鈉離子電池硬碳負(fù)極有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化

1、 硬碳負(fù)極成為首選，支持鈉電快充過放

1.1、 石墨儲(chǔ)鈉困難，軟碳容量不足，鈉電池負(fù)極首選 硬碳

現(xiàn)有鈉電池負(fù)極材料技術(shù)路線有金屬氧化物、有機(jī)負(fù)極材料、基于轉(zhuǎn)化及合金化 反應(yīng)的負(fù)極材料和碳基負(fù)極材料等。其中，金屬氧化物容量較低，合金類循環(huán)性 能和倍率性能不佳，碳基無定形碳可逆容量和循環(huán)性能較好，在控制成本之后最 有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

（1）石墨儲(chǔ)鈉困難，無法用作鈉電負(fù)極。 相較于鋰離子電池，鈉離子原子半徑較鋰離子大至少 35%以上，鈉離子較難在 材料中嵌入脫出，對(duì)負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提出了更高的要求。鋰離子電池中主 流運(yùn)用的石墨負(fù)極材料的孔徑與層間距都無法滿足鈉離子電池負(fù)極的要求。

（2）軟碳容量不足，硬碳成為鈉電負(fù)極首選。 無定形碳包括硬碳與軟碳，硬碳是在 2800℃以上高溫處理后不能石墨化的碳， 軟碳是經(jīng)高溫處理后可以石墨化的碳。 硬碳：內(nèi)部晶體排布雜亂無序，孔隙更多，且石墨片層間、封閉微孔、表面和缺 陷位點(diǎn)都能儲(chǔ)鈉，所以容量較高。 軟碳：雖然成本較硬碳低，但是由于具有石墨化結(jié)構(gòu)，所以儲(chǔ)鈉量較低；雖然可 以通過造孔工藝增大容量，但是會(huì)增加成本，反而不如硬碳經(jīng)濟(jì)。 綜上，由于石墨的孔徑與層間距較小，與鈉離子直徑不符，而軟碳材料由于類石 墨結(jié)構(gòu)儲(chǔ)鈉容量不足，因此行業(yè)內(nèi)主流使用的是硬碳負(fù)極。

1.2、 硬碳儲(chǔ)鈉機(jī)理多樣，理論容量 350-400 mAh/g

鋰離子電池的插層儲(chǔ)鋰機(jī)理已經(jīng)很清楚，理論容量也已經(jīng)有定論，鋰離子電池石 墨負(fù)極的容量可達(dá) 372.07mAh/g。而鈉離子電池的儲(chǔ)鈉機(jī)理還不明晰，目前學(xué) 界認(rèn)為主要有三種儲(chǔ)鈉機(jī)制：（1）插層反應(yīng)機(jī)制；（2）合金化反應(yīng)機(jī)制；（3） 轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)制。 硬碳材料的儲(chǔ)鈉位置和形式多樣。一般認(rèn)為鈉離子在硬碳中可以儲(chǔ)存在三種位 置：硬碳表面的邊緣和缺陷、石墨層之間的空隙、隨機(jī)取向的石墨之間形成的微 孔。對(duì)于硬碳來說，在儲(chǔ)鈉過程中充放電曲線可以分為兩個(gè)區(qū)域：高電位斜坡區(qū) （2~0.1V）、低電位平臺(tái)區(qū)（0.1~0V）。 在放電時(shí)，（1）鈉離子首先通過表面吸附儲(chǔ)存在硬碳表面的孔壁和缺陷中，這 個(gè)過程對(duì)應(yīng)充放電曲線中的斜坡區(qū)；（2）當(dāng)進(jìn)一步放電至 0.1 V 以下，鈉離子 通過石墨層間插入和微孔填充形成平臺(tái)區(qū)。

目前的爭議主要集中在平臺(tái)和斜坡區(qū)域所分別對(duì)應(yīng)儲(chǔ)鈉機(jī)理的認(rèn)識(shí)上。針對(duì)這兩 個(gè)區(qū)域，目前存在著兩種儲(chǔ)鈉機(jī)理的解釋： 1. “嵌入-吸附”機(jī)理認(rèn)為斜坡區(qū)容量主要來源于 Na+在類石墨層間中 的嵌入，平臺(tái)區(qū)容量來源于 Na+在微孔中的填充或沉積； 2. “吸附-嵌入”機(jī)理則相反，認(rèn)為斜坡區(qū)容量主要來源于 Na+在碳表 面及邊緣缺陷上的吸附，平臺(tái)區(qū)容量主要來源于 Na+在類石墨間的嵌入。 目前有較多文獻(xiàn)支持“吸附-嵌入”模型，“層間嵌入”機(jī)制形成的 NaC8可提供 理論容量為 279mAh/g 的平臺(tái)比容量，再加上斜坡區(qū)比容量，鈉離子電池理論 容量可達(dá) 350-400mAh/g。

1.3、 硬碳支持鈉電快充過放，1+1>2

通過復(fù)盤鋰電負(fù)極技術(shù)路線的選擇邏輯，我們能夠?yàn)榕袛辔磥礅c電負(fù)極主流技術(shù) 路線提供借鑒。硬碳負(fù)極相較于石墨負(fù)極具有高電荷容量、優(yōu)異的倍率容量、長 循環(huán)能力和良好的低溫性能的優(yōu)點(diǎn)，那為何在鋰離子電池中，硬碳并未成為主流 的負(fù)極路線？

