2022年中國硬碳負極行業(yè)全景速覽：硬碳負極發(fā)展前景廣闊[圖]

摘要：

一、發(fā)展背景：國家大力支持硬碳負極行業(yè)的發(fā)展

由于國內(nèi)硬碳負極材料行業(yè)發(fā)展時間較短，多數(shù)企業(yè)及研究機構(gòu)仍處于技術(shù)研發(fā)及優(yōu)化階段，因此國家非常重視硬碳負極行業(yè)的發(fā)展。在2022年7月，由河南省人民政府發(fā)布的《河南省加快材料產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢再造換道領(lǐng)跑行動計劃（2022—2025年）》中，提出重點發(fā)展正負極材料，加快硬碳負極材料的研發(fā)生產(chǎn)。

二、產(chǎn)業(yè)鏈：硬碳作為一種新型的負極材料，發(fā)展前景廣闊

硬碳負極上游主要是制造硬碳負極材料的原材料，主要包括樹脂基、瀝青基、生物質(zhì)基等等，目前由于受成本、易于保存等因素的影響，大部分企業(yè)選擇使用生物質(zhì)基材料，通過真空碳化，得到硬碳負極材料，由于硬碳負極材料在提升電池儲能性能、改善安全、降低成本等方面發(fā)揮了重大作用，后續(xù)又被制作成鋰離子電池、鈉離子電池，被廣泛應(yīng)用到新能源汽車領(lǐng)域。

三、行業(yè)現(xiàn)狀：鈉離子電池與高性能動力電池將帶動碳硅負極市場增長

隨著下游應(yīng)用對電池能量和功率性能的需求不斷提升，純石墨類負極材料已顯得捉襟見肘。硬碳作為一種新型負極材料，擁有和石墨類似的鋰電位和更高的比容量，同時也是鈉離子電池的首選材料，隨著未來4680圓柱電池的量產(chǎn)及市場對更高性能動力電池的需求增長，將帶動硬碳負極材料需求釋放。

四、發(fā)展趨勢：硬碳負極市場前景不斷擴大，其性能在技術(shù)發(fā)展下不斷完備

硬碳作為一種新型負極材料，擁有和石墨類似的鋰電位和更高的比容量，打開在鋰離子電池上應(yīng)用的廣度。另外，鈉離子電池原材料碳酸鈉的價格遠遠低于鋰離子電池原材料碳酸鋰的價格，鋰離子電池成本居高不下將推動鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進程的加速。但是，由于國內(nèi)硬碳負極材料行業(yè)發(fā)展時間較短，多數(shù)企業(yè)及研究機構(gòu)仍處于技術(shù)研發(fā)及優(yōu)化階段，加之硬碳負極材料行業(yè)進入壁壘較高，硬碳在負極市場占比較低，因此，相關(guān)企業(yè)及科研院所加大研發(fā)投入，解決行業(yè)中存在的技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞：硬碳負極、產(chǎn)業(yè)鏈、發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢

一、發(fā)展背景：國家大力支持硬碳負極行業(yè)的發(fā)展

負極材料主要分為碳負極和非碳負極，碳系負極可分為石墨、硬炭、軟炭負極等，石墨又可分為人造石墨、天然石墨、中間相炭微球；非碳系負極包括鈦酸鋰、錫類合金負極、硅類合金負極等。

硬碳是指難以被石墨化的碳，是高分子聚合物的熱分解。將具有特殊結(jié)構(gòu)的交聯(lián)樹脂在1000℃左右熱分解可得硬碳。這類碳在2500℃以上的高溫也難以石墨化，常見的硬碳有樹脂碳、有機聚合物熱解碳和炭黑等。研究發(fā)現(xiàn)，硬碳材料均具有很高的可逆比容量，一般為500--700mAH。低或非石墨化的硬碳也是動力型鋰離子電池的負極材料，硬碳結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且充放電循環(huán)壽命長，且碳鋰電位能夠高于0.2V，安全性能更好。

由于國內(nèi)硬碳負極材料行業(yè)發(fā)展時間較短，多數(shù)企業(yè)及研究機構(gòu)仍處于技術(shù)研發(fā)及優(yōu)化階段，因此國家非常重視硬碳負極行業(yè)的發(fā)展。在2022年7月，由河南省人民政府發(fā)布的《河南省加快材料產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢再造換道領(lǐng)跑行動計劃（2022—2025年）》中，提出重點發(fā)展正負極、電解液、隔膜等材料，擴大六氟磷酸鋰、氟代碳酸乙烯酯等電解質(zhì)及添加劑，磷酸鐵鋰、高鎳型三元材料等正極材料和石墨類負極材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模并提升市場占有率，加快布局雙氟磺酰亞胺鈉、六氟磷酸鈉、普魯士白、硬碳負極材料、鋰硫電池正負極材料等新型電池材料研發(fā)生產(chǎn)，推動焦作、新鄉(xiāng)等地布局發(fā)展鈉離子電池、全（半）固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)。

