鈉電池行業(yè)專題報告硬碳負(fù)極多路并行生物質(zhì)路線未來可期

鈉電池行業(yè)專題報告-硬碳負(fù)極多路并行生物質(zhì)路線未來可期1.鋰價高企，鈉電池發(fā)展迎來新機遇1.1鈉電池由于其成本優(yōu)勢突出重圍，或?qū)⒊蔀殇囯姵氐挠行аa充鋰資源價格不斷上漲，成本優(yōu)勢驅(qū)動鈉電池產(chǎn)業(yè)化加速。隨著新能源車市場的快速興起和爆發(fā)，以碳酸鋰為代表的鋰電池材料價格持續(xù)上漲，目前電池級碳酸鋰的平均報價已升至50萬元/噸以上，遠高于兩年前4萬元/噸左右，鋰電池成本的居高不下推動了鈉電池產(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)貨價僅為2948元/噸，意味著鈉電池存在明顯的原材料成本優(yōu)勢，性價比較高。另一方面，鈉資源較鋰資源而言限制程度較低，我國鈉資源存量豐富，分布廣泛，可以支撐產(chǎn)業(yè)鏈大規(guī)模可持續(xù)發(fā)展，同時保障我國的能源安全。與鋰電池進行對比，鈉電池具有的優(yōu)勢是：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將在低速電動車、兩輪車、儲能等領(lǐng)域形成對鋰電池的有效補充和替代，以緩解鋰電池成本持續(xù)上漲給供應(yīng)鏈帶來的壓力。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。目前來看，無論是傳統(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行嵌脫的有效性下降。在選擇負(fù)極材料時，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、有機材料、金屬氧化物等技術(shù)路線。碳基材料來源廣泛、儲鈉能力強，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)的材料在儲鈉過程中體積膨脹嚴(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；有機材料在循環(huán)中容易出現(xiàn)極化問題，首次效率低，且有機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)勢均不明顯。碳基材料按照經(jīng)過高溫處理后是否會石墨化可以分成硬碳和軟碳，在經(jīng)過2800°C的高溫處理后不會石墨化的碳稱之為硬碳，軟碳是高溫處理后可以石墨化的碳。硬碳材料儲鈉活性位點多，比容量高，對比優(yōu)勢明顯。相較軟碳而言，硬碳內(nèi)部晶體排布孔隙較多，雜亂無序，存在多種類型的可逆儲鈉位點，儲鈉容量高。硬碳儲存鈉離子的位點主要包括：1）通過嵌入反應(yīng)儲鈉2）在閉孔內(nèi)形成原子團簇儲鈉3）在電解液表面通過電容型吸附儲鈉4）在缺陷位點通過贗電容方式儲鈉。而軟碳材料只能通過嵌入反應(yīng)儲鈉，因此硬碳具有更加豐富的儲鈉活性位點，理論容量高于石墨和軟碳材料。對于軟碳而言，可以通過造孔工藝增大容量，但是會進一步增加成本，抵消掉了原本在軟碳前驅(qū)體選擇上的成本優(yōu)勢。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，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，硬碳具有極強的商業(yè)化潛力。2.2負(fù)極是鈉電池的核心材料，國內(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)展亟待解決的問題。鈉電負(fù)極降本空間大，國內(nèi)廠商加速布局硬碳產(chǎn)能。目前進口的硬碳負(fù)極材料

（如日本可樂麗椰殼硬碳）價格高于20萬元/噸，開發(fā)低成本硬碳材料的需求極為迫切。從長期來看，隨著國內(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，遠低于人造石墨的價格，如生物質(zhì)原材料價格僅在數(shù)千元/噸；其次，成功選型并大規(guī)模量產(chǎn)之后，硬碳的制備工藝簡單，相對石墨而言能耗較低，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對于鈉電負(fù)極材料的需求。目前多家企業(yè)已進入中試、投產(chǎn)階段，硬碳規(guī)?；a(chǎn)之后有望進一步降本，深化鈉電池的成本優(yōu)勢。2.3硬碳前驅(qū)體工藝多路并行，生物質(zhì)路線未來可期硬碳前驅(qū)體原材料來源豐富，前驅(qū)體選擇和工藝技術(shù)積累將構(gòu)筑核心門檻。硬碳前驅(qū)體原材料的選擇性較多，選擇時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，需要綜合考量原料可獲得度、原料供應(yīng)量、儲存與運輸方便程度、純化過程是否存在難題等方面。同時也需要關(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、溫場域流場的一致性要求復(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；樹脂基前驅(qū)體主要采用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等原料；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)出類似的充放電曲線，但電化學(xué)性能差別較大。