（1）鋰電硬碳負(fù)極首效低：硬碳負(fù)極的一個(gè)很大短板是在第一次充電/放電循環(huán) 期間會(huì)有大量的電荷“損失”。對(duì)于鋰離子電池來說，這種“損失”是由于過量 消耗鋰離子形成 SEI 膜造成的。此外，在碳基質(zhì)中還有一些鋰俘獲，進(jìn)一步導(dǎo)致 低的可逆容量和較差的初始庫侖效率（ICE）（不超過 80%）。 （2）電壓滯后：除了低容量與低首效，硬碳中包含一些殘余的氫封端芳香族碎 片，而鋰離子會(huì)與這些位點(diǎn)結(jié)合，在這種情況下，從這些位置移除鋰離子會(huì)使得 電位向更高電壓移動(dòng)，從而導(dǎo)致電壓滯后。 為了彌補(bǔ)硬碳的這些缺陷，需要增加工序與生產(chǎn)成本，使得硬碳負(fù)極相較于石墨 的經(jīng)濟(jì)性較差，所以現(xiàn)在鋰離子電池主流使用的還是石墨負(fù)極。

而在鈉離子電池中石墨負(fù)極無法使用，研究者把研發(fā)攻關(guān)的方向重新聚焦在硬碳 材料上。另外，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，打開了鈉離子電池應(yīng)用的廣度。 （1）快充與電解液導(dǎo)電率及負(fù)極材料穩(wěn)定性有關(guān)。硬碳負(fù)極能夠滿足快速嵌鋰、 嵌鈉的需求，但是快充導(dǎo)致鋰枝晶析出容易引發(fā)短路，造成安全隱患，這限制了 鋰離子電池的快充性能。相較鋰離子電池，鈉離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)快充有三個(gè)原因： 1. 鈉離子斯托克斯直徑比鋰離子的小，相同濃度的電解液具有比鋰鹽電解 液更高的離子電導(dǎo)率，也就是說同等條件下鈉離子比鋰離子跑得快。 2. 鈉枝晶可自溶，安全性更好，可適應(yīng)高倍率快充。根據(jù)馬琳等人的《推 動(dòng)我國鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化路徑探析》，由于鈉金屬比鋰金屬活性高，鈉枝 晶的化學(xué)穩(wěn)定性比鋰枝晶差，所以在一定條件下可以自溶解于電解液中， 解決了快充會(huì)造成鈉枝晶析出，影響電池安全性的問題。 3. 硬碳負(fù)極較大的層間距與孔徑，保證了鈉離子在快充時(shí)快速嵌入。 （2）過放電問題上，鈉離子電池比鋰離子電池更安全。鋰離子電池在過放電過 程中會(huì)導(dǎo)致負(fù)極過度脫鋰破壞 SEI 膜，從而產(chǎn)生 CO 或 CO2氣體，使電池膨脹， 產(chǎn)生危險(xiǎn)，而且過放電后再充電時(shí)負(fù)極會(huì)產(chǎn)生死鋰，降低電池容量。但鈉離子電 池具有過放電安全性，即使放電至 0V 對(duì)電芯的長循環(huán)穩(wěn)定性也基本沒有影響。

除了可快充、可過放的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)有的雜原子摻雜、預(yù)氧化、預(yù)鋰化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等 鋰離子電池負(fù)極修飾技術(shù)，未來也有望在鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化過程中逐步使用，這 些技術(shù)積淀可以有力地推動(dòng)鈉離子電池性能提升、產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)。

2、 前驅(qū)體供應(yīng)與降本成產(chǎn)業(yè)化決速關(guān)鍵

2.1、 成本占比提升，負(fù)極成產(chǎn)業(yè)化決速關(guān)鍵

鈉電的產(chǎn)業(yè)鏈與鋰電相似，主要成本差異體現(xiàn)在原材料方面。鈉電正極材料比磷酸鐵鋰電池正極材料要便宜三分之一左右，隔膜與電解液的成本相近。 對(duì)于負(fù)極來說，無論是生物質(zhì)或是瀝青基材料相比于焦類的原材料成本都更低， 但從生物質(zhì)到硬碳的收得率只有大約 30%，相比于石墨負(fù)極的收得率（80%） 要低得多，2022 年 10 月底，無煙煤價(jià)格約為 0.2 萬元/噸，改性瀝青價(jià)格約為 0.45 萬元/噸，低端人造石墨負(fù)極價(jià)格約為 3 萬元/噸。所以綜合來看，考慮收得 率、前處理與修飾工序成本后，鈉電負(fù)極和鋰電石墨負(fù)極的遠(yuǎn)期成本差異不大。 成本結(jié)構(gòu)上重要性提升、前驅(qū)體降本空間較大、來源、工藝的研發(fā)難度大，使得 硬碳負(fù)極成為鈉電產(chǎn)業(yè)化的決速關(guān)鍵。相較鋰電成本中正極材料占比 50%以上，鈉電正極成本占比只在 26%左右，而負(fù)極成本大大上升，達(dá)到 16%，比起鋰電 負(fù)極的成本占比翻倍。2022 年 9 月時(shí)，日本可樂麗椰殼硬碳價(jià)格約為 20 萬元/ 噸，低端人造石墨負(fù)極價(jià)格約為 3 萬元/噸，進(jìn)口硬碳材料成本較高但降本空間巨大。另外，不同于鈉電正極材料的研究進(jìn)展較為順利，多家企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入中試、 投產(chǎn)階段，鈉電負(fù)極研發(fā)遇到的瓶頸較大，目前還難以找到廉價(jià)、適合大規(guī)模量 產(chǎn)的前驅(qū)體材料。

