头豹：2023年钠离子电池硬碳负极材料行业概览-钠离子电池产业化

报告要点速览 本篇报告主要关注以下问题：1.硬碳材料产业链如何？ 2.硬碳材料市场需求是怎样的？ 3.硬碳材料行业竞争格局？ 观点提炼 1.硬碳材料产业链如何？ 硬碳负极材料上游主要为原材料，包括生物质基、合成聚合物和化石燃料基前驱体，前驱体决定硬碳的最终性能；中游主要为硬碳制造商；下游为钠离子电池制造商，目前层状氧化物为主流技术路线。其中上游生物质基和无烟煤基成本优势突出，树脂基成本较为高昂；生物质基的盈利能力较突出，是未来硬碳前驱体主要方向，而能够维持较高毛利的核心壁垒在于批量且稳定生产和保持先进的工艺水平 2.硬碳材料市场需求是怎样的？ 首先在储能和电动两轮车领域应用为主，2025年将在A00级乘用车中大量投入；预计2027年中国钠离子需求达82.8GWh，2023-2027年CAGR高达80.9%。硬碳材料作为钠离子电池首选负极材料，其需求随钠离子电池市场需求而呈上升态势，预计到2027年硬碳材料市场需求107,649.4吨，复合增长率为74.6%。 3.硬碳材料行业竞争格局是怎样的？ 硬碳材料行业壁垒较高，其市场集中度高；硬碳厂商主要分为负极厂商、一体化厂商和跨界参与厂商，其中可乐丽、佰思格和贝特瑞已实现硬碳量产，多家负极厂商预计2023年实现量产硬碳目标。跨界厂商中圣泉集团表现突出，拥有生物质基秸秆技术路线实现量产优势；总体来看，日本可乐丽在硬碳市场中位于前列，而中国硬碳材料厂商产能进展仍有待推进，未来传统负极厂商将迎来新契机。 行业概览| 2023/01 钠离子电池行业 精华摘要 硬碳负极材料上游主要为原材料，包括生物质基、合成聚合物和化石燃料基前驱体，前驱体决定硬碳的最终性能；中游主要为硬碳制造商；下游为钠离子电池制造商，目前层状氧化物为主流技术路线 硬碳负极材料产业链图谱 上游：硬碳原材料 再生棉 樱花瓣 海带 椰壳 甲壳胺 蛋壳膜 生物质基前驱体 核桃壳 木质素 柚皮 橡树 动植物组织 软木 甲醛凝胶 聚乙烯 聚丙烯腈 聚丙烯酸钠 甲醛树脂 合成聚合物前驱体 聚苯胺纳米线 聚苯胺颗粒 聚氯乙烯 聚苯胺空心纳米纤维 生物质基和无烟煤基成本优势突出，树脂基成本较高昂；生物质基的盈利能力较突出，是未来硬碳前驱体主要方向，而能够维持较高毛利的核心壁垒在于批量且稳定生产和保持先进的工艺水平 中间相沥青 碳酸钙 沥青混纺纤维 木质素 混合初级沥青 化石燃料基前驱体 煤焦油沥青 沥青酚醛树脂 氯化钾 石油沥青 初级沥青 中游：硬碳负极材料制造商 中国硬碳材料市场需求，2023-2027年预测 107,649. 单位：[吨] 84,330.5 硬碳负极材料制造商 60,124.4 34,784.1 11,586.0 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 从龙头硬碳材料生产商的制备工艺来看，硬碳生产工艺主要包括粉碎、碳化、纯化、活化等过程，生物前驱体还需要酸洗等步骤，树脂则需要与乙醇混合；在生产工艺中，温度控制以及前驱体的选择对于产品极其重要，决定硬碳的最终性能 日本可乐丽开发的硬碳负极工艺较繁琐，采用椰壳作为原料，经过碳化、破碎、碱渍、热处理纯化和CVD处理，其中CVD处理工艺难度较高。中国企业中，佰思格硬碳采用淀粉等生物质材料作为原料，通过改性处理、裂解缩聚、碳化和表面改性等步骤，可以得到满足快充性能钠离子硬碳材料，相比较日企更简单，成本更低廉 下游：钠离子电池制造商 层状氧化物路线 聚阴离子路线 普鲁士蓝路线 层状氧化物路线量产难度较低，综合性能较强，是目前主流技术 硬碳生产工艺主要包括粉碎、碳化、纯化和活化等过程，生物前驱体还需要酸洗等步骤，树脂则需要与乙醇混合；在生产工艺中，温度控制以及前驱体的选择对于产品极其重要，决定硬碳的最终性能 硬碳制造商工艺对比 日本可乐丽 快充材料 快充材料 沥青前驱体 预氧化沥青 硬碳负极材料 从龙头硬碳材料生产商的制备工艺来看，硬碳生产工艺主要包括粉碎、碳化、纯化、活化等过程，生物前驱体还需要酸洗等步骤，树脂则需要与乙醇混合；在生产工艺中，温度控制以及前驱体的选择对于产品极其重要，决定硬碳的最终性能 日本可乐丽开发的硬碳负极工艺较繁琐，采用椰壳作为原料，经过碳化、破碎、碱渍、热处理纯化和CVD处理，其中CVD处理工艺难度较高。