樹脂基是一種優(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。相對于生物質(zhì)與石油基，樹脂基前驅(qū)體的分子結(jié)構(gòu)相對簡單、可控，并且可以根據(jù)需要設(shè)計相關(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，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)勢明顯。但樹脂基前驅(qū)體價格高昂，量產(chǎn)成本壓力大。石油基前驅(qū)體成本低廉，原料易獲取，性價比優(yōu)勢明顯，但制備出的硬碳材料性能一般，且存在環(huán)境污染問題。瀝青在碳化過程中易于石墨化形成類石墨結(jié)構(gòu)，因此瀝青制備硬碳需要進行預(yù)處理。通常是利用交聯(lián)劑將瀝青進行交聯(lián)，改變其微觀結(jié)構(gòu)，在熱解碳化過程中阻礙石墨微晶的長大，進行固相碳化過程，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，即利用氧化劑對瀝青進行預(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)相對雜亂的硬碳材料。瀝青基制備出的硬碳材料性價比優(yōu)勢明顯，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環(huán)境的破壞。生物質(zhì)路線兼具高性能與低成本優(yōu)勢，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)極材料可通過熱解大多數(shù)碳前驅(qū)體制得。原料來源廣泛，綠色環(huán)保，大部分是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的副產(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特的微觀結(jié)構(gòu)，通過碳化植物生物質(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，為鈉離子的存儲提供了活性位點，提升儲鈉容量，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行熱分解，是制備硬碳材料的一種簡單方法；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，通過高溫反應(yīng)來制備硬碳。另外還有模板法，得到不同結(jié)構(gòu)類型的碳材料，如碳納米片、層狀多孔碳塊和硬碳微球等。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不同前驅(qū)體進行加工。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不斷攀升。因此，未來各廠商將不斷推進技術(shù)升級，發(fā)揮各自的優(yōu)勢尋找性價比更加優(yōu)異的原材料。目前新老廠商對于硬碳負(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。當(dāng)前硬碳市場從無到有，技術(shù)研發(fā)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)化進展將是各公司決速的關(guān)鍵。日本可樂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，團隊技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢明顯；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年起便開始陸續(xù)申請硬碳制備領(lǐng)域?qū)＠皇ト瘓F自主研發(fā)生物質(zhì)秸稈精煉技術(shù)，依托秸稈項目副產(chǎn)的生物碳作為原料，進入硬碳制備領(lǐng)域具有明顯成本優(yōu)勢；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)化進程正在分步實施；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)推進硬碳產(chǎn)品的制備。國內(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)域充分布局專利，另外，鈉電與鋰電產(chǎn)業(yè)高度相似，得益于國內(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)計到2025年，國內(nèi)鈉電池硬碳負(fù)極需求量達到76560噸，對應(yīng)市場空間有望達到68.9億元。作為鋰電池的有效補充，鈉電產(chǎn)業(yè)有著豐富的降本空間，硬碳負(fù)極有望實現(xiàn)廣泛應(yīng)用?！