2.2、 硬碳前驅(qū)體路線多樣，供應(yīng)與成本是核心考量

硬碳負(fù)極前驅(qū)體材料復(fù)雜多樣，包括生物質(zhì)、樹脂基、瀝青等。其核心制造工藝 是碳化，受工藝限制，在選材時(shí)要求成本低、供應(yīng)量大、易獲取及儲(chǔ)存，同時(shí)還 強(qiáng)調(diào)容量損失少、效率較高、循環(huán)性較好，對(duì)于純化過程也有要求。

（1）樹脂基：前驅(qū)體雖然純度高，結(jié)構(gòu)易調(diào)控，但是成本較高； （2）瀝青基：前驅(qū)體雖然來源較廣泛，但生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生廢水煙氣，此外還 需要在造孔技術(shù)方面做進(jìn)一步研發(fā)，且容量較低； （3）生物質(zhì)：前驅(qū)體來源廣泛，大多是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，容量也較高。 所以硬碳負(fù)極目前應(yīng)用較多的材料是生物質(zhì)前驅(qū)體。 但是生物質(zhì)也有其缺點(diǎn)。首先，生物質(zhì)來源雖然廣泛，但是由于品種繁多，且具 有季節(jié)性等問題、不能保證一致性。而不同的品種對(duì)應(yīng)不同的生產(chǎn)處理工藝，增 加了工藝與設(shè)備選型的復(fù)雜性。因此，雖然生物質(zhì)前驅(qū)體是一種很好的過渡期選 擇，但是從長遠(yuǎn)來看還是要不斷提升瀝青基負(fù)極材料研發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)瀝青基與樹 脂基材料降本，以便其規(guī)?；瘧?yīng)用。

2.2.1、供應(yīng)與成本是核心考量，生物質(zhì)性能領(lǐng)先

對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來說，選擇前驅(qū)體時(shí)首先考慮的是成本、供應(yīng)量與是否易于獲取和 保存，其次才考慮生產(chǎn)出來的硬碳負(fù)極的性能，包括克容量、首次循環(huán)庫倫效率、 循環(huán)性能與是否需要提純等。

生物質(zhì)前驅(qū)體生產(chǎn)工藝難度小，但難點(diǎn)在于合適前驅(qū)體的篩選和穩(wěn)定批量供應(yīng)。 在鈉電產(chǎn)業(yè)鏈還不成熟的行業(yè)初期階段，生物質(zhì)硬碳由于其性能優(yōu)異，產(chǎn)業(yè)化速 度較快。但當(dāng)行業(yè)進(jìn)入成長放量階段，難以保障原材料供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性、低成本 和一致性成為掣肘的難題。 瀝青基/樹脂基等硬碳目前生產(chǎn)工藝難度較大，性能也較生物質(zhì)基硬碳差，但其 原材料供應(yīng)比較穩(wěn)定，隨著前驅(qū)體研發(fā)技術(shù)突破以及其他材料修飾技術(shù)的應(yīng)用， 供應(yīng)來源廣泛、成本低廉的其他前驅(qū)體材料，例如生物質(zhì)多糖、樹脂基、瀝青基 以及無煙煤等材料有望后來居上。

