钠离子电池正极材料多样，各有优势与不足。目前研究的钠离子电池正极材料 主要分为层状氧化物、普鲁士蓝类、隧道型氧化物和聚阴离子型化合物等。层状氧 化物因制备方法简单、技术转化容易、能量密度高、可逆比容量高、倍率性能高和 具有可逆的钠离子脱/嵌能力而成为钠离子电池首选的正极材料。但是层状氧化物 也存在容易吸水或者与水-氧气（或二氧化碳）发生反应进而影响结构的稳定性和 电化学性能的问题，因此层状氧化物不能长期存放在空气中，这对电池的生产和后 续保存提出了较高的要求。普鲁士蓝类化合物作为钠离子电池的正极材料，具备能 量密度高、可逆比容量高和工作电压可调节等优点，但是其较低的导电性能和库伦 效率制约了其进一步发展，后续可能通过掺杂碳纳米管等方式来改善其导电性能。 隧道型氧化物其晶体结构中具有独特的“S”型通道，使得在充放电循环过程中结构 保持稳定，因此其循环性能和倍率性能较好。但是其缺点是首周充电容量较低，导 致实际可用的容量较少，而且其工作电压较低，限制了应用范围。聚合阴离子化合 物作为钠离子电池正极材料主要优点为稳定性好、循环性能好和工作电压高，其缺 点主要为可逆比容量低和部分材料含有有毒元素，而且聚合阴离子化合物合成方法 复杂，同时为提高其电导率往往需要采取碳包覆等手段，材料改性要求较高。

目前正极材料路线多样，采用层状氧化物的有宁德时代、中科海钠、钠创新能源、传艺科技、立方新能源；采用聚阴离子氧化物路线的有众钠能源、鹏辉能源、山东章鼓；采用普鲁士蓝/白材料路线的有宁德时代、星空钠电、贲安能源等。钠创新能源同时也在建设聚阴离子量产线，以及研发普鲁士蓝/白体系。从负极材料选取来看，主要电池企业大多选取硬碳材料。

硬碳负极的物理化学特性

3 普鲁士蓝类化合物：性价比高，结晶水问题是 关键

优势：钠离子电池产业化后原材料成本更低

杉杉硬碳研发始于2016年，软/硬碳路线均有涉及。杉杉科技自主开发的硬碳材料 表18：杉杉软/硬碳产品理化指标实现自有化、产业化。原材料来源广泛，专注工序简化；通过精准调控材料的微 孔结构，提高材料有效容量指标；依靠交联工艺调控技术，提高硬碳材料性价比， 凭借高压实密度、容量明显领先的优势达到行业领先水平。 据公司21年年报显示，2021年在钠离子电池方向也已向相关电池企业进行了百公 斤级的供货。公司于2017年开始软碳的研发工作，2020年开始面向国内大型电池 厂家批量供货，目前正在进行掺混石墨方面研究，提高低温和倍率性能，降本增 效。

佰思格：国内硬碳负极领军企业

由于普鲁士蓝类正极材料与电解液在充放电过程中通常会发生界面副反应，尤 其是在高电压下界面反应更加剧烈，这将导致材料的电化学性能急剧下降。目前通 常采用包覆技术对普鲁士类正极材料颗粒进行保护，防止正极材料和电解液直接接 触，主要采用的包覆材料包括导电聚合物和无机氧化物等。研究表明，对普鲁士蓝 类材料进行表界面包覆修饰能明显抑制界面副反应和过渡金属离子溶解，能显著改 善电极材料的循环稳定性和倍率性能，但需要保证操作过程的温度和时间，在较好 的包覆正极材料的同时要保证普鲁士蓝类材料中的 Fe2+不被氧化。