吨袊c離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2022年）》中認(rèn)為，在綜合對比分析了鉛酸電池、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車、二輪車、儲能和啟停等應(yīng)用場景呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)EVTank測算，在100%滲透的情況下，理論上鈉離子電池在2026年的市場空間可達到369.5GWh，其理論市場規(guī)?；?qū)⑦_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噸硬碳測算，到2025年預(yù)計硬碳負(fù)極材料的需求將達到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：國內(nèi)首家量產(chǎn)硬碳企業(yè)，技術(shù)優(yōu)勢明顯聚焦硬碳材料，具備強大的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力。佰思格是一家由鋰電行業(yè)資深專家、博士團隊于2018年創(chuàng)立的國家級高新技術(shù)企業(yè)。主營產(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、超長壽命、超高安全及優(yōu)異的低溫特性。公司是國內(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項知識產(chǎn)權(quán)、17項發(fā)明專利，也是我國首個發(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，且售價僅為進口產(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)品售價達20萬元/噸以上，而佰思格的售價僅為6萬元/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)計在2023-2024年發(fā)布新產(chǎn)品NHC360，比容量可以達到360-380mAh/g。佰思格硬碳產(chǎn)品在壓實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，達晨A輪投資，恒信華業(yè)、雄韜股份

A+輪投資，為公司進一步高效研發(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)，未來將按規(guī)劃擴大產(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，預(yù)計2023年初啟動建設(shè)。公司計劃到2023H1將產(chǎn)能擴大至1萬噸左右，2025年進一步把產(chǎn)能擴大至5萬噸，對應(yīng)電池產(chǎn)能20-30GWh。3.2

杉杉股份：以生物質(zhì)、樹脂基路線為主，廣泛布局專利公司負(fù)極材料盈利能力強且表現(xiàn)穩(wěn)健，研發(fā)投入呈逐年上升趨勢。杉杉股份是國內(nèi)的負(fù)極材料龍頭，成立于1992年，1999年公司進軍鋰電負(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年杉杉股份營業(yè)收入為206.99億元，同比增長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。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年受營業(yè)收入的影響，杉杉股份研發(fā)投入增長較快，大幅上漲至7.16億元。隨著研發(fā)投入的增長，為硬碳負(fù)極材料的研究提供有力支持，硬碳產(chǎn)品有望迎來規(guī)模放量。杉杉股份在硅基負(fù)極項目上領(lǐng)跑行業(yè)，推動硅基負(fù)極產(chǎn)品不斷升級。目前杉杉硅基材料已經(jīng)形成多代產(chǎn)品，并打入全球電動工具龍頭材料體系，未來供貨量將持續(xù)提升，新型硅碳材料也在合作開發(fā)中。隨著寧波硅基4萬噸一體化基地的落地投產(chǎn)，杉杉在硅基領(lǐng)域的優(yōu)勢進一步夯實，有望成為硅基負(fù)極材料龍頭。為加快國產(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，公司在不斷夯實鋰電負(fù)極的規(guī)模優(yōu)勢和技術(shù)領(lǐng)先基礎(chǔ)上，同時也在行業(yè)內(nèi)率先發(fā)力鈉電負(fù)極。公司自2012年以來不斷完善專利布局，目前已擁有硬碳及鈉電池相關(guān)專利逾40項，授權(quán)發(fā)明14項，專利數(shù)量在國內(nèi)領(lǐng)先。通過持續(xù)投入高額研發(fā)費用，匹配專業(yè)研發(fā)人才，定制專有設(shè)備，杉杉打造了硬碳核心研發(fā)平臺，具備強大的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力。公司在硬碳負(fù)極項目上具有先發(fā)優(yōu)勢，性能優(yōu)異，2023年量產(chǎn)規(guī)模將達千噸級。在硬碳前驅(qū)體原材料選擇方面，公司多方位布局，原材料來源廣泛，以生物質(zhì)、樹脂基路線為主。同時，杉杉股份專注工序簡潔及品質(zhì)提升，擁有獨特的硬碳技術(shù)工藝，通過精準(zhǔn)調(diào)控材料的微孔結(jié)構(gòu)，提高材料有效容量指標(biāo)。