证券研究报告 | 2022年12月6日 钠电行业深度系列二：硬碳负极 从零到一新突破，生物质路线前景广阔 行业研究 · 深度报告 电力设备新能源 · 电池 投资评级：超配（维持评级） 证券分析师：王蔚祺 010-88005313 wangweiqi2@guosen S0980520080003 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 报告摘要 硬碳目前为钠电池主流负极材料路线，同时也为当下钠电池产业规模化的主要制约因素。硬碳材料具有结构多样、价格低廉、导电性良好、储钠容量高、嵌钠后 体积形变小、环境友好和低氧化还原电位等优点，为当下钠电池主流负极材料路线。但受制于硬碳负极国内产能有限的问题，产品依赖于进口，同时工制备路线 多样，工艺路线尚未确定，成为短期制约钠电池行业规模化的主要因素。 硬碳前驱体技术路线多样，生物质基为当下主流路线。目前常用的硬碳前驱体主要是生物基，如毛竹、椰壳、淀粉、核桃壳等，同时也可以使用、无烟煤、沥青、 酚醛树脂等化工原料。原料和技术不同，性能和成本也有显著差别。一、生物质基路线性能适中，物料来源广泛，成本相对合适。二、酚醛树脂等合成聚合物前 驱体路线性能较优，但成本相对高昂。三、无烟煤、沥青等化石燃料基路线成本低廉，但产出的硬碳材料性能一般。因此生物质基前驱体路线为当下主流路线。 硬碳负极处于从零到一爆发前夕，正全力推进国产化。目前佰思格、贝特瑞拥有硬碳负极产能，正全力推进生物质基硬碳国产化；杉杉股份、中科电气、翔丰华 等人造石墨负极头部企业各自布局生物质基、化石燃料基、以及合成聚合物基硬碳负极路线；新进入企业如元力股份、圣泉集团亦布局生物质基硬碳材料，其中 圣泉集团主要依靠秸秆来源的生物质量产优势。 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。 产业链相关公司：璞泰来、贝特瑞、中科电气、杉杉股份、翔丰华、元力股份、圣泉集团 风险提示：钠电池产业化进展不及预期、下游需求不及预期、硬碳负极行业进入者竞争加剧 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 第一章 硬碳负极基本介绍 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 钠离子电池简介 ? 钠离子电池的概念最早由ARMAND团队于20世纪80年代提出，在90年代经过产业化推广得到技术应用。钠离子电池的工作原理与锂离子电池类似，其本质是在充 放电过程中由钠离子在正负极间嵌入脱出实现电荷转移、而锂离子电池则是通过锂离子在正负极间移动来进行电荷转移，工作原理本质上相同。 ? 与锂电池相比：钠电池在正极材料、负极材料中均发生较大变化。 图1：钠离子电池工作原理 表1：锂离子电池与钠离子电池比较 锂离子电池 材料与设备 正极材料 负极材料 电解液 隔膜 钠离子电池 层状氧化物、聚阴离子材料、普 鲁士蓝类材料 磷酸铁锂、三元材料等 充电 人造石墨、天然石墨、硅基负极 等 碳基材料、金属氧化物、磷基材 料等 溶质为六氟磷酸锂 无变化 溶质为六氟磷酸钠或高氯酸钠 无变化 放电 电解液 正极 负极 集流体 设备 正极铝箔，负极铜箔 无变化 正负极均为铝箔 无变化 资料来源：Tarik Chafik等《Study of electrochemical alkali insertion into carbonaceous materials》、国信证券经济研究所整理 资料来源：中科海钠官网、《锂离子电池正极材料研究进展》、国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 钠电池各负极材料路线对比 ?目前钠离子电池负极材料的研究主要集中在碳基材料、合金类材料、过渡金属氧化物及有机化合物等。 ?在众多负极材料中硬碳材料具有结构多样、价格低廉、导电性良好、储钠容量高、嵌钠后体积形变小、环境友好和低氧化还原电位等优点。