>> 光大證券-有色金屬行業(yè)鈉電池研究報告之四：鈉電池負(fù)極從零到一，硬碳材料突出重圍-221113
| 上傳日期： |
2022/11/14 |
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| 2220KB |
| 格式： |
pdf 共27頁 |
來源： |
光大證券 |
| 評級： |
增持 |
作者： |
王招華 |
| 行業(yè)名稱： |
有色金屬 |
| 下載權(quán)限： |
此報告為加密報告 |
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無定形碳將取代傳統(tǒng)石墨適配鈉離子電池負(fù)極。傳統(tǒng)的石墨在鈉離子電池中由于層間距太小以及無法與石墨形成熱穩(wěn)定的插層化合物而使應(yīng)用受到相當(dāng)大的限制。無定形碳包含硬碳和軟碳：軟碳的低有序度更有利于儲鈉，也擁有更便宜的前驅(qū)體成本；硬碳的復(fù)雜分子水平結(jié)構(gòu)造就了其多種類型的儲鈉活性位點(diǎn)，優(yōu)化改性后能超過鋰電石墨的理論比容量。
硬碳VS石墨：更高比容量潛力。硬碳普遍比容量可以達(dá)到300-350mAh/g，優(yōu)化改性后可以達(dá)到400mAh/g，將超過鋰電石墨的理論比容量（372mAh/g）。硬碳具有更多的無序結(jié)構(gòu)、更高的缺陷濃度、更高的雜原子含量和更大的石墨層之間的距離，以及更封閉的孔隙結(jié)構(gòu)。這有利于為Na+離子提供更多的儲存點(diǎn)和擴(kuò)散途徑。
硬碳VS軟碳：更優(yōu)異的性能，更大的降本空間。硬碳通常是指經(jīng)過高溫處理（2800℃以上）也難以完全石墨化的碳，在高溫下其無序結(jié)構(gòu)難以消除，亦稱難石墨化碳。軟碳則與之相反，在高溫下表現(xiàn)出石墨化的特點(diǎn)。硬碳相較軟碳有更高的克容量、首效以及電位平穩(wěn)性，但硬碳的經(jīng)濟(jì)性相對軟碳略差，具有更大的降本空間。
前驅(qū)體：種類繁多，各有優(yōu)劣。有機(jī)高分子類前驅(qū)體的分子結(jié)構(gòu)相對簡單、可控，能夠根據(jù)需要設(shè)計相關(guān)的分子結(jié)構(gòu)。酚醛樹脂材料（RF）是目前研究較為成熟的有機(jī)聚合物，是一種優(yōu)異的制備碳材料的前驅(qū)體；生物質(zhì)類前驅(qū)體品種豐富，具有可持續(xù)使用、低成本的特點(diǎn)。將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為硬碳的方法很簡單，如直接碳化、水熱碳化（HTC）、物理或化學(xué)活化等。香蕉皮、泥炭苔、稻殼、棉花、葡萄糖、蛋白質(zhì)和纖維素納米晶體等生物質(zhì)都可以被用作鈉離子電池的負(fù)極材料，并顯示出良好的電化學(xué)性能。
預(yù)測2025年硬碳負(fù)極需求將達(dá)到11.29萬噸，2021年-2025年的CAGR72.8%。我們預(yù)測隨著鋰電池規(guī)模的逐步提升，2025年鋰電池的硬碳需求將達(dá)到3.5萬噸；隨著鈉電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加速，2025年鈉電池方面的硬碳需求將達(dá)到7.79萬噸；2025年硬碳負(fù)極的需求合計將達(dá)到11.29萬噸，2021年-2025年CAGR72.8%。
產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程：主流負(fù)極企業(yè)均在積極布局中。盡管硬碳仍具有一定產(chǎn)業(yè)化痛點(diǎn)如：硬碳結(jié)構(gòu)研究有待深入、低首周庫倫效率和循環(huán)壽命問題、工藝復(fù)雜，存在前驅(qū)體缺陷、不可逆容量大等問題。但國內(nèi)主流負(fù)極企業(yè)如貝特瑞、杉杉、翔豐華、佰思格、凱金等均在積極布局硬碳產(chǎn)能，部分企業(yè)產(chǎn)品已達(dá)到量產(chǎn)要求，正在積極建設(shè)產(chǎn)線中。
投資建議：考慮到鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的拉動，生產(chǎn)負(fù)極材料并布局硬碳材料的企業(yè)有望受益。建議關(guān)注貝特瑞、璞泰來、杉杉股份以及材料電池一體化的華陽股份。
風(fēng)險提示：硬碳負(fù)極材料應(yīng)用不及預(yù)期風(fēng)險，鈉電池產(chǎn)業(yè)化不及預(yù)期風(fēng)險，經(jīng)濟(jì)不確定性風(fēng)險。
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