作為當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化最快的椰子殼硬碳材料，其電池性能理想，但長期難以保障鈉電 需求。我國椰殼炭的主要來源是從菲律賓與印度尼西亞進(jìn)口。菲律賓和印度尼西 亞的椰子殼較厚，水分與揮發(fā)份指標(biāo)較好，雜質(zhì)也較少，生產(chǎn)出來的椰殼炭化料 具有較好的強(qiáng)度與品質(zhì)。據(jù)國際椰子協(xié)會(huì)消息，印度尼西亞是最大的椰殼炭化料 出口國，2021 年出口 43.3 萬噸；其次為菲律賓，出口 11.4 萬噸，而斯里蘭卡 僅出口 8 千多噸。三個(gè)國家的椰殼炭化料總出口量約 55.5 萬噸，按照每一萬噸 的椰殼炭化料對(duì)應(yīng) 5GWh 的鈉電需求測(cè)算，最大能夠支撐 11.1GWh 的鈉電需求。 國內(nèi)椰殼供給不足，椰子殼硬碳或形成進(jìn)口依賴。國內(nèi)的椰子產(chǎn)地主要是海南， 占全國椰子收獲面積的 99%。相較菲律賓與印尼來說，海南椰子殼較薄，密度 也會(huì)稍低，碳化后得到的椰殼炭品質(zhì)會(huì)稍差一點(diǎn)。2021 年我國國內(nèi)椰子產(chǎn)量約 36.42 萬噸，椰殼重量約占椰子重量的 13%，即產(chǎn)生椰殼約 5 萬噸。一般 6 噸 的椰殼可以燒制 1 噸椰殼炭化料，也就是說，僅靠我國 21 年全部椰子產(chǎn)量也無 法滿足 5GWh 的鈉電需求。 生物質(zhì)椰子殼作硬碳負(fù)極最大的問題就是國產(chǎn)原料供應(yīng)量不足，過度依賴進(jìn)口。 鈉電硬碳負(fù)極實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后，如果還依賴于進(jìn)口椰殼炭的話，航運(yùn)限制也會(huì)導(dǎo)致原 材料成本增加。 無煙煤是用于生產(chǎn)軟碳負(fù)極的原材料，原料來源廣泛、價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡單。 但是相比于硬碳負(fù)極，軟碳負(fù)極的缺陷較明顯，首先是容量低，首次循環(huán)效率也 比生物基硬碳低 8 個(gè)點(diǎn)左右，此外由于無煙煤的品質(zhì)有區(qū)別，不同批次的原料生 產(chǎn)出的負(fù)極難以保證一致性，而且無煙煤中含有 3-5%的灰分以及硫雜質(zhì)，需要 經(jīng)提純后才能使用，否則會(huì)對(duì)電池循環(huán)有害，但提純工藝產(chǎn)生的廢氣污水不利于 環(huán)保。無煙煤通過造孔技術(shù)也可以生成硬碳，但這增加了生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)與成本。

不同硬碳前驅(qū)體的性能側(cè)重點(diǎn)不同，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域需求痛點(diǎn)不同，未來硬碳路線 或呈現(xiàn)百花齊放格局。對(duì)于成本敏感的市場(chǎng)（電動(dòng)兩輪車、低速車等）來說，克 容量在 280~290mAh/g，首次效率在 90%左右的低端硬碳材料就能滿足需求， 更加側(cè)重低成本；而對(duì)高端市場(chǎng)應(yīng)用來說，要求的比容量一般在 350 mAh/g 以 上，首次效率要大于等于 92%，比容量等性能參數(shù)突出的硬碳材料成為首選。

2.2.2、供應(yīng)鏈成熟度限制修飾技術(shù)應(yīng)用，預(yù)鈉化是挖潛重點(diǎn)

電池材料體系遵循“木桶效應(yīng)”，各材料環(huán)節(jié)之間既存在協(xié)同作用，可以通過添 加劑和修飾技術(shù)使得性能提升；也存在相互牽制，材料短板會(huì)影響新技術(shù)的推廣 節(jié)奏。因此，基于硬碳負(fù)極的鈉電池材料體系修飾技術(shù)，以及輔材的開發(fā)，是在 產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)從 0 到 1 的階段中下一步需要解決的問題。 硬碳材料在鈉離子電池中的性能提升策略主要集中在以下幾個(gè)方面： （1）通過調(diào)控前驅(qū)體的合成以及熱解過程在微觀上調(diào)控硬碳的孔隙結(jié)構(gòu)和層間 距； （2）與其他材料的包覆復(fù)合、雜原子摻雜等來調(diào)控材料的缺陷程度和層間距； （3）電解液的調(diào)控 （4）預(yù)鈉化的處理。

前驅(qū)體的調(diào)控、改性、摻雜、包覆是當(dāng)前負(fù)極廠商首要解決的產(chǎn)業(yè)化問題；電解 液調(diào)控可提高硬碳材料的電化學(xué)性能、倍率性能，需要電池廠商與電解液廠商合作研發(fā)，也有望較快產(chǎn)業(yè)化。 預(yù)鈉化技術(shù)與預(yù)鋰化技術(shù)策略與實(shí)現(xiàn)手段基本相似，對(duì)硬碳負(fù)極的性能提升較為 顯著。但考慮到補(bǔ)鋰技術(shù)的應(yīng)用要慢于鋰電技術(shù)整體發(fā)展節(jié)奏，且現(xiàn)有的補(bǔ)鈉技 術(shù)還不成熟，工藝復(fù)雜且成本高，技術(shù)壁壘較高，產(chǎn)業(yè)化周期可能較長。

2.3、 工序設(shè)備復(fù)雜多樣

硬碳生產(chǎn)的技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在原料選取、交聯(lián)處理、碳化、純化等過程中的工 藝控制與技術(shù)積累。硬碳負(fù)極制備的基本環(huán)節(jié)包括前處理、碳化、純化等工序。 根據(jù)原材料的特性，中間會(huì)再加入酸洗、水洗、燒結(jié)、縮聚固化等工序；根據(jù)所 需材料性能要求的區(qū)別，設(shè)計(jì)包覆、摻雜、預(yù)處理、改性等工藝。 由于前驅(qū)體來源不具有一致性，廣泛的原料對(duì)應(yīng)了不同的工序與工藝，鈉電硬碳 負(fù)極的生產(chǎn)工序與設(shè)備選型也具有復(fù)雜性。硬碳負(fù)極的制備設(shè)備包括粉碎機(jī)、球 磨機(jī)、反應(yīng)釜、噴霧干燥機(jī)、保護(hù)氣氛反應(yīng)爐以及一些均質(zhì)混合設(shè)備、包覆設(shè)備和篩分設(shè)備等。由于部分生產(chǎn)設(shè)備仍依賴進(jìn)口，研發(fā)適配各負(fù)極廠商產(chǎn)線的國產(chǎn) 設(shè)備是降本關(guān)鍵，還需進(jìn)行非標(biāo)設(shè)備的自研。 前處理與純化工序增加成本與環(huán)保壓力。在前處理環(huán)節(jié)，對(duì)于生物質(zhì)前驅(qū)體，大 多要先進(jìn)行破碎、提純等前處理工序，瀝青材料則要先進(jìn)行交聯(lián)氧化處理，使其 具備非石墨態(tài)結(jié)構(gòu)。這些工序涉及到使用催化劑、氧化劑、氫氣等添加劑，增加 了生產(chǎn)成本。在純化環(huán)節(jié)可能會(huì)產(chǎn)生硫化物、二氧化硫等廢氣廢水，會(huì)帶來較大 的環(huán)保壓力。

