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

摘要：

一、發(fā)展背景：國(guó)家大力支持硬碳負(fù)極行業(yè)的發(fā)展

由于國(guó)內(nèi)硬碳負(fù)極材料行業(yè)發(fā)展時(shí)間較短，多數(shù)企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)仍處于技術(shù)研發(fā)及優(yōu)化階段，因此國(guó)家非常重視硬碳負(fù)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(shì)再造換道領(lǐng)跑行動(dòng)計(jì)劃（2022—2025年）》中，提出重點(diǎn)發(fā)展正負(fù)極材料，加快硬碳負(fù)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(fù)極材料，發(fā)展前景廣闊

硬碳負(fù)極上游主要是制造硬碳負(fù)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(fù)極材料，由于硬碳負(fù)極材料在提升電池儲(chǔ)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(dòng)力電池將帶動(dòng)碳硅負(fù)極市場(chǎng)增長(zhǎng)

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

四、發(fā)展趨勢(shì)：硬碳負(fù)極市場(chǎng)前景不斷擴(kuò)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(fù)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(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋰離子電池原材料碳酸鋰的價(jià)格，鋰離子電池成本居高不下將推動(dòng)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加速。但是，由于國(guó)內(nèi)硬碳負(fù)極材料行業(yè)發(fā)展時(shí)間較短，多數(shù)企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)仍處于技術(shù)研發(fā)及優(yōu)化階段，加之硬碳負(fù)極材料行業(yè)進(jìn)入壁壘較高，硬碳在負(fù)極市場(chǎng)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(fù)極、產(chǎn)業(yè)鏈、發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)

一、發(fā)展背景：國(guó)家大力支持硬碳負(fù)極行業(yè)的發(fā)展

負(fù)極材料主要分為碳負(fù)極和非碳負(fù)極，碳系負(fù)極可分為石墨、硬炭、軟炭負(fù)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(fù)極包括鈦酸鋰、錫類合金負(fù)極、硅類合金負(fù)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(jī)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(dòng)力型鋰離子電池的負(fù)極材料，硬碳結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)，且碳鋰電位能夠高于0.2V，安全性能更好。

由于國(guó)內(nèi)硬碳負(fù)極材料行業(yè)發(fā)展時(shí)間較短，多數(shù)企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)仍處于技術(shù)研發(fā)及優(yōu)化階段，因此國(guó)家非常重視硬碳負(fù)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(shì)再造換道領(lǐng)跑行動(dòng)計(jì)劃（2022—2025年）》中，提出重點(diǎn)發(fā)展正負(fù)極、電解液、隔膜等材料，擴(kuò)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(fù)極材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模并提升市場(chǎng)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(fù)極材料、鋰硫電池正負(fù)極材料等新型電池材料研發(fā)生產(chǎn)，推動(dòng)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(fù)極材料，發(fā)展前景廣闊

硬碳負(fù)極上游主要是制造硬碳負(fù)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(fù)極材料，由于硬碳負(fù)極材料在提升電池儲(chǔ)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(fù)極，售價(jià)明顯超過目前人造石墨的價(jià)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(duì)于硬碳的克容量、首次循環(huán)庫(kù)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(dòng)力電池將帶動(dòng)碳硅負(fù)極市場(chǎng)增長(zhǎng)

1、目前負(fù)極材料以石墨為主，碳硅負(fù)極市場(chǎng)占比較小

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017-2021年中國(guó)負(fù)極材料產(chǎn)量逐步擴(kuò)大，2021年我國(guó)負(fù)極材料出貨量為72萬(wàn)噸，較2020年增長(zhǎng)97%，這主要是因?yàn)?021年我國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)量增長(zhǎng)幅度較大，從而拉動(dòng)上游材料產(chǎn)量的增加。目前我國(guó)負(fù)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(fù)極市場(chǎng)中占比較小。

近年來(lái)，中國(guó)硅基負(fù)極材料不斷發(fā)展，主要是因?yàn)槭愗?fù)極容量接近理論上限，不足以滿足未來(lái)動(dòng)力電池高能量密度要求，而高克容量的硅基負(fù)極將成為下一代負(fù)極材料主力軍。在2017-2021年間出貨量上升趨勢(shì)明顯，預(yù)計(jì)2022年硅基出貨量大幅增長(zhǎng)，達(dá)到1.5萬(wàn)噸。

在汽車電動(dòng)化發(fā)展迅猛,帶動(dòng)鋰電負(fù)極材料需求高速增長(zhǎng)的背景下, 硅基負(fù)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(diǎn)而脫穎而出，硅基負(fù)極未來(lái)市場(chǎng)空間十分巨大，預(yù)計(jì)2025年全球硅基負(fù)極材料行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到297.5億元，同比增長(zhǎng)69%。

2、鈉離子電池加速研發(fā)，帶動(dòng)硬碳負(fù)極材料需求增長(zhǎng)

由于石墨儲(chǔ)鈉困難，軟碳容量不足，硬碳是鈉電池負(fù)極首選。近年來(lái)，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(biāo)與鋰離子電池相媲美，且鈉離子成本較低，市場(chǎng)價(jià)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(dá)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(shí)期，鈉離子供給量呈上升趨勢(shì)，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(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《中國(guó)硬碳負(fù)極行業(yè)市場(chǎng)專項(xiàng)調(diào)查及投資前景分析報(bào)告》