二、產(chǎn)業(yè)鏈：硬碳作為一種新型的負極材料，發(fā)展前景廣闊

硬碳負極上游主要是制造硬碳負極材料的原材料，主要包括樹脂基、瀝青基、生物質(zhì)基等等，目前由于受成本、易于保存等因素的影響，大部分企業(yè)選擇使用生物質(zhì)基材料，通過真空碳化，得到硬碳負極材料，由于硬碳負極材料在提升電池儲能性能、改善安全、降低成本等方面發(fā)揮了重大作用，后續(xù)又被制作成鋰離子電池、鈉離子電池，被廣泛應(yīng)用到新能源汽車領(lǐng)域。

目前，龍頭客戶部分采用日本可樂麗的硬碳負極，售價明顯超過目前人造石墨的價格，因此在原材料的選擇上，主要以降低成本為主，還包括原材料供應(yīng)量與是否易于獲取和保存，其次是要考慮產(chǎn)品的性能，硬碳由于較高的客容量以及充放電倍率，受到行業(yè)的重視，因此對于硬碳的克容量、首次循環(huán)庫倫效率、 循環(huán)性能與是否提純等性能也是生產(chǎn)者所考慮的范圍。

三、行業(yè)現(xiàn)狀：鈉離子電池與高性能動力電池將帶動碳硅負極市場增長

1、目前負極材料以石墨為主，碳硅負極市場占比較小

據(jù)統(tǒng)計，2017-2021年中國負極材料產(chǎn)量逐步擴大，2021年我國負極材料出貨量為72萬噸，較2020年增長97%，這主要是因為2021年我國動力電池裝機量增長幅度較大，從而拉動上游材料產(chǎn)量的增加。目前我國負極材料以石墨為主，硬碳由于生產(chǎn)成本較高且開發(fā)技術(shù)不足等原因，在負極市場中占比較小。

近年來，中國硅基負極材料不斷發(fā)展，主要是因為石墨類負極容量接近理論上限，不足以滿足未來動力電池高能量密度要求，而高克容量的硅基負極將成為下一代負極材料主力軍。在2017-2021年間出貨量上升趨勢明顯，預(yù)計2022年硅基出貨量大幅增長，達到1.5萬噸。

在汽車電動化發(fā)展迅猛,帶動鋰電負極材料需求高速增長的背景下, 硅基負極因具有很高的理論比容量和較低的電化學(xué)嵌鋰電位，快充性能優(yōu)異等特點而脫穎而出，硅基負極未來市場空間十分巨大，預(yù)計2025年全球硅基負極材料行業(yè)市場規(guī)模達到297.5億元，同比增長69%。

2、鈉離子電池加速研發(fā)，帶動硬碳負極材料需求增長

由于石墨儲鈉困難，軟碳容量不足，硬碳是鈉電池負極首選。近年來，隨著鈉離子電池應(yīng)用到關(guān)鍵問題被逐漸攻克，部分性能指標與鋰離子電池相媲美，且鈉離子成本較低，市場價格逐年下降，因此其需求量呈現(xiàn)逐漸上升的狀態(tài)，在2021年其需求量達到了2.72GWh，較2020年增加了1.25GWh，2022上半年需求量為0.38GWh，同一時期，鈉離子供給量呈上升趨勢，2021年供給量為0.98GWh，較2020年增加了0.43 GWh ，2022上半年供給量為0.89GWh。

相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《中國硬碳負極行業(yè)市場專項調(diào)查及投資前景分析報告》

3、高性能動力電池需求不斷增長，硬碳負極材料憑借高能量優(yōu)勢加速應(yīng)用

由硬碳負極材料制成的鋰電池具有高電壓、高能量、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)等眾多優(yōu)點，隨著高性能動力電池需求的不斷增長，硬碳負極材料應(yīng)用范圍也將擴大。近年來，中國鋰離子電池需求量保持較高的水平，2017-2021年中國鋰離子電池出貨量逐年增加，2021年中國鋰離子電池出貨量達到324GWh，其中動力電池占比較大，為67.90%，由此可見，未來隨著行業(yè)市場對高性能動力電池的需求，必將影響鋰離子電池性能的升級，進而加大對硬碳負極的使用；產(chǎn)量也呈現(xiàn)逐年增加的態(tài)勢，但目前來看，全產(chǎn)業(yè)鏈供給較慢，有效供給相對不足，在2021年中國鋰離子電池產(chǎn)量為232.6億只。

近兩年，在政策的支持下，我國新能源汽車發(fā)展迅速，在2021年中國新能源汽車產(chǎn)銷量分別為354.5萬輛、352.1萬輛，較2020年增長了159.5%、157.5%；2022年1-6月，中國新能源汽車產(chǎn)銷量為266.1萬輛、260萬輛，同比增長118.2%、115%。

