2023年钠离子电池负极行业分析报告 硬碳负极成为行业发展关键

一、钠离子电池负极概况：钠电产业化在即，硬碳负极成为行业发展关键

钠离子电池：核心资源可控，2023年为其产业化元年

全球锂资源短缺，钠离子电池应运而生。目前新能源转型策略是全世界的发展共识，新能源过去几年的高景气发展催生了较多的电池需求。目前电 化学电池主要以锂电池为主，但是锂资源开发较慢、储量不足导致其价格上升，在未来锂资源供需紧平衡的情况下，钠电池产业化进程加速。钠在 地壳中的储量丰富，约占2.36%，资源含量比锂高1000多倍，开采更加容易，核心资源更加可控。但是钠电池相比锂电池能量密度更低，循环次数 较低，因此其主要应用于储能及电动两轮车领域。

行业龙头积极推动钠电产业发展，2023年为钠电产业化元年。2021年宁德时代将钠离子电池视为其未来发展的重大战略，首代钠离子电池将选取普 鲁士白材料作为重点，其电芯单体能量密度高达160Wh·kg-1，并宣布将于2023年形成钠离子电池产业链。同时多家企业例如中科海钠、浙江钠创等 公司对钠离子电池发展也都极为重视，仅原材料上，中科海钠就能把电池成本降低约30%。根据传艺科技公告，其钠离子电池项目一期产能拟于 2022年年底前完成厂房及中试线的建设施工和产品中试，并于2023年初完成产能投产，整体看钠电的产业化进程较快。

正负极材料决定钠离子电池关键性能，成本占比较高

钠离子电池正负极材料决定其主要性能，价值量较高。钠离子电池主要由两种不同的钠嵌入型材料（正极材料、负极材料）、电解液、隔膜等关键 部件组成。充电时，钠离子从正极材料中脱出，经过电解液，隔膜，最后嵌入到负极材料；与此同时，电子经外电路从负极流向正极。放电过程则 与充电过程相反。可以看出钠离子电池的工作原理和锂离子电池基本类似，也是一类“摇椅式电池”。钠离子电池正、负极材料体系在电池产品中 起决定性因素，电解液/隔膜主要与正、负极材料体系进行选择匹配使用，因此，正、负极材料体系也直接决定了电池最终的性能指标。根据《高 功率高安全钠离子电池研究及失效分析》，以NaCR26650P圆柱钠离子电池为例，材料和制造成本各约占75%和24%，管理费用等约1%。而在 原材料成本中：正极成本占其35%，负极成本约占10%，电解液和隔膜成本分别约占11%和7%，其他装配物料成本约占37%。制造成本中人工 成本、设备折旧、能源消耗以及质量/环境成本又分别约占总成本的比例的8%、9%、5%、2%。整体看，钠离子电池正负极材料成本约占电芯成 本一半左右，价值量较高，行业壁垒相对更高。

钠电负极目前以硬碳为主，行业壁垒相对更高

从产业化进程看，钠离子电池负极材料国内布局较少，行业壁垒相对更高。目前钠离子电池的正极材料主要为层状氧化物、聚阴离子化合物和普鲁 士蓝类似物，层状氧化物工业化生产技术可以直接沿用锂离子电池的生产工艺，因此其产业化程度更高，传统锂电正极材料企业可以快速布局。而 负极材料主要以碳基材料(软碳/硬碳等)、合金类材料、过渡金属化合物和有机化合物为主，由于硬碳材料具备储钠比容量较高、储钠电压较低、循 环性能较好等诸多优势，所以其产业化进展较快。目前日本可乐丽为硬碳的主要生产厂商，国内公司如宁德时代、中科海钠、璞泰来、翔丰华等公 司研发布局硬碳材料，但是产业化进程相比正极材料较慢。同时硬碳单位成本更高，目前国内无定形碳材料的成本约为8-20万元/吨，相对正极材料 而言，其盈利能力相对更好。其余原材料(如隔膜、铝箔、极耳、粘结剂、导电剂、溶剂及外壳组件等)可直接借用锂离子电池业已成熟的商业化产 品，相对行业壁垒较低。