3、高性能動(dòng)力電池需求不斷增長(zhǎng)，硬碳負(fù)極材料憑借高能量?jī)?yōu)勢(shì)加速應(yīng)用

由硬碳負(fù)極材料制成的鋰電池具有高電壓、高能量、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，隨著高性能動(dòng)力電池需求的不斷增長(zhǎng)，硬碳負(fù)極材料應(yīng)用范圍也將擴(kuò)大。近年來(lái)，中國(guó)鋰離子電池需求量保持較高的水平，2017-2021年中國(guó)鋰離子電池出貨量逐年增加，2021年中國(guó)鋰離子電池出貨量達(dá)到324GWh，其中動(dòng)力電池占比較大，為67.90%，由此可見，未來(lái)隨著行業(yè)市場(chǎng)對(duì)高性能動(dòng)力電池的需求，必將影響鋰離子電池性能的升級(jí)，進(jìn)而加大對(duì)硬碳負(fù)極的使用；產(chǎn)量也呈現(xiàn)逐年增加的態(tài)勢(shì)，但目前來(lái)看，全產(chǎn)業(yè)鏈供給較慢，有效供給相對(duì)不足，在2021年中國(guó)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(guó)新能源汽車發(fā)展迅速，在2021年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量分別為354.5萬(wàn)輛、352.1萬(wàn)輛，較2020年增長(zhǎng)了159.5%、157.5%；2022年1-6月，中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量為266.1萬(wàn)輛、260萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)118.2%、115%。

隨著新能源汽車的發(fā)展，動(dòng)力電池作為新能源汽車重要的組成部分，其裝機(jī)量也得到不斷增長(zhǎng)，在2021年中國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)量為154.5GWh，較2020年增長(zhǎng)了91.2GWh；2022年第一季度為51.3GWh，同比增長(zhǎng)120.7%。硬碳作為新一代鋰離子電池負(fù)極材料，隨著電池的不斷增長(zhǎng)，其需求量將不斷增加。目前，主流動(dòng)力電池市場(chǎng)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(kuò)散也制約了其倍率性能。由此可見，隨著下游應(yīng)用對(duì)電池能量和功率性能的需求不斷提升，純石墨類負(fù)極材料已顯得捉襟見肘。硬碳作為一種新型負(fù)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(lái)4680圓柱電池的量產(chǎn)及市場(chǎng)對(duì)更高性能動(dòng)力電池的需求增長(zhǎng)，將帶動(dòng)硬碳負(fù)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(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，分業(yè)務(wù)來(lái)看，負(fù)極材料是貝特瑞最大的營(yíng)收來(lái)源，2021年貝特瑞營(yíng)業(yè)收入為64.59億元，同比增長(zhǎng)104.96%，占比為61.51%，貝特瑞作為負(fù)極材料的龍頭企業(yè)，硅基負(fù)極技術(shù)深厚，硬碳負(fù)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(jìn)軍鋰電負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)。分業(yè)務(wù)來(lái)看，負(fù)極材料盈利能力更強(qiáng)且表現(xiàn)更穩(wěn)健，2021年杉杉股份營(yíng)業(yè)收入為41.40億元，同比增長(zhǎng)64.42%，占比為20%，硅基負(fù)極方面，公司突破硅基負(fù)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(jìn)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(shì)，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(yíng)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(zhǎng)較快，分別為5.91億元、7.16億元。 隨著研發(fā)投入的增長(zhǎng)，為硬碳負(fù)極材料的研究提供支持，硬碳產(chǎn)品有望迎來(lái)規(guī)模放量。

五、發(fā)展趨勢(shì)：硬碳負(fù)極市場(chǎng)前景不斷擴(kuò)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(fù)極材料發(fā)展前景廣闊

近年來(lái)，鋰離子電池負(fù)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(kuò)散也制約了其倍率性能，硬碳作為一種新型負(fù)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(dú)特的微晶結(jié)構(gòu)不僅可以提供更多的儲(chǔ)鋰位點(diǎn)，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(fù)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(fù)極無(wú)法滿足鈉離子電池負(fù)極的要求，而軟碳材料儲(chǔ)鈉容量不足，因此鈉電池主流使用的是硬碳負(fù)極。硬碳材料使得負(fù)極能夠更好地實(shí)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(lái)看，鈉離子電池原材料碳酸鈉的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋰離子電池原材料碳酸鋰的價(jià)格，鋰離子電池成本居高不下將推動(dòng)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加速。

2、加強(qiáng)技術(shù)研究，提升硬碳負(fù)極材料性能

目前，由于國(guó)內(nèi)硬碳負(fù)極材料行業(yè)發(fā)展時(shí)間較短，多數(shù)企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)仍處于技術(shù)研發(fā)及優(yōu)化階段，加之硬碳負(fù)極材料行業(yè)進(jìn)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(wú)幾，部分企業(yè)產(chǎn)品仍處于測(cè)試階段，行業(yè)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化水平相對(duì)較低。但隨著下游行業(yè)對(duì)硬碳負(fù)極品質(zhì)要求的提升，加之國(guó)家對(duì)硬碳負(fù)極的支持和鼓勵(lì)，相關(guān)企業(yè)及科研院所加大研發(fā)投入，未來(lái)產(chǎn)能將不斷增多。

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（yhcgw.cn）發(fā)布的《中國(guó)硬碳負(fù)極行業(yè)市場(chǎng)專項(xiàng)調(diào)查及投資前景分析報(bào)告》。智研咨詢是中國(guó)領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、商業(yè)計(jì)劃書、可行性研究報(bào)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(hào)，每天及時(shí)掌握更多行業(yè)動(dòng)態(tài)。