3、 投資分析

3.1、 資本助力產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新，生物質(zhì)將最先產(chǎn)業(yè)化

鋰礦價(jià)格居高不下使得生產(chǎn)商紛紛將目光投向鈉離子電池，也帶來了資本領(lǐng)域的 關(guān)注。此外，由于產(chǎn)業(yè)的高度相似性，鈉電產(chǎn)業(yè)化得以受益于鋰電的產(chǎn)業(yè)鏈成熟 度與積淀，為上下游的高效研發(fā)響應(yīng)與快速迭代創(chuàng)新提供了很大助力。

從新老廠商專利和產(chǎn)品來看，生物質(zhì)硬碳負(fù)極成為廠商當(dāng)前布局的重點(diǎn)。比容量 方面，生物質(zhì)、樹脂、石墨烯的比容量較高，均處于 300 mAh/g 以上，無煙煤 和瀝青基比容量較低。首效方面，生物質(zhì)較為領(lǐng)先，瀝青、無煙煤首效較低。循 環(huán)壽命方面，優(yōu)異的生物質(zhì)硬碳負(fù)極能達(dá)到 3000 次以上，足以滿足動(dòng)力以及部 分儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

3.2、 鵬輝能源（佰思格）：聚焦硬碳，行業(yè)領(lǐng)先

鵬輝能源成立于 2001 年，是中國最大的電池生產(chǎn)廠家之一，主要業(yè)務(wù)為鋰離子 電池、一次電池、鎳氫電池的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，20 余年來專注于鋰電池生產(chǎn) 制造與研發(fā)，產(chǎn)品條線涵蓋消費(fèi)、動(dòng)力、儲(chǔ)能，現(xiàn)正全力聚焦儲(chǔ)能領(lǐng)域。 儲(chǔ)能業(yè)務(wù)成長空間可期，多路線布局鈉電池。鵬輝電池產(chǎn)品以電芯和模組為主， 重點(diǎn)開發(fā)儲(chǔ)能磷酸鐵鋰電池，循環(huán)性能優(yōu)異，安全性高，競爭優(yōu)勢(shì)明顯，已獲得 國內(nèi)外客戶的批量訂單。針對(duì)鈉電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用潛力，公司積極開展 鈉離子電池的研發(fā)工作，包括層狀氧化物、聚陰離子體系等正極路線。 鵬輝能源參股佰思格，加速鈉電布局。2021 年 10 月，鵬輝能源向佰思格投資 人民幣 1000 萬元，獲持股權(quán) 8.33%，以布局硬碳負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)鏈。2022 年 5 月佰思格在獲得達(dá)晨資本的戰(zhàn)略投資后，7 月又獲得恒信華業(yè)與雄韜股份數(shù)千萬 元 A+輪投資，本輪融資主要用于高容量鈉（鋰）電池硬碳負(fù)極材料研發(fā)和萬噸 級(jí)自動(dòng)產(chǎn)線的建設(shè)。自 2018 年成立至今，佰思格已經(jīng)六次獲得頭部資本和產(chǎn)業(yè) 資本的青睞。

