年鈉電池替代比例分別為3%、12%、24%，按照每GWh消耗1100噸硬碳測(cè)算，到2025年預(yù)計(jì)硬碳負(fù)極材料的需求將達(dá)到76560噸。3.行業(yè)公司齊發(fā)力，路線選擇以生物質(zhì)為主3.1佰思格：國(guó)內(nèi)首家量產(chǎn)硬碳企業(yè)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯聚焦硬碳材料，具備強(qiáng)大的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力。佰思格是一家由鋰電行業(yè)資深專(zhuān)家、博士團(tuán)隊(duì)于2018年創(chuàng)立的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。主營(yíng)產(chǎn)品包括硬炭負(fù)極材料、軟炭材料和石墨/硬炭復(fù)合材料，具有超快充、超長(zhǎng)壽命、超高安全及優(yōu)異的低溫特性。公司是國(guó)內(nèi)首家量產(chǎn)鈉（鋰）電池硬碳負(fù)極材料的企業(yè)，致力于鈉電/鋰電“卡脖子”核心材料的國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用以及保障產(chǎn)業(yè)鏈安全。公司擁有46項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、17項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，也是我國(guó)首個(gè)發(fā)布的鈉離子電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鈉離子蓄電池通用規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)的參與編制單位中唯一一家負(fù)極材料生產(chǎn)商和技術(shù)提供商。產(chǎn)品性能處行業(yè)領(lǐng)先水平，且售價(jià)僅為進(jìn)口產(chǎn)品的50%。目前公司鈉電硬碳產(chǎn)品主要有3種，分別是NHC-2、PHC-1和NHC-330，公司硬碳采用葡萄糖、糖、淀粉、纖維素、木質(zhì)素、木屑、竹屑、椰子殼或堅(jiān)果殼等生物質(zhì)材料作為前驅(qū)體。2020年公司能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)的鈉電池負(fù)極材料，能量密度為290-300mAh/g。具有相似性能的日本產(chǎn)品售價(jià)達(dá)20萬(wàn)元/噸以上，而佰思格的售價(jià)僅為6萬(wàn)元/噸左右。佰思格今年正在研發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品NHC-330的比容量比日本材料高20%左右。另外，公司預(yù)計(jì)在2023-2024年發(fā)布新產(chǎn)品NHC360，比容量可以達(dá)到360-380mAh/g。佰思格硬碳產(chǎn)品在壓實(shí)密度和比表面積控制上均處于行業(yè)領(lǐng)先水平，首次效率可以達(dá)到92%左右。多次獲得產(chǎn)業(yè)資本的青睞，為硬碳產(chǎn)業(yè)化布局提供助力。2021年鵬輝能源參股佰思格，以加速布局其鈉電產(chǎn)業(yè)鏈；2022年獲蜂巢能源戰(zhàn)略投資，達(dá)晨A輪投資，恒信華業(yè)、雄韜股份

A+輪投資，為公司進(jìn)一步高效研發(fā)高性能硬碳產(chǎn)品提供了很大的助力。目前已完成硬碳負(fù)極材料設(shè)備安裝和生產(chǎn)，未來(lái)將按規(guī)劃擴(kuò)大產(chǎn)能。截止2022年11月，公司已經(jīng)完成2000噸鈉離子電池硬碳負(fù)極材料的設(shè)備安裝和生產(chǎn)，完成了園區(qū)建設(shè)規(guī)劃和設(shè)備采購(gòu)，預(yù)計(jì)2023年初啟動(dòng)建設(shè)。公司計(jì)劃到2023H1將產(chǎn)能擴(kuò)大至1萬(wàn)噸左右，2025年進(jìn)一步把產(chǎn)能擴(kuò)大至5萬(wàn)噸，對(duì)應(yīng)電池產(chǎn)能20-30GWh。3.2

