钠电硬碳负极成为发展关键

2022-11-24 19:35:17   来源: CBC金属网    

光大证券发布研究报告称,钠电行业进入0-1阶段,硬碳负极的研发攻关成为决速关键,在钠电硬碳负极产品研发和量产进度较快的厂商,最有望受益于钠电0-1带来的需求弹性。

硬碳负极成为首选支持钠电快充过放。


(相关资料图)

相较于锂离子电池,钠离子原子半径较锂离子大35%以上,锂离子电池中主流的石墨负极无法满足钠离子电池负极的要求,而软碳材料储钠容量不足,因此钠电池主流使用的是硬碳负极。硬碳材料储钠位置和形式多样,理论容量可达350-400mAh/g。另外,硬碳材料使得负极能够更好地实现快充、解决了过放电的安全问题,打开了钠电池应用的广度。

成本结构上重要性提升、前驱体降本空间大、来源、工艺的研发难度大,硬碳负极成为钠电产业化的决速关键。

钠电负极成本占比大幅提升至16%,比起锂电负极成本占比翻倍。22年9月,日本可乐丽椰壳硬碳价格约为20万元/吨,低端人造石墨负极价格约为3万元/吨,进口硬碳材料成本较高且降本空间巨大,硬碳的重要性不言而喻。通过替代廉价、适合大规模量产的前驱体能大大降低成本,但考虑到硬碳收率较低,该行预计2025年硬碳负极成本降至与石墨负极相当。

硬碳前驱体路线多样,供应与成本是核心考量。

生物质前驱体工艺难度小,在钠电0-1阶段,椰子壳等生物质硬碳由于其性能优异,产业化速度较快。但当行业进入成长放量阶段,难以保障原材料供应链的稳定性、低成本和一致性将成为掣肘。沥青基/树脂基等硬碳目前生产工艺难度较大,性能也较差,但其原材料供应广泛、成本低廉,随着前驱体研发技术突破以及其他材料修饰技术的应用,生物质多糖、树脂基、沥青基以及无烟煤等材料有望后来居上。根据应用领域的需求痛点不同,未来硬碳路线或呈现百花齐放格局。

供应链成熟度限制修饰技术应用,预钠化是挖潜重点。

硬碳前驱体的调控、改性、掺杂、包覆是当前负极厂商首要解决的产业化问题;电解液调控可提高硬碳材料的电化学性能,需产业链合作研发,也有望较快产业化。预钠化与预锂化技术的策略与手段基本相似,对硬碳负极的性能提升较为显著。但考虑到补锂技术的应用要慢于锂电技术整体发展节奏,且现有的补钠技术还不成熟,工艺复杂且成本高,技术壁垒较高,因此产业化周期可能较长。

从专利和产品来看,生物质硬碳成为新老厂商当前布局的重点。

比容量方面,生物质、树脂、石墨烯较高,处于300mAh/g以上,无烟煤和沥青基比容量较低。首效方面,生物质较为领先,沥青、无烟煤首效较低。循环寿命方面,优异的生物质硬碳负极能达到3000次以上,足以满足动力及部分储能领域的应用需求。

关键词: 锂离子电池 其他材料

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