负极材料被行业认为是制约钠电池产业化的关键环节。

钠电负极材料路线主要包括硬碳和软碳。硬碳目前是钠电负极材料的主流，占比70%左右，具体包括生物质、树脂类、沥青类等路线。其中，生物质生产工艺难度小，产业化速度较快。

然而也存在一定局限：原材料依赖进口、一致性差、生产工艺不适配等，综合因素叠加，具体呈现为硬碳制备成本高。

软碳方面，具有成本低、结晶度高、电导率高等优势，但由于具有石墨化结构，储钠量较低，尽管可以通过造孔工艺增大容量，处理后的软碳主要为无烟煤，但成本会增加。

在此情况下，电池企业纷纷自研钠电负极材料技术，自建或合作投入产线以控制成本，另一边，传统材料企业凭借自身优势开始入局钠电行业，还有新兴的钠电负极企业摩拳擦掌。

具体来看，布局硬碳路线的企业包括宁德时代、孚能科技、众钠能源、星恒电源等，布局软碳负极材料的企业主要有中科海钠等，材料企业包括则杉杉股份、美联新材、佰思格、翔丰华等。

目前来看，影响钠电负极材料成本的因素有啥？各大企业的专利和投产情况如何？钠电负极材料的商业化之路该怎么走？

钠电负极材料成本两大局限：来源和技术

要解决负极材料成本问题，首先要解决硬碳材料的来源问题，其次是解决工艺问题。

硬炭作为一种新型负极材料，被认为是最具有商业化潜力的钠离子电池负极材料。它由类石墨的微晶结构和开口的角状微晶组成，这种独特的微晶结构不仅可以提供丰富的储钠位点，而且其稳定的骨架结构以及较低的工作电势同样使它备受关注。

然而，科研人员发现钠离子电池在实际应用中存在一定阻碍，其中硬炭电极的比容量和首次库伦效率普遍较低，严重限制了钠离子电池整体电化学性能的发挥。因此需要研发储钠效率更高且廉价稳定的负极材料。

为进一步提高硬炭的储钠性能，普遍的解决方案是对硬炭表面进行包覆、修饰、杂原子掺杂，或者高温炭化来调控其微观结构。但制备方法的高能耗、高复杂性以及掺杂炭材料的高工作电势需要进一步优化。

目前，硬碳在碳源方面多为生物质、树脂类路线，材料来源较为广泛，木质素、木屑、竹屑、椰子壳或坚果壳等均可作为前驱体来源。

其中，椰壳是碳源的主要来源。从产地来看，国内椰壳的产地主要来自海南，占比全国99%。以2022年为例，海南椰子产量约为38万吨，按照制备比例，仅可产生不到5万吨椰壳。

从行业来看，一般6万吨椰壳才可烧制1吨椰壳炭化料，甚至无法满足5GWh的钠电池生产，而2023年我国钠电出货预计超过5GWh，海南的椰壳原料达不到市场需求。

实际情况是，目前我国硬碳原材料主要依靠印尼、菲律宾、斯里兰卡等东南亚国家进口。

技术方面，由于椰壳等生物脂原料进口地、年份、部位不一，不同的原材料需要不同的工艺适配，导致了生产工艺适配性差，都会影响硬碳质量。

除生物脂外，性能好、成本低、供应稳定的树脂和无烟煤混合硬碳研发技术尚未成熟，筛选合适前驱体和稳定批量供应难度大。

综合来看，现阶段需要吸引更多的老牌、新兴负极材料企业入局钠电产业，实现国产化降本，并且协同攻关钠电负极材料制备技术。

高工产业研究院（GGII）分析，国产高容量硬碳产品成本为5-6万/吨，相比海外的15-20万/吨更具优势。未来若进一步解决硬碳来源问题，其成本将进一步降低。

值得注意的是，目前，国产高容量硬碳克容量已达300-330mAh/g，已经接近海外的310-350mAh/g，其首效在83%-88%，与海外的85%-90%差距较小。未来，在技术进一步突破下，国产高容量硬碳产品的性能将远超海外。

发展较快的厂商：相关专利逾40项

负极材料方面，杉杉作为在钠电硬炭负极产品研发和量产进度较快的厂商，目前已成功开发出高容量、高首效的硬炭材料，并率先实现产业化。公司称，相关技术解决了市场上硬炭负极材料量产难、容量低的固有难题，产品获得头部电芯客户认证，实现批量销售。