杉杉股份：以生物質(zhì)、樹(shù)脂基路線為主，廣泛布局專(zhuān)利公司負(fù)極材料盈利能力強(qiáng)且表現(xiàn)穩(wěn)健，研發(fā)投入呈逐年上升趨勢(shì)。杉杉股份是國(guó)內(nèi)的負(fù)極材料龍頭，成立于1992年，1999年公司進(jìn)軍鋰電負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)，擁有二十多年負(fù)極材料研發(fā)積淀和持續(xù)創(chuàng)新迭代能力。2021年杉杉股份營(yíng)業(yè)收入為206.99億元，同比增長(zhǎng)151.9%。硅基負(fù)極方面，公司突破硅基負(fù)極材料前驅(qū)體批量化合成核心技術(shù)，已經(jīng)完成了第二代硅氧產(chǎn)品的量產(chǎn)，正在進(jìn)行第三代硅氧產(chǎn)品和新一代硅碳產(chǎn)品的研發(fā)。2017-2021年間，杉杉股份研發(fā)投入整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。2020年受疫情爆發(fā)影響，研發(fā)投入出現(xiàn)小幅下降，較2019年減少0.19億元，2021年受營(yíng)業(yè)收入的影響，杉杉股份研發(fā)投入增長(zhǎng)較快，大幅上漲至7.16億元。隨著研發(fā)投入的增長(zhǎng)，為硬碳負(fù)極材料的研究提供有力支持，硬碳產(chǎn)品有望迎來(lái)規(guī)模放量。杉杉股份在硅基負(fù)極項(xiàng)目上領(lǐng)跑行業(yè)，推動(dòng)硅基負(fù)極產(chǎn)品不斷升級(jí)。目前杉杉硅基材料已經(jīng)形成多代產(chǎn)品，并打入全球電動(dòng)工具龍頭材料體系，未來(lái)供貨量將持續(xù)提升，新型硅碳材料也在合作開(kāi)發(fā)中。隨著寧波硅基4萬(wàn)噸一體化基地的落地投產(chǎn)，杉杉在硅基領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步夯實(shí)，有望成為硅基負(fù)極材料龍頭。為加快國(guó)產(chǎn)替代，杉杉股份率先探索硬碳產(chǎn)業(yè)化之路。杉杉股份在硬碳研發(fā)上起步較早，公司在不斷夯實(shí)鋰電負(fù)極的規(guī)模優(yōu)勢(shì)和技術(shù)領(lǐng)先基礎(chǔ)上，同時(shí)也在行業(yè)內(nèi)率先發(fā)力鈉電負(fù)極。公司自2012年以來(lái)不斷完善專(zhuān)利布局，目前已擁有硬碳及鈉電池相關(guān)專(zhuān)利逾40項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明14項(xiàng)，專(zhuān)利數(shù)量在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。通過(guò)持續(xù)投入高額研發(fā)費(fèi)用，匹配專(zhuān)業(yè)研發(fā)人才，定制專(zhuān)有設(shè)備，杉杉打造了硬碳核心研發(fā)平臺(tái)，具備強(qiáng)大的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力。公司在硬碳負(fù)極項(xiàng)目上具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，性能優(yōu)異，2023年量產(chǎn)規(guī)模將達(dá)千噸級(jí)。在硬碳前驅(qū)體原材料選擇方面，公司多方位布局，原材料來(lái)源廣泛，以生物質(zhì)、樹(shù)脂基路線為主。同時(shí)，杉杉股份專(zhuān)注工序簡(jiǎn)潔及品質(zhì)提升，擁有獨(dú)特的硬碳技術(shù)工藝，通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控材料的微孔結(jié)構(gòu)，提高材料有效容量指標(biāo)。同時(shí)依靠交聯(lián)工藝調(diào)控技術(shù)，提高硬碳材料性價(jià)比，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力大幅領(lǐng)先。目前最新研發(fā)的硬碳產(chǎn)品容量已達(dá)350mAh/g，并且可以根據(jù)客戶需求迅速上量，預(yù)計(jì)2023年量產(chǎn)規(guī)模至千噸級(jí)，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。公司硬碳產(chǎn)品獲頭部電芯廠認(rèn)可，已實(shí)現(xiàn)批量銷(xiāo)售。公司自主研發(fā)的硬炭材料率先實(shí)現(xiàn)自有化、產(chǎn)業(yè)化，達(dá)到噸級(jí)銷(xiāo)量。憑借高壓實(shí)密度、高容量的優(yōu)勢(shì)，獲得國(guó)內(nèi)頭部電芯客戶認(rèn)證，同步送樣海外客戶。未來(lái)兩年，杉杉股份硬炭材料產(chǎn)能將取得關(guān)鍵性突破。3.3