二、硬碳负极产业：生物质+树脂前驱体应用较多，生产工艺壁垒较高

硬碳前驱体以生物质+树脂为主，一步碳化法工艺应用最广

由于其他材料合成条件较为复杂，制备成本较大，在大规模储能钠离子电池应用前景比较低，目前制备硬碳材料所用的前驱体主要有生物质和树脂两 大类。生物质热解硬碳材料由于前驱体是自然界分布广泛的生物质，具有环境友好、价格低廉、资源丰富等特点。树脂由于具有耐热性、耐燃性、耐 水性和绝缘性优良，耐酸性较好，机械和电气性能良好等一系列优点而被广泛用于电气设备，作为一种人工合成材料已经在工业上实现大规模的生产， 因此其也被作为制备硬碳材料的优质前驱体材料。但是生物质类前驱体虽然具有较低的价格，但是其产碳率很低，一般只有小于20%的产碳率；而 树脂类前驱体是通过人工合成的方法所获得，因此其成本相对较高。目前产业内以生物质工艺路线为主，行业龙头日本可乐丽主要以椰子壳作为前驱 体制备硬碳材料。

改性工艺提升碳基负极材料性能加快产业化应用

硬碳作为钠离子电池负极材料时也存在着一些缺点，比如低的电极电位和首圈库伦效率及差的循环稳定性和倍率。这些因素严重阻碍着硬碳基负极材 料的产业化应用。虽然对硬碳材料的储能机理还有待进一步的确认，但是关于硬碳储钠性能的提升策略却存在一些共通之处。基于对硬碳储钠机理的 认识，硬碳材料储钠性能（倍率，比容量，首圈库伦效率ICE）提升的策略主要集中在以下几个方面：（1）通过调控前驱体的合成以及热解过程在 微观上调控硬碳的孔隙结构和层间距；（2）与其他材料的包覆和复合、杂原子掺杂等来调控材料的缺陷程度和层间距；（3）电解液的调控以及预 钠化的处理。软碳材料改性工艺与硬碳类似，需要通过预氧化、材料复合等方式提升其电化学性能。

硬/软碳制备工艺不同，生产壁垒较高

从目前各家披露的专利看，硬碳生产工艺主要包括粉碎、碳化、纯化、活化等过程，生物质前驱体还需要酸洗等步骤，树脂则需要与乙醇混合等。软 碳生产工艺主要包括预氧化以及高温碳化，同时需要根据材料的性能需求进行元素掺杂、材料复合等工艺。在生产工艺中，温度控制以及前驱体的选 取极其重要，决定其最终的产品性能。目前硬碳产品工艺是市场主流，软碳产品主要以中科海纳+华阳股份为主。

市场空间：2025年碳基负极需求量为1 0万吨

钠离子电池未来预计快速渗透储能+两轮车电动市场，预计对于碳基负极需求将有快速提高。因此我们测算了碳基负极的未来需求量，基本假设如下： 假设2023-2025年碳基负极在动力电池渗透率为2%/3%/3%，钠离子电池在储能领域中渗透率为2%/5%/10%，在两轮车领域渗透率为1%/4%/8%， 对应动力领域碳基负极需求量为1.68/2.73/4.19万吨，储能领域碳基负极需求量为0.43/1.68/4.70万吨，电动两轮车需求量为0.10/0.46/1.05万吨。 整体看2022年全球碳基负极需求量为1万吨，2025年需求量为10万吨。

