光大證券發(fā)布研究報告稱,鈉電行業(yè)進入0-1階段,硬碳負極的研發(fā)攻關(guān)成為決速關(guān)鍵,在鈉電硬碳負極產(chǎn)品研發(fā)和量產(chǎn)進度較快的廠商,最有望受益于鈉電0-1帶來的需求彈性,主要觀點如下:
硬碳負極成為首選,支持鈉電快充過放。
相較于鋰離子電池,鈉離子原子半徑較鋰離子大35%以上,鋰離子電池中主流的石墨負極無法滿足鈉離子電池負極的要求,而軟碳材料儲鈉容量不足,因此鈉電池主流使用的是硬碳負極。硬碳材料儲鈉位置和形式多樣,理論容量可達350-400mAh/g。另外,硬碳材料使得負極能夠更好地實現(xiàn)快充、解決了過放電的安全問題,打開了鈉電池應(yīng)用的廣度。
成本結(jié)構(gòu)上重要性提升、前驅(qū)體降本空間大、來源、工藝的研發(fā)難度大,硬碳負極成為鈉電產(chǎn)業(yè)化的決速關(guān)鍵。
鈉電負極成本占比大幅提升至16%,比起鋰電負極成本占比翻倍。22年9月,日本可樂麗椰殼硬碳價格約為20萬元/噸,低端人造石墨負極價格約為3萬元/噸,進口硬碳材料成本較高且降本空間巨大,硬碳的重要性不言而喻。通過替代廉價、適合大規(guī)模量產(chǎn)的前驅(qū)體能大大降低成本,但考慮到硬碳收率較低,該行預(yù)計2025年硬碳負極成本降至與石墨負極相當。
硬碳前驅(qū)體路線多樣,供應(yīng)與成本是核心考量。
生物質(zhì)前驅(qū)體工藝難度小,在鈉電0-1階段,椰子殼等生物質(zhì)硬碳由于其性能優(yōu)異,產(chǎn)業(yè)化速度較快。但當行業(yè)進入成長放量階段,難以保障原材料供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性、低成本和一致性將成為掣肘。瀝青基/樹脂基等硬碳目前生產(chǎn)工藝難度較大,性能也較差,但其原材料供應(yīng)廣泛、成本低廉,隨著前驅(qū)體研發(fā)技術(shù)突破以及其他材料修飾技術(shù)的應(yīng)用,生物質(zhì)多糖、樹脂基、瀝青基以及無煙煤等材料有望后來居上。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的需求痛點不同,未來硬碳路線或呈現(xiàn)百花齊放格局。
供應(yīng)鏈成熟度限制修飾技術(shù)應(yīng)用,預(yù)鈉化是挖潛重點。
硬碳前驅(qū)體的調(diào)控、改性、摻雜、包覆是當前負極廠商首要解決的產(chǎn)業(yè)化問題;電解液調(diào)控可提高硬碳材料的電化學性能,需產(chǎn)業(yè)鏈合作研發(fā),也有望較快產(chǎn)業(yè)化。預(yù)鈉化與預(yù)鋰化技術(shù)的策略與手段基本相似,對硬碳負極的性能提升較為顯著。但考慮到補鋰技術(shù)的應(yīng)用要慢于鋰電技術(shù)整體發(fā)展節(jié)奏,且現(xiàn)有的補鈉技術(shù)還不成熟,工藝復(fù)雜且成本高,技術(shù)壁壘較高,因此產(chǎn)業(yè)化周期可能較長。
從專利和產(chǎn)品來看,生物質(zhì)硬碳成為新老廠商當前布局的重點。
比容量方面,生物質(zhì)、樹脂、石墨烯較高,處于300mAh/g以上,無煙煤和瀝青基比容量較低。首效方面,生物質(zhì)較為領(lǐng)先,瀝青、無煙煤首效較低。循環(huán)壽命方面,優(yōu)異的生物質(zhì)硬碳負極能達到3000次以上,足以滿足動力及部分儲能領(lǐng)域的應(yīng)用需求。