圣泉集團(tuán)：打造生物質(zhì)精煉一體化產(chǎn)業(yè)集群，最大程度降本生物質(zhì)硬碳負(fù)極的布局與公司主營(yíng)業(yè)務(wù)協(xié)同優(yōu)勢(shì)明顯。圣泉集團(tuán)是以合成樹(shù)脂及復(fù)合材料、生物質(zhì)化工材料及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售為主營(yíng)業(yè)務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，其中酚醛樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂產(chǎn)銷(xiāo)量規(guī)模位居國(guó)內(nèi)第一、世界前列。公司圍繞著核心產(chǎn)品，打造出了包括生物質(zhì)化工原料(纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等)、合成樹(shù)脂(呋喃樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、冷芯盒樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等)、復(fù)合材料(酚醛樹(shù)脂泡沫板、輕芯鋼等)在內(nèi)的較為完整齊全的產(chǎn)業(yè)鏈，能夠充分利用產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)協(xié)同進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)拓展。布局年產(chǎn)10萬(wàn)噸生物質(zhì)硬碳負(fù)極項(xiàng)目，打造生物質(zhì)精煉一體化產(chǎn)業(yè)集群。該項(xiàng)目以濟(jì)南基地30萬(wàn)噸生物質(zhì)秸稈與大慶綠色技術(shù)有限公司的12萬(wàn)噸硬碳前驅(qū)體生物質(zhì)為原料，建成后，將形成10萬(wàn)噸/年生物基硬碳負(fù)極材料，以及年產(chǎn)15/1/4/1.2/1.05/0.5萬(wàn)噸纖維素漿/納米纖維素漿/納米纖維素/糠醛/乙酸/鉀鹽等產(chǎn)能。公司打造生物質(zhì)精煉一體化產(chǎn)業(yè)集群，依托秸稈項(xiàng)目副產(chǎn)的生物炭作為硬碳制備的原材料，具備明顯成本優(yōu)勢(shì)，有望提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，打開(kāi)長(zhǎng)期成長(zhǎng)空間。公司依托自主研發(fā)的生物質(zhì)溶劑化秸稈精煉技術(shù)制備生物炭和硬碳。技術(shù)流程為，將秸稈中碳含量高且易于成碳的多糖類(lèi)組分有選擇性地溶解到生物質(zhì)溶劑中，在生物質(zhì)溶劑中發(fā)生分子間及分子內(nèi)重排，進(jìn)行樹(shù)脂化，形成生物基樹(shù)脂，再加工成優(yōu)質(zhì)生物炭。進(jìn)一步地，該生物碳經(jīng)過(guò)煅燒等工序處理，即可獲得電化學(xué)性能和壓實(shí)密度較為理想的優(yōu)質(zhì)硬碳電池負(fù)極材料。秸稈精煉技術(shù)工藝路線成熟，所產(chǎn)出的產(chǎn)品性能優(yōu)異，成本低，環(huán)境友好。圣泉生產(chǎn)的硬碳其前驅(qū)體是樹(shù)脂化的生物質(zhì)，即公司所制備的“生物炭”，生物炭中無(wú)定形碳的含量在40%-45%，而酚醛樹(shù)脂的含碳量是30-40%，木材的含碳量大概只有20%，因此優(yōu)勢(shì)明顯。與直接將生物質(zhì)如淀粉、蔗糖、椰殼、杏殼、木材、秸稈等天然植物作為原料生產(chǎn)硬碳的工藝相比，圣泉的前驅(qū)體多一步樹(shù)脂化的流程。此種方法不受季節(jié)、氣候、地域的影響，因此更為穩(wěn)定，硬碳質(zhì)量也更好。圣泉不只銷(xiāo)售硬碳，同時(shí)也將生物炭作為前驅(qū)體銷(xiāo)售給其他硬碳制造商，如貝特瑞、佰思格等。領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)幫助公司實(shí)現(xiàn)硬碳材料的低成本生產(chǎn)，公司正在加緊布局建設(shè)產(chǎn)能。目前圣泉集團(tuán)硬碳出貨量已達(dá)百公斤級(jí)，生物炭出貨更多。預(yù)計(jì)到2023年3月，大慶工廠滿產(chǎn)，公司計(jì)劃在2023H1建設(shè)1萬(wàn)噸產(chǎn)量的硬碳裝置。據(jù)悉，公司目前也在研究如何進(jìn)行酚醛樹(shù)脂和生物炭的摻雜，以進(jìn)一步提升硬碳性能。對(duì)產(chǎn)品性能的期待將不斷推動(dòng)技術(shù)的更新迭代。3.4

元力股份：深耕活性炭行業(yè)，積極布局硬碳負(fù)極擴(kuò)張活性炭主業(yè)，拓展硅、碳產(chǎn)業(yè)，積極布局儲(chǔ)能行業(yè)。自1999年成立以來(lái)，元力股份深耕活性炭行業(yè)，已成為國(guó)內(nèi)木質(zhì)活性炭領(lǐng)域龍頭企業(yè)。公司聚焦于活性炭、硅酸鈉、硅膠等化工產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售，主導(dǎo)產(chǎn)品為木質(zhì)活性炭，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括糖用、味精用、食品用、化工用、藥用、針劑、水處理、超級(jí)電容、空氣凈化、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）回收利用等。木質(zhì)活性炭符合環(huán)保理念，受到政策支持。2021年公司活性炭產(chǎn)量113,072噸，銷(xiāo)量114,063噸，營(yíng)業(yè)收入10.49億元，同比增長(zhǎng)21%。公司正穩(wěn)步擴(kuò)張活性炭主業(yè)，通過(guò)實(shí)施“年產(chǎn)6.5萬(wàn)噸南平工業(yè)園區(qū)活性炭募投項(xiàng)目”和“年產(chǎn)10萬(wàn)噸環(huán)保用活性炭可轉(zhuǎn)債項(xiàng)目”

陸續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，將競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)規(guī)模化轉(zhuǎn)化、擴(kuò)大。在鞏固活性炭領(lǐng)域龍頭地位的同時(shí)，元力股份也在積極拓展硅、碳產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)。2015年，公司新增控股子公司元禾化工主營(yíng)硅酸鈉的生產(chǎn)與銷(xiāo)售，生產(chǎn)的硅酸鈉絕大部分用于生產(chǎn)沉淀法白炭黑。2021年，硅膠硅酸鈉營(yíng)業(yè)收入4億元，同比增長(zhǎng)53.3%；2021年9月28日，公司完成受讓三元循環(huán)100%股權(quán)的工商變更登記，自2021年10月1日列入公司合并報(bào)表，負(fù)責(zé)公司硅膠業(yè)務(wù)的開(kāi)展，2021年硅膠營(yíng)業(yè)收入已達(dá)到1.36億元。另一方面，公司通過(guò)