佰思格成立于 2018 年，是一家從事先進(jìn)鋰電池、鈉離子電池和超級(jí)電容器電極 材料研究、開發(fā)、生產(chǎn)和銷售的國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。公司具備強(qiáng)大的自主研發(fā) 和創(chuàng)新能力，截至 2022 年 6 月在快充碳負(fù)極材料和復(fù)合材料領(lǐng)域累計(jì)申請(qǐng)知識(shí) 產(chǎn)權(quán)約 30 項(xiàng)，其中發(fā)明專利 13 項(xiàng)。公司也是國內(nèi)唯一一家參與鈉離子電池行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定的負(fù)極材料企業(yè)。 專注硬碳材料，產(chǎn)品具備性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。佰思格主營產(chǎn)品包含功率型硬碳、軟碳材 料、能量型硬碳材料、鈉離子電池硬碳負(fù)極材料、硅碳材料和超快充石墨材料等， 已量產(chǎn)比容量 300-650mAh/g 七種產(chǎn)品，可覆蓋超快充消費(fèi)（3C）、新能源汽 車、低成本鈉離子電池、長壽命及低溫儲(chǔ)能等多個(gè)領(lǐng)域。2022 年，公司成功研 發(fā)出比容量≥550mAh/g 的超高容量硬碳材料，具有“零膨脹”特性，所產(chǎn)鈉離 子硬碳材料價(jià)格遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格（進(jìn)口產(chǎn)品最高容量為 480mAh/g），具有 極高的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。公司將進(jìn)一步測(cè)試，推進(jìn)該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，以期填補(bǔ)動(dòng)力電 池類鈉離子電池負(fù)極材料的行業(yè)空白。 佰思格未來研發(fā)重心主要圍繞超快充、超低溫、超長壽命、高容量鋰電池硬碳負(fù) 極材料，與高比容量、高首效鈉電硬碳負(fù)極材料展開。擴(kuò)產(chǎn)布局方面，新廠區(qū)計(jì) 劃于 22 年 6 月份投入生產(chǎn)，布局 8 條生產(chǎn)線，先期布局 2 條，實(shí)現(xiàn) 5000 噸鈉 離子電池硬碳負(fù)極材料量產(chǎn)。全線達(dá)產(chǎn)后，產(chǎn)能將達(dá)到 2 萬噸。截至 22 年 11 月，公司已完成 2000 噸鈉離子電池硬碳負(fù)極材料的設(shè)備安裝和生產(chǎn)。23 年上 半年計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)至 1 萬噸左右。2025 年計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)至 5 萬噸，對(duì)應(yīng)電池產(chǎn)能 20-30GWh。

3.3、 貝特瑞：負(fù)極龍頭，硅基與硬碳創(chuàng)新迭代

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(jí)高新技術(shù) 企業(yè)。公司以技術(shù)創(chuàng)新為引領(lǐng)，以技術(shù)領(lǐng)先、產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)鏈布局完善、國際與國內(nèi)主流客戶并重為特色，在行業(yè)中占據(jù)突出地位。公司核心產(chǎn)品主要包括鋰離子 電池負(fù)極材料、正極材料及石墨烯材料。2020 年，貝特瑞的產(chǎn)量在全國負(fù)極材 料市場(chǎng)占比 22%，位列行業(yè)第一。2015 年貝特瑞成功上市新三板，2021 年順 利平移實(shí)現(xiàn)北交所上市。 2021 年公司業(yè)績快速增長。隨著新能源汽車需求增長帶動(dòng)鋰電子電池及材料行業(yè)的快速發(fā)展，公司產(chǎn)品產(chǎn)銷潛力迅速釋放，2021年公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)總收入104.91 億元，同比增長 135.67%，歸母凈利潤為 14.41 億元，同比增長 191.39%。2022 年前三季度增速保持，公司營業(yè)總收入為 175.68 億元，同比增長 156.43%，歸 母凈利率為 13.58 億元，同比增長 24.52%。

2021 年毛利率下滑，但出售資產(chǎn)使凈利率有所提升。2021 年毛利率為 25.02%， 同比減少 3.51pcts，主要由于產(chǎn)品均價(jià)下降；凈利率為 13.73%，同比增加 2.55pcts。2022 年前三季度毛利率為 17.34%，同比下降 10.00pcts，凈利率為 7.65%，同比下降 8.62pcts。

分業(yè)務(wù)來看，負(fù)極材料是公司最大的營收來源。2017 年以來，負(fù)極材料營業(yè)收 入占比均超過 50%。2021 年負(fù)極材料實(shí)現(xiàn)營收 64.59 億元，同比增長 104.96%， 占比 61.51%，負(fù)極業(yè)務(wù)毛利率為 31.35%，同比下降 5.48pcts。2022 年上半年 公司負(fù)極材料營業(yè)收入同比增長 165.74%，達(dá) 63.59 億元，負(fù)極業(yè)務(wù)毛利率為 23.54%，同比下降 13.19 pcts。 2022 年前三季度經(jīng)營現(xiàn)金流承壓。2021 年受市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)，原材料和委外加工 貨款大幅增加，經(jīng)營活動(dòng)現(xiàn)金流凈值減少至-8.8 億元，2022 年前三季度經(jīng)營活 動(dòng)現(xiàn)金流為-6.71 億元。