中国企业中，佰思格硬碳采用淀粉等生物质材料作为原料，通过改性处理、裂解缩聚、碳化和表面改性等步骤，可以得到满足快充性能钠离子硬碳材料，相比较日企更简单，成本更低廉 完整版登录www.leadleo.com 中国首届钠离子电池产业链与标准发展论坛表示，钠离子电池预计在2023年开启产业化元年，首先在储能和电动两轮车领域应用为主，2025年将在A00级乘用车中大量投入。钠离子电池成本优势明显，大规模商业化在即 中国企业纷纷布局钠离子电池，产业化逐步形成；包括宁德时代钠离子电池研发预计2023年实现产业化；华阳股份与中科海纳合作，打造全产业链模式实现钠离子电池规模化。此外，从政策层面国家各部委以及地方政府出台多项政策鼓励多种储能技术并行发展，并开始推动钠离子商业化，各项细节逐步完善 硬碳材料行业壁垒较高，其市场集中度高；硬碳厂商主要分为负极厂商、一体化厂商和跨界参与厂商，其中可乐丽、佰思格和贝特瑞已实现硬碳量产，多家负极厂商预计2023年实现量产硬碳目标 负极材料厂商的硬碳产业布局对比 企业 技术路线 产业现状与布局 已实现量产，产能2,000吨/年 生物质：椰壳 可乐丽 已实现量产，现产能2,000吨/年，预计2023年实现5,000吨/年，2024年达万吨以上；产品成本仅为进口产品的1/2 生物质：淀粉、蔗糖、椰壳 佰思格 生物质：椰壳、原料花粉、稻谷壳、核桃壳、甘蔗、化石燃料：沥青 已实现量产，目前在建设阶段，现有产能400吨/年，预计2023年实现千吨级量产 贝特瑞 生物质：淀粉、花生壳、椰壳化石燃料：沥青 中试阶段，已批量出货，预计2023年产能达千吨级 杉杉股份 树脂基：酚醛树脂 生物质：软木 翔丰华 化石燃料：高温沥青 小试阶段，已布局硬碳材料多方向专利 中科电气 生物质：蔗糖、淀粉 小试阶段，拥有硬碳负极多项产能，有研发基础和技术储备 比亚迪 树脂基：酚醛树脂 小试阶段，有产品 一体化厂商的硬碳产业布局对比 技术路线：化石燃料（无烟煤基软碳） 已实现量产，现有产能2,000吨/年，与中科海纳合作，2023年预计实现千吨级硬碳并已投产 华阳股份 一体化硬碳厂商 技术路线：化石燃料（无烟煤基软碳） 中科海纳 与三峡能源和华阳股份合作，预计2023年实现千吨级硬碳产能 技术路线：生物质（椰壳） 传艺科技 目前配套200MWh，4万吨负极材料在建，预计2023年实现量产 跨界厂商中圣泉集团表现突出，拥有生物质基秸秆技术路线实现量产优势；总体来看，日本可乐丽在硬碳市场中位于前列，而中国硬碳材料厂商产能进展仍有待推进，未来传统负极厂商将迎来新契机 跨界参与厂商的硬碳产业布局对比 技术路线：生物质（椰壳、毛竹）；化石燃料（木沥青、石油焦）目前处于实验开发阶段，送样交流，预计2023年实现千吨级产能 元力股份 跨界参与者 技术路线：生物质（秸秆、小麦秸、芦苇） 目前处于实验开发阶段，大庆基地50万吨秸秆生产15-16万吨生物碳，2022年试生产4,500吨，预计2023年产能达5,000吨/年 圣泉集团 头部硬碳厂商预估产能情况，2023年 单位：吨佰思格 5,000价格：6-8万元/吨 可乐丽 2,000 价格：20万元/吨 圣泉集团 5,000 价格：8万元/吨 贝特瑞 1,500 华阳股份 2,000 元力股份 1,000 杉杉股份 1,000 硬碳材料最早布局企业主要为日本企业，其中代表企业为可乐丽和吴羽化学；而中国厂商中贝特瑞和杉杉股份较早在硬碳相关技术布局。目前日本可乐丽硬碳价格为20万元/吨，由于钠离子电池实现量产的降本需求，需推进硬碳材料的国产化。传统锂电负极厂商纷纷布局硬碳材料，多数产品未达到量产，仅处于试验阶段杉杉股份、贝特瑞、翔丰华均有硬碳材料的技术布局，其中贝特瑞和杉杉股份硬碳产品布局相对较快。总体来看，中国传统锂电负极材料厂商硬碳发展较慢，这主要是由于钠离子电池仍处于发展初期，各厂商处于观望阶段，在钠离子电池实现产业化后，传统锂电负极厂商将迎来新契机 从中国非上市负极厂商来看，佰思格发展最快，佰思格在2020年量产硬碳材料，并且能量密度达290-300MWh/g；对比日本可乐丽的20万元/吨，佰思格对标硬碳产品仅是其价格1/2不到。目前中国佰思格、贝特瑞拥有量产能力，正在推进生物质基硬碳国产化；杉杉股份、中科电气、翔丰华等传统锂电负极龙头企业也纷纷布局硬碳负极路线；而跨界新参与者圣泉集团布局生物质基（秸秆）实现量产