钠离子电池行业报告：硬碳负极成为钠电加速产业化关键（33页）

行业报告下载 2022年12月26日 08:52 管理员

生物质前驱体生产工艺难度小，但难点在于合适前驱体的筛选和稳定批量供应。在钠电产业链还不成熟的行业初期阶段，生物质硬碳由于其性能优异，产业化速度较快。但当行业进入成长放量阶段，难以保障原材料供应链的稳定性、低成本和一致性成为掣肘的难题。沥青基/树脂基等硬碳目前生产工艺难度较大，性能也较生物质基硬碳差，但其原材料供应比较稳定，随着前驱体研发技术突破以及其他材料修饰技术的应用，供应来源广泛、成本低廉的其他前驱体材料，例如生物质多糖、树脂基、沥青基以及无烟煤等材料有望后来居上。作为当前产业化最快的椰子壳硬碳材料，其电池性能理想，但长期难以保障钠电需求。我国椰壳炭的主要来源是从菲律宾与印度尼西亚进口。菲律宾和印度尼西亚的椰子壳较厚，水分与挥发份指标较好，杂质也较少，生产出来的椰壳炭化料具有较好的强度与品质。据国际椰子协会消息，印度尼西亚是最大的椰壳炭化料出口国，2021 年出口 43.3 万吨；其次为菲律宾，出口 11.4 万吨，而斯里兰卡仅出口 8 千多吨。三个国家的椰壳炭化料总出口量约 55.5 万吨，按照每一万吨的椰壳炭化料对应 5GWh 的钠电需求测算，最大能够支撑 11.1GWh 的钠电需求。国内椰壳供给不足，椰子壳硬碳或形成进口依赖。国内的椰子产地主要是海南，占全国椰子收获面积的 99%。相较菲律宾与印尼来说，海南椰子壳较薄，密度也会稍低，碳化后得到的椰壳炭品质会稍差一点。

2021 年我国国内椰子产量约 36.42 万吨，椰壳重量约占椰子重量的 13%，即产生椰壳约 5 万吨。一般 6 吨的椰壳可以烧制 1 吨椰壳炭化料，也就是说，仅靠我国 21 年全部椰子产量也无法满足 5GWh 的钠电需求。生物质椰子壳作硬碳负极最大的问题就是国产原料供应量不足，过度依赖进口。钠电硬碳负极实现量产后，如果还依赖于进口椰壳炭的话，航运限制也会导致原材料成本增加。无烟煤是用于生产软碳负极的原材料，原料来源广泛、价格低廉，生产工艺简单。但是相比于硬碳负极，软碳负极的缺陷较明显，首先是容量低，首次循环效率也比生物基硬碳低 8 个点左右，此外由于无烟煤的品质有区别，不同批次的原料生产出的负极难以保证一致性，而且无烟煤中含有 3-5%的灰分以及硫杂质，需要经提纯后才能使用，否则会对电池循环有害，但提纯工艺产生的废气污水不利于环保。无烟煤通过造孔技术也可以生成硬碳，但这增加了生产工艺环节与成本。不同硬碳前驱体的性能侧重点不同，根据应用领域需求痛点不同，未来硬碳路线或呈现百花齐放格局。对于成本敏感的市场（电动两轮车、低速车等）来说，克容量在 280~290mAh/g，首次效率在 90%左右的低端硬碳材料就能满足需求，更加侧重低成本；而对高端市场应用来说，要求的比容量一般在 350 mAh/g 以上，首次效率要大于等于 92%，比容量等性能参数突出的硬碳材料成为首选。