公司為負(fù)極材料龍頭企業(yè)，石墨領(lǐng)域頭部效應(yīng)顯著。公司主營業(yè)務(wù)覆蓋鋰電池負(fù) 極材料、正極材料及石墨烯材料，其中負(fù)極業(yè)務(wù)主要包含天然石墨、人造石墨、 硅基負(fù)極與新型負(fù)極四大板塊。在負(fù)極業(yè)務(wù)方面，公司擁有天然石墨礦到負(fù)極產(chǎn) 品的完整產(chǎn)業(yè)鏈布局，掌握資源、供應(yīng)和技術(shù)迭代能力。 全面推進(jìn)一體化布局，降本至關(guān)重要。公司向上布局，天然石墨礦儲(chǔ)備豐富。經(jīng) 過近二十年的全面布局石墨資源，公司已經(jīng)建立了從石墨礦開采到天然石墨負(fù)極 材料產(chǎn)成品的完整產(chǎn)業(yè)鏈。針狀焦方面，為順應(yīng)價(jià)格上行態(tài)勢(shì)，貝特瑞聯(lián)手針狀 焦企業(yè)合資布局。合資企業(yè)具有針狀焦自主開發(fā)技術(shù)，且產(chǎn)能均處于行業(yè)領(lǐng)先地 位。石墨化方面，貝特瑞加快石墨化產(chǎn)能布局，以應(yīng)對(duì)價(jià)格上行趨勢(shì)。公司早期的石墨化布局較為保守，自 2021 年開始奮力直追布局進(jìn)程。公司通過控股、參 股及外協(xié)的方式，加快保障石墨化自給，預(yù)計(jì) 2023 年能達(dá) 13 萬噸石墨化產(chǎn)能。 石墨化工藝研發(fā)奮起直追，產(chǎn)品性能持續(xù)突破。公司持續(xù)研發(fā)連續(xù)法石墨化工藝 技術(shù)，技術(shù)成熟后有望進(jìn)一步提升成本優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，公司以 S360-L1、S360-L2 為代表的系列產(chǎn)品利用新型二次造粒技術(shù)促使各向同性化，循環(huán)周期延長，膨脹 小，納米造孔技術(shù)提升能量密度，容量可達(dá) 358.8mAh/g，首次效率近 95%； S360-L2-H 產(chǎn)品用于軟包電池能量密度可達(dá) 700Wh/L 以上，首次效率高達(dá) 95.5%；BFC-18 產(chǎn)品則適用于快充型軟包，可實(shí)現(xiàn) 3-6C 快速充電。公司多款人 造石墨產(chǎn)品在長壽命、低循環(huán)、高能量密度等性能上實(shí)現(xiàn)突破，獲得客戶一致認(rèn) 可，預(yù)計(jì)未來出貨增量將持續(xù)顯著。

公司硅基負(fù)極技術(shù)積累深厚，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度遙遙領(lǐng)先。早在 2006 年公司就開始進(jìn) 行硅碳負(fù)極材料的研究，2019 年前后，公司的硅碳負(fù)極材料突破至第三代產(chǎn)品， 能避免硅與電解液的直接接觸，有效緩解硅的體積膨脹問題，比容量從第一代的 650mAh/g 提升至第三代的 1500mAh/g，2020 年公司主持制定國家首個(gè)硅碳 負(fù)極領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 38823-2020《硅炭》，現(xiàn)正著手開發(fā)具有更高容量的 第四代硅碳負(fù)極材料產(chǎn)品。硅氧負(fù)極材料方面，公司已經(jīng)完成多款氧化亞硅產(chǎn)品 的技術(shù)開發(fā)和量產(chǎn)工作，部分產(chǎn)品的比容量高達(dá) 1600mAh/g 以上。公司作為國 內(nèi)首家批量出貨硅基負(fù)極的企業(yè)，于 2017 年成功打入松下-特斯拉供應(yīng)鏈，率先 實(shí)現(xiàn)全球量產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度遙遙領(lǐng)先，隨著行業(yè)硅碳化的推進(jìn)，必將帶來新的增 長點(diǎn)。 貝特瑞的硬碳負(fù)極材料已經(jīng)開發(fā)至第五代。公司現(xiàn)有的鈉電硬碳負(fù)極產(chǎn)品具有高 安全性、耐低溫性與長循環(huán)壽命的優(yōu)點(diǎn)。目前量產(chǎn)的負(fù)極硬碳材料型號(hào)主要是克 容量 240、300、350 和 400mAh/g 的產(chǎn)品，處于小試轉(zhuǎn)中試階段的為 450mAh/g 的產(chǎn)品。

3.4、 杉杉股份：快充負(fù)極領(lǐng)先，推出硬碳產(chǎn)品

杉杉股份成立于 1992 年，于 1996 年 A 股上市。1999年公司進(jìn)軍鋰電負(fù)極材料 產(chǎn)業(yè)。新能源業(yè)務(wù)是公司主要的業(yè)績來源及未來發(fā)展重點(diǎn)，主要覆蓋鋰離子電池 材料、電池系統(tǒng)集成、能源管理服務(wù)和充電樁建設(shè)及新能源汽車運(yùn)營等業(yè)務(wù)。經(jīng) 過多年發(fā)展，杉杉股份已經(jīng)成為全球規(guī)模最大的鋰離子電池材料綜合供應(yīng)商。根 據(jù)鑫欏鋰電數(shù)據(jù)，公司負(fù)極出貨量排名行業(yè)第二，市場(chǎng)頭部地位夯實(shí)。 2021 年公司業(yè)績大幅提升，歸母凈利率同比增長超 23 倍。2021 年，公司憑借 新能源車行業(yè)景氣帶動(dòng)負(fù)極材料需求提升以及偏光片業(yè)績貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 206.99 億元，同比增長 151.94%，歸母凈利潤達(dá) 33.40 億元，同比增長 2320%。 2022年第三季度公司經(jīng)營業(yè)績短期承壓，前三季度實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 158.41 億元， 同比增長 0.82%，歸母凈利潤達(dá) 22.09 億元，同比下降 20.37%。

2021 年毛利率穩(wěn)中有升，凈利率大幅度改善。2021 年，公司毛利率達(dá) 25.03%， 同比增長 6.61pcts，凈利率達(dá) 17.25%，同比上升 14.75pcts。2022 年前三季度 毛利率為 25.62%，同比上升 0.31pcts，凈利率達(dá) 14.60%，同比減少 4.24pcts。