三、国内相关上市公司

传统锂电负极公司：已经布局钠电硬碳材料产品

传统锂电负极公司纷纷布局硬碳材料，但多数产品仍处于试验阶段。从公开信息以及公司公告看，传统锂电负极公司如杉杉股份、贝特瑞、翔丰华等 公司均有硬碳材料负极的技术布局，其中杉杉股份、贝特瑞的进展相对较快。但是整体看传统负极公司硬碳材料发展较慢，主要原因为： 钠离子电池仍处于发展初期，各家厂商仍处于观望角度；同时钠离子的发展与锂价高涨和锂资源紧平衡有关，未来锂价下跌可能影响钠电发展进程， 因此相关厂商没有重点发力该部分业务。 硬碳材料盈利能力与公司主营业务相比较弱，对于传统负极公司扩建锂电负极材料产能以及研发新型锂电负极材料对于公司盈利影响更大，因此钠电 的硬碳材料战略地位较低。 钠电未来产业化后，传统锂电负极公司将迎来新发展契机。传统锂电负极公司具有客户以及产能优势，未来随着钠电快速发展后，公司可以通过以前 现有的技术储备以及负极材料产线快速切入该领域。

非上市公司：佰思格产品进展较快，将与鹏辉能源合作

除了传统锂电负极公司外，很多非上市公司也在布局钠电负极业务，如成都佰思格、珈钠能源等。

成都佰思格：根据公司官网显示，目前公司钠电硬碳产品主要有三种，分别为NHC-2、PHC-1、NHC-330。公司在2020年量产常规能量的钠离 子电池负极材料，能量密度可做到290-300mAh/g。该材料日本的产品售价20万元/吨以上，公司可以做到日本的30%左右。预计公司在明后年会发 布NHC360，比容量可以达到360-380mAh/g。目前公司已经完成了园区建设规划和设备采购，预计明年启动建设。佰思格硬碳产品首次效率现在 可以做到92%左右。另外，在压实密度和表面积控制上，公司都做到了行业领先水平。2022年公司完成了2000吨钠离子电池硬碳负极材料的设备安 装和生产。明年上半年，公司计划把产能扩大到1万吨左右。到2025年会进一步把产能扩大到5万吨，对应电池产能20-30GWh。目前该公司获得 鹏辉能源投资，未来将与其开展进一步合作。

珈钠能源：珈钠能源于2022年4月成立，是一家钠离子电池关键材料生产商，致力于高安全、长寿命、低成本钠离子电池体系研究开发和制造，主要 产品包括聚阴离子型钠离子电池正极材料和生物质硬碳负极材料。其中，生物质硬碳负极材料根据不同原料和制备工艺可分为三代产品：第一代低成 本生物质硬碳负极材料，比容量为280mAh/g左右；经过除杂的第二代硬碳负极材料，比容量在330mAh/g左右；第三代高端定制硬碳负极材料，比 容量可达400mAh/g左右。三种路线负极材料的产业化进程正在分步实施。

主营业务协同优势明显：圣泉股份

圣泉集团：公司是以合成树脂及复合材料、生物质化工材料及相关产品的研发、生产、销售为主营业务的高新技术企业，其中酚醛树脂、呋喃树脂产 销量规模位居国内第一、世界前列。公司围绕着核心产品，打造出了包括生物质化工原料（纤维素、半纤维素、木质素等）、合成树脂（呋喃树脂、 酚醛树脂、冷芯盒树脂、环氧树脂等）、复合材料（酚醛树脂泡沫板、轻芯钢等）在内的较为完整齐全的产业链，能够充分利用产业链优势协同进行 技术研发和市场拓展。高性能树脂及复合材料产业是圣泉的主导产业。目前公司产品广泛应用于航空航天、电子材料、耐火材料、摩擦材料、保温材 料、浸渍材料、涂覆磨具、轮胎橡胶、电工材料、碳材料、新能源等领域，是“神舟”系列飞船返回舱保温原材料制造商，并助力长征五号B运载火 箭首飞。

酚醛树脂资源优势帮助公司实现钠电负极的低成本生产。目前公司酚醛树脂（不含电子化学品）2022年上半年实现销售收入 16.9亿元，较去年同期 增长 9.50%。公司不断对酚醛树脂的应用进行更多探索，以此延申酚醛树脂的应用领域，为酚醛行业寻找新的市场增长点：新能源用特种树脂、炭 素阳极特种树脂、生物基酚醛等一系列的特种产品开发。公司的酚醛树脂的资源和产能优势可以帮助公司进入钠电负极行业，进一步降低负极的生产 成本，形成差异化的竞争优势。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）