隨著新能源汽車的發(fā)展，動力電池作為新能源汽車重要的組成部分，其裝機量也得到不斷增長，在2021年中國動力電池裝機量為154.5GWh，較2020年增長了91.2GWh；2022年第一季度為51.3GWh，同比增長120.7%。硬碳作為新一代鋰離子電池負極材料，隨著電池的不斷增長，其需求量將不斷增加。目前，主流動力電池市場主要以石墨為主，而石墨的提升空間十分有限，且石墨層間的鋰擴散也制約了其倍率性能。由此可見，隨著下游應(yīng)用對電池能量和功率性能的需求不斷提升，純石墨類負極材料已顯得捉襟見肘。硬碳作為一種新型負極材料，擁有和石墨類似的鋰電位和更高的比容量，隨著未來4680圓柱電池的量產(chǎn)及市場對更高性能動力電池的需求增長，將帶動硬碳負極材料需求釋放。

四、企業(yè)分析

貝特瑞成立于2000年，是一家專注于鋰電池材料開發(fā)與制造的國家級高新技術(shù)企業(yè)，分業(yè)務(wù)來看，負極材料是貝特瑞最大的營收來源，2021年貝特瑞營業(yè)收入為64.59億元，同比增長104.96%，占比為61.51%，貝特瑞作為負極材料的龍頭企業(yè)，硅基負極技術(shù)深厚，硬碳負極已經(jīng)開發(fā)到第五代；杉杉股份成立于1992年，1999年公司進軍鋰電負極材料產(chǎn)業(yè)。分業(yè)務(wù)來看，負極材料盈利能力更強且表現(xiàn)更穩(wěn)健，2021年杉杉股份營業(yè)收入為41.40億元，同比增長64.42%，占比為20%，硅基負極方面，公司突破硅基負極材料前驅(qū)體批量化合成核心技術(shù)，已經(jīng)完成了第二代硅氧產(chǎn)品的量產(chǎn)，正在進行第三代硅氧產(chǎn)品和新一代硅碳產(chǎn)品的研發(fā)。

2017-2021年間，兩家企業(yè)研發(fā)投入整體均呈現(xiàn)上升趨勢，杉杉股份的研發(fā)投入與貝特瑞相比較高，但在2020年受疫情爆發(fā)影響，研發(fā)投入出現(xiàn)小幅下降，較2019年減少0.19億元，2021年受營業(yè)收入的影響，貝特瑞、杉杉股份兩家企業(yè)研發(fā)投入增長較快，分別為5.91億元、7.16億元。 隨著研發(fā)投入的增長，為硬碳負極材料的研究提供支持，硬碳產(chǎn)品有望迎來規(guī)模放量。

五、發(fā)展趨勢：硬碳負極市場前景不斷擴大，其性能在技術(shù)發(fā)展下不斷完備。

1、加大鋰離子、鈉離子電池研發(fā)力度，硬碳負極材料發(fā)展前景廣闊

近年來，鋰離子電池負極材料主要是石墨，石墨的提升空間十分有限，且石墨層間的鋰擴散也制約了其倍率性能，硬碳作為一種新型負極材料，擁有和石墨類似的鋰電位和更高的比容量，且硬炭是由類石墨的微晶結(jié)構(gòu)和開口的角狀微晶組成，這種獨特的微晶結(jié)構(gòu)不僅可以提供更多的儲鋰位點，而且有利于鋰離子在石墨層間脫嵌。因此，硬碳作為新一代鋰離子電池負極材料，發(fā)展前景十分廣闊。此外，相較于鋰離子電池，鈉離子原子半徑較鋰離子大35%以上，鋰離子電池中主流的石墨負極無法滿足鈉離子電池負極的要求，而軟碳材料儲鈉容量不足，因此鈉電池主流使用的是硬碳負極。硬碳材料使得負極能夠更好地實現(xiàn)快充、解決了過放電的安全問題，打開了鈉電池應(yīng)用的廣度。另外，從原料端來看，鈉離子電池原材料碳酸鈉的價格遠遠低于鋰離子電池原材料碳酸鋰的價格，鋰離子電池成本居高不下將推動鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進程的加速。

2、加強技術(shù)研究，提升硬碳負極材料性能

目前，由于國內(nèi)硬碳負極材料行業(yè)發(fā)展時間較短，多數(shù)企業(yè)及研究機構(gòu)仍處于技術(shù)研發(fā)及優(yōu)化階段，加之硬碳負極材料行業(yè)進入壁壘較高，目前雖然布局研發(fā)的企業(yè)較多，但行業(yè)內(nèi)具備量產(chǎn)能力的企業(yè)寥寥無幾，部分企業(yè)產(chǎn)品仍處于測試階段，行業(yè)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化水平相對較低。但隨著下游行業(yè)對硬碳負極品質(zhì)要求的提升，加之國家對硬碳負極的支持和鼓勵，相關(guān)企業(yè)及科研院所加大研發(fā)投入，未來產(chǎn)能將不斷增多。

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（www.thewallstreetmoneymachine.com）發(fā)布的《中國硬碳負極行業(yè)市場專項調(diào)查及投資前景分析報告》。智研咨詢是中國領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)咨詢機構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。您可以關(guān)注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。