固態(tài)/鈉電產業(yè)化前夜 杉杉科技硬碳負極“破局”

摘要

今年以來，杉杉科技硬碳負極產品市場需求在鈉電、鋰電、固態(tài)、超級電容等領域持續(xù)放量。

為滿足更高能量密度、更快充電速度、更長循環(huán)壽命和更高安全性的電池需求，新一代負極材料的產業(yè)化進程備受關注。

作為下一代負極材料之一，硬碳相比于石墨具備高安全、高倍率、低能耗、低膨脹、長循環(huán)、低溫性能優(yōu)越等獨特優(yōu)勢，不僅是鈉電負極公認的最佳解決方案，在鋰電、固態(tài)電池、超級電容等領域也有極大的“用武之地”。

近年來，硬碳產業(yè)化關注度持續(xù)升溫的一大原因，與固態(tài)電池和鈉電池的產業(yè)化速度加快息息相關。

固態(tài)電池方面，數(shù)據(jù)顯示，今年1-8月，國內固態(tài)電池裝機約2.68GWh，占比突破動力電池總裝機的1%。

作為全固態(tài)電池的過渡路線，固態(tài)電池已成為眾多車企的選擇。大量整車企業(yè)已實現(xiàn)或即將實現(xiàn)固態(tài)電池的量產裝車。業(yè)界也普遍認為，逐漸從固態(tài)電池過渡到全固態(tài)電池仍是動力電池的研究方向。

高工產研鋰電研究所（GGII）預測數(shù)據(jù)，2024年將是固態(tài)電池產業(yè)發(fā)展的一個重要節(jié)點，年內有望實現(xiàn)固態(tài)電池的大規(guī)模裝載應用，預計全年裝機總量將歷史性地突破5GWh大關。

從配套的負極材料來看，目前部分企業(yè)將硬碳與石墨類負極材料摻混使用，以更好地發(fā)揮全固態(tài)電池高能量密度、長循環(huán)、寬溫度、快充的優(yōu)勢性能。

鈉離子電池（簡稱鈉電）方面，受碳酸鋰價格下探影響，鈉電在動力電池領域產業(yè)化受阻，但是在兩輪車、電動叉車、啟停電源以及儲能等領域，鈉電在訂單、商業(yè)化方面仍在不斷突破，產業(yè)化升溫跡象依舊明顯。

以某鈉電頭部企業(yè)為例，其近期成功斬獲國內某著名輕型動力電池銷售企業(yè)大單，合同總額近4000萬元。今年以來，該企業(yè)已向兩輪、城市清潔、換電、儲能等多個應用場景的客戶成功出貨，并逐步進入至連續(xù)量產狀態(tài)。

同時，今年國內多地投運的新型儲能系統(tǒng)也陸續(xù)出現(xiàn)鈉電的身影，包括大唐湖北100MW/200MWh鈉離子新型儲能電站、廣州發(fā)展洪湖市經(jīng)開區(qū)100MW/200MWh鈉電儲能電站等。

硬碳規(guī)模化量產是業(yè)內公認的制約鈉電池產業(yè)化的關鍵環(huán)節(jié)。硬碳原料雖然來源廣泛，但材料一致性差；在量產方面，雖然生物質基硬碳生產工藝難度小，但合適前驅體的篩選和穩(wěn)定批量供應是行業(yè)亟待解決的難點卡點。

行業(yè)預計，至2026年，鈉電硬碳負極的需求將增長至21.44萬噸。疊加固態(tài)電池產業(yè)化升溫，硬碳負極市場空間將持續(xù)擴大。解決硬碳負極原料來源及技術工藝問題，實現(xiàn)硬碳負極大規(guī)模產業(yè)化勢在必行。

高工鋰電注意到，杉杉科技已率先量產負極硬碳，其開發(fā)出的高容量、高首效的硬碳材料，解決了市場上硬碳負極材料量產難、容量低的固有難題，性能處于全球領先地位，在產業(yè)化進程上，其自主設計的千噸級硬碳產線已建成投產，并實現(xiàn)了在鈉電、鋰電（含固態(tài)電池）和超級電容領域的批量應用。

率先打破硬碳負極量產掣肘?

