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

2023年钠离子电池硬碳负极材料行业概览：钠离子电池产业化关键，硬碳负极从零到一China Sodium-ion Battery Hard Carbon Anode Material Industry中国ナトリウムイオン電池硬質炭素負極材料産業报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。www.leadleo.com报告标签：负极材料，硬碳材料，钠离子电池、新能源主笔人：文上行业概览2023/01（摘要版） 行业概览| 2023/01www.leadleo.com400-072-55882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1.硬碳材料产业链如何？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%。2.硬碳材料市场需求是怎样的？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。3.硬碳材料行业竞争格局是怎样的？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 钠离子电池行业行业概览| 2023/01www.leadleo.com400-072-55883◼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来源：企业官网，头豹研究院上游：硬碳原材料下游：钠离子电池制造商层状氧化物路线量产难度较低，综合性能较强，是目前主流技术生物质基前驱体再生棉合成聚合物前驱体化石燃料基前驱体核桃壳椰壳樱花瓣海带木质素柚皮甲壳胺橡树蛋壳膜动植物组织软木甲醛凝胶聚丙烯腈聚乙烯聚苯胺纳米线聚苯胺颗粒聚氯乙烯中间相沥青聚丙烯酸钠聚苯胺空心纳米纤维甲醛树脂碳酸钙沥青混纺纤维煤焦油沥青氯化钾石油沥青木质素初级沥青混合初级沥青沥青酚醛树脂层状氧化物路线聚阴离子路线普鲁士蓝路线◼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，成本更低廉硬碳负极材料制造商中游：硬碳负极材料制造商11,586.0 34,784.1 60,124.4 84,330.5 107,649.4 2023E2024E2025E2026E2027E单位：[吨]中国硬碳材料市场需求，2023-2027年预测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 钠离子电池行业行业概览| 2023/01www.leadleo.com400-072-55884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4◼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，成本更低廉椰壳600度碳化碳碳粉快充材料将碳粉浸渍在碱溶液里，随后干燥球磨机研磨碱液浸渍热处理和纯化CVD处理在HCI/N2下1,200度在碳氢化合物下800度日本可乐丽生物质材料佰思格前驱体中间体半成品快充材料改性处理裂解&缩聚碳化表面改性石油沥青杉杉科技细化粉料改性硬碳前驱体硬碳负极材料粉碎分级与添加剂交联反应真空碳化贝特瑞热塑性树脂固体前驱体树脂类硬碳前驱体前驱体分散体混合物硬碳负极材料固化低温预烧水中分散沥青基包覆600-1,500度热解中比动力生物质材料第一前驱体第二前驱体第三前驱体中间品硬碳负极材料盐酸液处理&水洗&干燥真空干燥离心干燥粉碎静电火化中国科学院物理研究所酚醛树脂中科海纳沥青前驱体预氧化沥青硬碳负极材料硬碳负极材料固化后酚醛树脂与乙醇混合，180度水热处理研磨&裂解碳化200-350度预氧化900-1600度高温烧结来源：头豹研究院硬碳制造商工艺对比 钠离子电池行业行业概览| 2023/01www.leadleo.com400-072-55885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2023E2024E2025E2026E2027E储能电池领域4.514.428.141.556.0电动两轮车领域2.26.89.712.816.1A00级车领域1.02.85.18.210.701020304050607080905单位：GWh7.782.8中国钠离子电池市场需求A00级电动车领域对钠离子电池需求量A00级电动车销量◼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，各项细节逐步完善电动两轮车领域对钠离子电池需求量储能电池领域对钠离子电池需求量单车带电量A00级电池需求钠离子电池渗透率电动两轮车销量单车带电量电动两轮电池需求钠离子电池渗透率储能电池需求钠离子电池渗透率中国钠离子电池市场需求预测，2023E-2027E24.042.962.5来源：乘联会，Wind，Statista，头豹研究院完整版登录www.leadleo.com搜索《2023年钠离子电池硬碳负极材料行业概览：钠离子电池产业化关键，硬碳负极从零到一》 钠离子电池行业行业概览| 2023/01www.leadleo.com400-072-55886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可乐丽佰思格贝特瑞杉杉股份翔丰华生物质：椰壳生物质：淀粉、蔗糖、椰壳生物质：椰壳、原料花粉、稻谷壳、核桃壳、甘蔗、化石燃料：沥青生物质：淀粉、花生壳、椰壳化石燃料：沥青树脂基：酚醛树脂生物质：软木化石燃料：高温沥青•已实现量产，产能2,000吨/年•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•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•中试阶段，已批量出货，预计2023年产能达千吨级•小试阶段，已布局硬碳材料多方向专利企业技术路线产业现状与布局中科电气生物质：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，有产品传艺科技•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一体化硬碳厂商华阳股份一体化厂商的硬碳产业布局对比中科海纳•技术路线：化石燃料（无烟煤基软碳）•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）•目前配套200MWh，4万吨负极材料在建，预计2023年实现量产来源：各企业官网，头豹研究院 钠离子电池行业行业概览| 2023/01www.leadleo.com400-072-55887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圣泉集团•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年实现千吨级产能跨界参与者元力股份•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/年头部硬碳厂商预估产能情况，2023年1,000 1,000 2,000 1,500 5,000 2,000 5,000 杉杉股份元力股份华阳股份贝特瑞圣泉集团可乐丽佰思格价格：20万元/吨价格：6-8万元/吨价格：8万元/吨◼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（