据介绍，杉杉负极在硬炭研发上起步早、发展快，自2012年以来不断完善专利布局，目前已拥有硬炭及钠电池相关专利逾40项，授权发明14项，专利数量在国内领先。通过持续投入高额研发费用，匹配专业研发人才，定制专有设备，杉杉打造硬炭核心研发平台，具备强大的自主研发和创新能力。

“硬炭负极的容量关系到钠离子电池的能量密度，是当前硬炭产业化的最大难点。” 杉杉负极研究院相关负责人介绍，“我们最新研发的产品硬炭容量已达350，根据客户需求可以迅速上量，2023年量产规模将达千吨级，在行业内都是领先水平。”

杉杉负极致力于通过原材料和工艺技术的优化，提升硬炭产品竞争力。随着大规模生产带来的产品成本大幅降低，杉杉钠电硬炭材料的价格竞争力进一步提升。

据悉，负极材料是杉杉股份（600884.SH）的“支柱产业”之一，根据ICC鑫椤资讯2022年负极数据，杉杉负极出货量突破20万吨，同比增幅100%，市占率继续提升，全球份额达16%，人造石墨负极材料出货量蝉联榜首。持续深耕负极领域的杉杉股份，或在需求量与日俱增的钠电硬炭材料方面占据新的“制高点”。

钠电负极材料投产追踪

目前，国内钠电硬碳材料产线目前大都处于中小试阶段。在此情况下，电池企业基于硬碳材料来源路线的不同，选择与材料企业深绑合作。

具体来看，鹏辉能源在硬碳上的布局较早，2021年对硬碳负极材料企业成都佰思格进行了投资，并持有成都佰思格8.33%股权，以保障钠离子电池负极关键材料供应，控制成本，提升盈利水平。

众钠能源，于今年2月与鑫森炭业在苏州签署量产开发战略合作协议，双方将在硫酸铁钠电池量产所需的生物质硬炭负极产品的持续开发及量产配套等环节紧密合作。值得一提的是，鑫森炭业已完成关键材料的国产化替代，将进一步助力众钠能源降低钠电池成本。

材料企业方面，杉杉股份表示，硬碳负极量产规模预计在今年达到千吨级。作为国内头部材料企业，杉杉股份硬碳材料的布局较早，目前已拥有硬炭及钠电池相关专利逾 40 项，授权发明 14 项，其最新研发的硬炭容量为350 mAh/g，已达国际水平。

美联新材、七彩化学、美彩新材与星空钠电签署投资协议，进一步扩大钠离子电池布局，星空钠电拟将钠离子电池硬碳负极材料等合计17项相关技术及专利权无偿转让给美彩新材。

元力股份，其表示已在实验室成功开发钠电硬碳，初步规划在今年年中完成千吨级以上的中试线投入，下半年实现一定出货量；后期规划5万吨的量产产能。

佰思格硬钠电硬碳比容量已达350 mAh/g，目前主要供货宁德时代和鹏辉能源。产能方面，佰思格四川产地拥有两条硬碳产线，其首条千吨级产线已于今年1月17日正式投产。

钠电负极材料商业化之路

钠电池负极材料产业化的试错，也是摸着锂电负极材料的石头过河的。

钠电池与锂电池相似，都属于“摇椅式”电池，正负极材料采用嵌入式化合物，在充放电过程中，钠、锂离子可在正负极之间来回穿梭。

上世纪80年代，科学家发现锂离子在石墨中的可逆脱嵌，世界范围内开始展开对锂电池负极材料的广泛研究。其中，人造石墨凭借其稳定性的优势，在上世纪90年代得到商业化，也是当下锂电负极材料的主流方案。

而钠离子方面，由于其半径大，无法嵌入石墨材料。随后，人们发现硬碳材料具有优秀的钠离子脱嵌性能，还具有克容量高、优循环的特性，能够让大量的钠离子存储和快速通行，该研究成为钠离子电池领城的重大转折点。

然而，钠电池负极材料最先在日本得到商业化。目前，国内硬碳材料依赖日本进口，而进口硬碳材料价格约15-20万/吨，若选择国外硬碳产品为钠离子电池负极材料，则相对成熟的锂电池没有成本优势，进而影响钠离子电池产业化进程。

就目前而言，钠电池负极材料成本占整体的约16%，高于锂电池的负极材料成本的占比。降低硬碳成本，是加速钠电产业化进程的重要途径。

尾声

总的来看，钠电负极材料未来得到规模化降本、生产工艺得到突破后，将加速钠电池进一步量产，也将促进更多的钠电应用落地，钠电池市场化将更加完备。

文章来源： 高工锂电网，新华日报，科技日报，