與石墨相比，硬碳構效關系復雜，產品指標嚴苛，工程化難度更大，需要企業(yè)具備極深的技術積累和極高的工程化能力。

目前，行業(yè)內能夠規(guī)模化量產供應高容量、高壓實、低成本硬碳負極產品的企業(yè)，仍屈指可數(shù)。

作為國內負極材料龍頭，杉杉科技在新型負極材料研究開發(fā)方面一直處于領先地位，不僅率先實現(xiàn)了能量密度大幅度提升，開發(fā)建設了量產線，在產業(yè)化應用推進上也處于行業(yè)領先位置。

資料顯示，杉杉科技硬碳材料的專利數(shù)量在國內遙遙領先。截止目前，其擁有的硬碳負極相關發(fā)明專利40余件，其中過半專利已獲授權。且硬碳專利內容涵蓋廣，針對市場需求鋰電、鈉電負極材料及材料表面改性等均有相應專利支撐。

早在2022年，杉杉科技憑借多年在鋰電負極材料的研發(fā)經(jīng)驗和技術積累，率先實現(xiàn)了硬碳材料自有化、產業(yè)化，產品具備高壓實密度、高容量等優(yōu)勢，性能達到行業(yè)領先水平。同年，杉杉科技實現(xiàn)了海內外客戶的送樣驗證，并在國內客戶實現(xiàn)噸級銷售，應用于鈉電小動力市場。

2023年，杉杉科技硬碳負極產品憑借在容量、高溫和加工工藝等性能方面的持續(xù)突破，在鈉電領域之外，產品在鋰電和固態(tài)電池領域，也率先開始批量應用。

今年以來，杉杉科技硬碳負極產品市場需求在鈉電、鋰電、固態(tài)、超級電容等領域持續(xù)放量。

產業(yè)化應用邊界持續(xù)拓寬

當前，硬碳主流原料有生物質（果殼、淀粉等）、有機聚合物（樹脂、纖維素等）、化石燃料（煤炭、瀝青等）等，存在不同的技術路線，產業(yè)化難點不盡相同，也更加考驗企業(yè)的技術內功與戰(zhàn)略部署。

就優(yōu)缺點而言，生物質的優(yōu)點是環(huán)境友好、成本低廉以及資源豐富，但缺點是雜質種類和含量差異較大，一致性差；有機聚合物優(yōu)點是成分可控，原料純度高，工藝簡單，容量高，但缺點是成本高昂；化石燃料的優(yōu)點是資源豐富，壓實高，成本低，但缺點是克容量和首效偏低，前驅體預處理技術壁壘高等。

技術決定指標和成本。

高工鋰電獲悉，杉杉科技根據(jù)對不同炭源的優(yōu)缺點，采取多技術路線并舉，以適配不同的應用場景要求。同時，杉杉科技專注工序簡化，擁有獨特的硬碳技術工藝，通過精準調控材料的微孔結構，提高材料有效容量；依靠交聯(lián)工藝調控技術，提高硬碳材料性價比，產品競爭力大幅領先。

在鋰電市場及非全固態(tài)電池市場，杉杉科技硬碳采用有機聚合物技術路線，通過改善材料的快充、循環(huán)、低溫、降低膨脹等性能、已開發(fā)出0.8V以下、克容量350mAh/g以上小粒徑高容量硬碳產品。

在鈉電市場，采用生物質、樹脂、瀝青基等原料，通過先進分布式結構控制技術，形成快充型-高容量型-高能量型三類鈉電硬碳產品，產品克容量均在350mAh/g以上，且成本低廉，可應用于儲能、低速動力等領域。

在超級電容市場，通過孔結構調控、表面工程優(yōu)化、雜原子摻雜等技術，杉杉科技也開發(fā)出大倍率、長循環(huán)的硬碳產品，在超級電容領域實現(xiàn)批量應用。

高工鋰電分析認為，杉杉科技已具備適合大規(guī)模生產的硬碳材料制備技術，可滿足不同市場對高性能硬碳電池負極材料需求。隨著固態(tài)電池、鈉電產業(yè)化持續(xù)升溫，杉杉科技硬碳負極材料的產業(yè)化應用規(guī)模有望持續(xù)放大。