同時依靠交聯(lián)工藝調(diào)控技術(shù)，提高硬碳材料性價比，實現(xiàn)產(chǎn)品競爭力大幅領(lǐng)先。目前最新研發(fā)的硬碳產(chǎn)品容量已達350mAh/g，并且可以根據(jù)客戶需求迅速上量，預(yù)計2023年量產(chǎn)規(guī)模至千噸級，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，已實現(xiàn)批量銷售。公司自主研發(fā)的硬炭材料率先實現(xiàn)自有化、產(chǎn)業(yè)化，達到噸級銷量。憑借高壓實密度、高容量的優(yōu)勢，獲得國內(nèi)頭部電芯客戶認(rèn)證，同步送樣海外客戶。未來兩年，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：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業(yè)務(wù)協(xié)同優(yōu)勢明顯。圣泉集團是以合成樹脂及復(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)、銷售為主營業(yè)務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，其中酚醛樹脂、呋喃樹脂產(chǎn)銷量規(guī)模位居國內(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)、合成樹脂(呋喃樹脂、酚醛樹脂、冷芯盒樹脂、環(huán)氧樹脂等)、復(fù)合材料(酚醛樹脂泡沫板、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)勢協(xié)同進行技術(shù)研發(fā)和市場拓展。布局年產(chǎn)10萬噸生物質(zhì)硬碳負(fù)極項目，打造生物質(zhì)精煉一體化產(chǎn)業(yè)集群。該項目以濟南基地30萬噸生物質(zhì)秸稈與大慶綠色技術(shù)有限公司的12萬噸硬碳前驅(qū)體生物質(zhì)為原料，建成后，將形成10萬噸/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，有望提升產(chǎn)品競爭力，打開長期成長空間。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，進行樹脂化，形成生物基樹脂，再加工成優(yōu)質(zhì)生物炭。進一步地，該生物碳經(jīng)過煅燒等工序處理，即可獲得電化學(xué)性能和壓實密度較為理想的優(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)體是樹脂化的生物質(zhì)，即公司所制備的“生物炭”，生物炭中無定形碳的含量在40%-45%，而酚醛樹脂的含碳量是30-40%，木材的含碳量大概只有20%，因此優(yōu)勢明顯。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。圣泉不只銷售硬碳，同時也將生物炭作為前驅(qū)體銷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)勢幫助公司實現(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。目前圣泉集團硬碳出貨量已達百公斤級，生物炭出貨更多。預(yù)計到2023年3月，大慶工廠滿產(chǎn)，公司計劃在2023H1建設(shè)1萬噸產(chǎn)量的硬碳裝置。據(jù)悉，公司目前也在研究如何進行酚醛樹脂和生物炭的摻雜，以進一步提升硬碳性能。對產(chǎn)品性能的期待將不斷推動技術(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)極擴張活性炭主業(yè)，拓展硅、碳產(chǎn)業(yè)，積極布局儲能行業(yè)。自1999年成立以來，元力股份深耕活性炭行業(yè)，已成為國內(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、超級電容、空氣凈化、揮發(fā)性有機物（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，銷量114,063噸，營業(yè)收入10.49億元，同比增長21%。公司正穩(wěn)步擴張活性炭主業(yè)，通過實施“年產(chǎn)6.5萬噸南平工業(yè)園區(qū)活性炭募投項目”和“年產(chǎn)10萬噸環(huán)保用活性炭可轉(zhuǎn)債項目”

陸續(xù)擴大產(chǎn)能，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，將競爭優(yōu)勢規(guī)?；D(zhuǎn)化、擴大。在鞏固活性炭領(lǐng)域龍頭地位的同時，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硅酸鈉的生產(chǎn)與銷售，生產(chǎn)的硅酸鈉絕大部分用于生產(chǎn)沉淀法白炭黑。2021年，硅膠硅酸鈉營業(yè)收入4億元，同比增長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日列入公司合并報表，負(fù)責(zé)公司硅膠業(yè)務(wù)的開展，2021年硅膠營業(yè)收入已達到1.36億元。另一方面，公司通過