第一章 硬碳负极基本介绍

硬碳又称“非石墨化碳”，通常是难以被石墨化的碳材料的统称。硬碳由扭曲的石墨烯片堆积而成，即使在高于3000℃的温度下，这些堆叠的石墨烯片也很难完全展开或压平而进一步形成石墨。Jeff Dahn等人提出的“纸牌屋”模型是第一个也是最早被广泛接受的硬碳结构模型，该模型指出硬碳中存在小而弯曲的石墨烯片平行堆叠的短程有序微区，堆叠层数一般在2～6层，横向尺寸在4纳米左右，材料呈现长程无序排列，不同取向的微区之间形成了丰富的纳米孔道。值得关注的是，硬碳的石墨片层间距通常在0.37～0.40纳米之间，远比石墨的0.335纳米大，因此硬碳对于比锂离子半径更大的钠粒子，拥有更强的存储能力和更高的储钠容量。

第二章 硬碳负极制造工艺及技术路线

椰壳类生物质材料是最早被产业化的硬碳前驱体之一，这类材料在自然界中广泛存在，且杂质较少，自身强度比较高，可以为硬碳产品带来稳定的结构，但国内目前满足生产硬碳负极的椰壳原料供应不足，需要依赖进口。 淀粉等多糖生物质材料原料较为广泛，价格低廉，且能够被自然降解，环保方面占有优势，目前主要问题在于工艺成本较高，需要额外添加交联剂等添加剂或加氢改性。酚醛树脂类前驱体所得到的硬碳产品均一度较好，纯度也较高，产品一般呈球形颗粒，且因为原料可控，工艺的设计性较强，但缺点是成本较高。沥青基材料的来源非常广泛，且价格低廉，煤系沥青和油系沥青均可使用，但不足之处在于沥青里的挥发分较多，需要额外的尾气处理，增加成本支出，且目前工艺尚不成熟，产品的容量较低。

考虑售价，我们预估生物质基硬碳负极售价为3-4.5万元，吨毛利估计在1.75万元，预估毛利率约为47%，盈利能力较为突出，是未来硬碳前驱体主要方向。而能够维持较高毛利率的核心壁垒在于批量稳定的生物质原料来源和先进的工艺水平。

第三章 硬碳负极行业进展

钠电池的降本空间主要源自于：1）主材的量产化，2）负极集流体方面用铝箔替代铜箔； 假设未来碳酸锂价格稳态为20万元/吨价格，我们预计磷酸铁锂电芯成本为0.46元/wh；若碳酸锂价格降至10万元/吨，我们预计磷酸铁锂电芯成本为0.39元/wh。钠离子层状氧化物路线，假设量产后正极材料6万元/吨，负极材料4.5万元/吨，电解液4万元/吨，我们预计电芯成本为0.35元/wh，较磷酸铁锂稳态成本下降约24%； 钠离子普鲁士蓝路线，假设量产后正极材料3万元/吨，负极材料4.5万元/吨，电解液4万元/吨，我们预计电芯成本为0.27元/wh，较磷酸铁锂稳态成本下降约40%；

贝特瑞为负极龙头企业，目前在北交所市值排列第一。主营产品为锂离子电池 正负极材料，其负极材料出货量连续9年位列全球第一。成立22年来，贝特瑞研 发成果卓著，共获得授权专利权286项；业内影响力较大，主导及参与制定新能 源、新材料相关的国家/国际标准19项。 公司于2009年就开始布局硬碳材料相关技术。公司硬碳研发团队中绝大部分为 海内外名校的博士，具有十几年的研究和产业化经验，为钠离子电池提供一体 化的负极解决方案。团队已完成十几篇的原创核心技术布局，涵盖硬碳基础研 究及生产加工等各个方面，建立了完善的知识产权体系。 公司目前拥有硬碳产能400吨，专利方面布局主要包括稻壳、玉米芯、果壳等植 物类原料制备的硬碳材料技术路线；

我们预期随着钠电池材料体系的成熟和产能规模化，凭借出色的经济性和安全性，2026年全球钠电池需求有望突破120GWh，对应市场空间突破600亿元；我们预计2026年硬碳负极需求量达到16.23万吨，对应市场空间有望达到73亿元。

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