中國粉體網(wǎng)訊 負極材料被行業(yè)認為是制約鈉電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
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(zhì),、樹脂類,、瀝青類等路線。其中,，生物質(zhì)生產(chǎn)工藝難度小,，產(chǎn)業(yè)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(chǎn)工藝不適配等，綜合因素疊加,，具體呈現(xiàn)為硬碳制備成本高,。
軟碳方面，具有成本低,、結(jié)晶度高,、電導率高等優(yōu)勢，但由于具有石墨化結(jié)構(gòu),，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(yè)紛紛自研鈉電負極材料技術(shù)，自建或合作投入產(chǎn)線以控制成本,，另一邊,，傳統(tǒng)材料企業(yè)憑借自身優(yōu)勢開始入局鈉電行業(yè)，還有新興的鈉電負極企業(yè)摩拳擦掌,。
具體來看,，布局硬碳路線的企業(yè)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(yè)主要有中科海鈉等,，材料企業(yè)包括則杉杉股份,、美聯(lián)新材、佰思格,、翔豐華等,。
鈉電負極材料商業(yè)化之路
鈉電池負極材料產(chǎn)業(yè)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(fā)現(xiàn)鋰離子在石墨中的可逆脫嵌,，世界范圍內(nèi)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(wěn)定性的優(yōu)勢,，在上世紀90年代得到商業(yè)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(fā)現(xiàn)硬碳材料具有優(yōu)秀的鈉離子脫嵌性能,，還具有克容量高、優(yōu)循環(huán)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(lǐng)城的重大轉(zhuǎn)折點。
然而，鈉電池負極材料最先在日本得到商業(yè)化,。目前,，國內(nèi)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(chǎn)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(yōu)勢，進而影響鈉離子電池產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)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(shù)
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(zhì),、樹脂類路線,，材料來源較為廣泛，木質(zhì)素,、木屑,、竹屑、椰子殼或堅果殼等均可作為前驅(qū)體來源,。
其中,，椰殼是碳源的主要來源。從產(chǎn)地來看,，國內(nèi)椰殼的產(chǎn)地主要來自海南,，占比全國99%。以2022年為例,，海南椰子產(chǎn)量約為38萬噸,，按照制備比例，僅可產(chǎn)生不到5萬噸椰殼,。
從行業(yè)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(chǎn),，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(shù)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(chǎn)工藝適配性差，都會影響硬碳質(zhì)量,。
除生物脂外,，性能好、成本低,、供應穩(wěn)定的樹脂和無煙煤混合硬碳研發(fā)技術(shù)尚未成熟,，篩選合適前驅(qū)體和穩(wěn)定批量供應難度大。
綜合來看,，高工儲能認為,，現(xiàn)階段需要吸引更多的老牌、新興負極材料企業(yè)入局鈉電產(chǎn)業(yè),，實現(xiàn)國產(chǎn)化降本,，并且協(xié)同攻關(guān)鈉電負極材料制備技術(shù)。
高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）分析,，國產(chǎn)高容量硬碳產(chǎn)品成本為5-6萬/噸，相比海外的15-20萬/噸更具優(yōu)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(chǎn)高容量硬碳克容量已達300-330mAh/g，已經(jīng)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(shù)進一步突破下,，國產(chǎn)高容量硬碳產(chǎn)品的性能將遠超海外。
鈉電負極材料投產(chǎn)追蹤
目前,，國內(nèi)鈉電硬碳材料產(chǎn)線目前大都處于中小試階段,。在此情況下,，電池企業(yè)基于硬碳材料來源路線的不同，選擇與材料企業(yè)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(yè)成都佰思格進行了投資,，并持有成都佰思格8.33%股權(quán),，以保障鈉離子電池負極關(guān)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(yè)在蘇州簽署量產(chǎn)開發(fā)戰(zhàn)略合作協(xié)議,，雙方將在硫酸鐵鈉電池量產(chǎn)所需的生物質(zhì)硬炭負極產(chǎn)品的持續(xù)開發(fā)及量產(chǎn)配套等環(huán)節(jié)緊密合作,。值得一提的是，鑫森炭業(yè)已完成關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化替代,，將進一步助力眾鈉能源降低鈉電池成本,。
材料企業(yè)方面，杉杉股份表示,，硬碳負極量產(chǎn)規(guī)模預計在今年達到千噸級,。作為國內(nèi)頭部材料企業(yè)，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(guān)專利逾40項,，授權(quán)發(fā)明14項,，其最新研發(fā)的硬炭容量為350mAh/g,，已達國際水平,。
美聯(lián)新材,、七彩化學,、美彩新材與星空鈉電簽署投資協(xié)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(guān)技術(shù)及專利權(quán)無償轉(zhuǎn)讓給美彩新材,。
元力股份,，其表示已在實驗室成功開發(fā)鈉電硬碳,，初步規(guī)劃在今年年中完成千噸級以上的中試線投入，下半年實現(xiàn)一定出貨量,；后期規(guī)劃5萬噸的量產(chǎn)產(chǎn)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(chǎn)能方面,，佰思格四川產(chǎn)地擁有兩條硬碳產(chǎn)線，其首條千噸級產(chǎn)線已于今年1月17日正式投產(chǎn),。
總的來看,，高工儲能認為,，鈉電負極材料未來得到規(guī)模化降本,、生產(chǎn)工藝得到突破后,，將加速鈉電池進一步量產(chǎn)，也將促進更多的鈉電應用落地,，鈉電池市場化將更加完備,。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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