分業(yè)務(wù)來看，負(fù)極材料盈利能力更強(qiáng)且表現(xiàn)更穩(wěn)健。2021 年公司負(fù)極材料營收 達(dá) 41.40 億元，同比增長 64.42%，占比 20.00%，業(yè)務(wù)毛利率達(dá) 28.62%，同比 增長 0.90pcts。 2022 年前三季度公司經(jīng)營活動(dòng)現(xiàn)金凈額轉(zhuǎn)正。2021 年公司經(jīng)營活動(dòng)現(xiàn)金流凈值 為-3.64 億元，2022 年前三季度經(jīng)營活動(dòng)現(xiàn)金流凈值達(dá) 17.94 億元。

2021 年剝離正極業(yè)務(wù)，專注負(fù)極業(yè)務(wù)。公司在鋰電池材料業(yè)務(wù)專注于鋰電池負(fù) 極材料和電解液的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品均可應(yīng)用于新能源汽車、消費(fèi)電子產(chǎn) 品和儲(chǔ)能行業(yè)。公司負(fù)極業(yè)務(wù)的主要產(chǎn)品包括人造石墨、天然石墨、硅基負(fù)極等， 電解液業(yè)務(wù)的主要產(chǎn)品有電解液和六氟磷酸鋰。 加大一體化基地建設(shè)，產(chǎn)能規(guī)模行業(yè)領(lǐng)先。公司在針狀焦、石油焦、包覆瀝青等 主要原材料領(lǐng)域與主要供應(yīng)商開展商務(wù)、技術(shù)、研發(fā)方面的全方位戰(zhàn)略合作，通 過簽訂長協(xié)、參股等方式提前鎖定外部資源，有效保障了供應(yīng)鏈的安全穩(wěn)定。 2021 年 3 月，與中國石油錦州石化公司簽署協(xié)議，在針狀焦、石油焦、煅后焦 領(lǐng)域開展合作，為公司長期原材料供應(yīng)提供保障。產(chǎn)能建設(shè)方面，加大一體化基 地的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)降本增效。公司在內(nèi)蒙古包頭、四川眉山和云南安寧分別規(guī) 劃了 10 萬噸、20 萬噸、30 萬噸一體化基地，有效降低成本，強(qiáng)化公司規(guī)模和 成本優(yōu)勢(shì)。2022 年上半年內(nèi)蒙二期的 5.2 萬噸石墨化產(chǎn)能建成，形成了 9.4 萬 噸的石墨化產(chǎn)能，石墨化產(chǎn)能已基本達(dá)產(chǎn)；四川眉山一體化基地一期 10 萬噸石 墨化產(chǎn)能于 2022 年第三季度開始投試產(chǎn)。2023 年公司有望形成 19.4 萬噸石墨 化產(chǎn)能。此外，規(guī)劃了浙江寧波 4 萬噸硅基負(fù)極一體化基地項(xiàng)目，項(xiàng)目覆蓋完整 生產(chǎn)工序，將有利于公司率先形成硅基負(fù)極材料一體化產(chǎn)能規(guī)模優(yōu)勢(shì)。 箱體爐石墨化技術(shù)成熟，有望降本提高生產(chǎn)效率。公司的箱體爐技術(shù)在品質(zhì)和成 本控制方面行業(yè)領(lǐng)先，并持續(xù)推進(jìn)工藝的優(yōu)化改進(jìn)。包頭一體化基地箱體爐石墨 化工藝自動(dòng)化程度提升，可以有效節(jié)省人力成本，提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期， 并且單爐裝爐量大幅度提升，單噸電耗下降明顯。新建一體化基地將采取新型工 藝，大幅提升產(chǎn)線的靈活性，以滿足不同產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝需求。此外，公司從 2010 年開始進(jìn)行連續(xù)石墨化的研發(fā)和測(cè)試工作，雖然受限于溫度上限，尚不能 大規(guī)模、多領(lǐng)域場(chǎng)景應(yīng)用，但在原有研發(fā)和測(cè)試工作的基礎(chǔ)上，公司將繼續(xù)保持 對(duì)連續(xù)石墨化工藝的研發(fā)和改進(jìn)。

快充人造石墨技術(shù)迭代，硅基負(fù)極性能提升。消費(fèi)電子類負(fù)極材料依托包覆技術(shù)、 液相融合碳化技術(shù)，公司打造出了高能量密度 3C 人造石墨，突破了生焦二次顆 粒 5C 快充技術(shù)瓶頸。動(dòng)力類產(chǎn)品方面，公司開發(fā)出了新一代高能量密度兼顧快 充的動(dòng)力類產(chǎn)品，并已批量應(yīng)用于下游終端車企。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)，公司的硅氧產(chǎn)品已率先實(shí)現(xiàn)在消 費(fèi)和電動(dòng)工具領(lǐng)域的規(guī)?；袌?chǎng)應(yīng)用，并已通過了全球優(yōu)質(zhì)動(dòng)力客戶和頭部電動(dòng) 工具客戶的產(chǎn)品認(rèn)證，有望迎來規(guī)模放量。

審核編輯：郭婷