1、請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容證券研究報告證券研究報告|2022022 2年年1212月月6 6日日鈉電行業深度系列二：硬碳負極鈉電行業深度系列二：硬碳負極行業研究行業研究 深度報告深度報告 電力設備新能源電力設備新能源 電池電池投資評級：超配（維持評級）投資評級：超配（維持評級）證券分析師：王蔚祺010-S0980520080003從零到一新突破，從零到一新突破，生物質路線前景廣闊生物質路線前景廣闊請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容報告報告摘要摘要硬碳目前為鈉電池主流負極材料路線，同時也為當下鈉電池產業規?；闹饕萍s因素硬碳目前為鈉電池主流負極材料路線，同時也為當下

2、鈉電池產業規?；闹饕萍s因素。硬碳材料具有結構多樣、價格低廉、導電性良好、儲鈉容量高、嵌鈉后體積形變小、環境友好和低氧化還原電位等優點，為當下鈉電池主流負極材料路線。但受制于硬碳負極國內產能有限的問題，產品依賴于進口，同時工制備路線多樣，工藝路線尚未確定，成為短期制約鈉電池行業規?；闹饕蛩?。硬碳前驅體技術路線多樣，生物質基為當下主流路線。硬碳前驅體技術路線多樣，生物質基為當下主流路線。目前常用的硬碳前驅體主要是生物基，如毛竹、椰殼、淀粉、核桃殼等，同時也可以使用、無煙煤、瀝青、酚醛樹脂等化工原料。原料和技術不同，性能和成本也有顯著差別。一、生物質基路線性能適中，物料來源廣泛，成本相對合適

3、。二、酚醛樹脂等合成聚合物前驅體路線性能較優，但成本相對高昂。三、無煙煤、瀝青等化石燃料基路線成本低廉，但產出的硬碳材料性能一般。因此生物質基前驅體路線為當下主流路線。硬碳負極處于從硬碳負極處于從零到一爆發前夕，正全力推進國產化零到一爆發前夕，正全力推進國產化。目前佰思格、貝特瑞擁有硬碳負極產能，正全力推進生物質基硬碳國產化；杉杉股份、中科電氣、翔豐華等人造石墨負極頭部企業各自布局生物質基、化石燃料基、以及合成聚合物基硬碳負極路線；新進入企業如元力股份、圣泉集團亦布局生物質基硬碳材料，其中圣泉集團主要依靠秸稈來源的生物質量產優勢。我們預期隨著鈉電池材料體系的成熟和產能規?；?，憑借出色的經濟性和

4、安全性，2026年全球鈉電池需求有望突破120GWh，對應市場空間突破600億元；我們預計2026年硬碳負極需求量達到16.23萬噸，對應市場空間有望達到73億元。產業鏈相關公司產業鏈相關公司：璞泰來、貝特瑞、中科電氣、杉杉股份、翔豐華、元力股份、圣泉集團風險提示風險提示：鈉電池產業化進展不及預期、下游需求不及預期、硬碳負極行業進入者競爭加劇2YaXuZoUfWvZpMbRcM6MmOoOmOnPiNrQtRlOpPsN9PqQyRuOnOnRNZqNsO請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容第一章第一章 硬碳負極基本介紹硬碳負極基本介紹請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容鈉離子

5、電池簡介鈉離子電池簡介鈉離子電池的概念最早由ARMAND團隊于20世紀80年代提出，在90年代經過產業化推廣得到技術應用。鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池類似，其本質是在充放電過程中由鈉離子在正負極間嵌入脫出實現電荷轉移、而鋰離子電池則是通過鋰離子在正負極間移動來進行電荷轉移，工作原理本質上相同。與鋰電池相比：鈉電池在正極材料、負極材料中均發生較大變化。圖圖1 1：鈉離子電池工作原理：鈉離子電池工作原理表表1 1：鋰離子電池與鈉離子電池比較：鋰離子電池與鈉離子電池比較資料來源：Tarik Chafik等Study of electrochemical alkali insertion into

6、 carbonaceous materials、國信證券經濟研究所整理資料來源：中科海鈉官網、鋰離子電池正極材料研究進展、國信證券經濟研究所整理材料與設備材料與設備鋰離子電池鋰離子電池 鈉離子電池鈉離子電池正極材料磷酸鐵鋰、三元材料等層狀氧化物、聚陰離子材料、普魯士藍類材料負極材料人造石墨、天然石墨、硅基負極等碳基材料、金屬氧化物、磷基材料等電解液溶質為六氟磷酸鋰溶質為六氟磷酸鈉或高氯酸鈉隔膜無變化無變化集流體正極鋁箔，負極銅箔正負極均為鋁箔設備無變化無變化正極正極負極負極電解液電解液充電充電放電放電請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容鈉電池各負極材料路線對比鈉電池各負極材料路線對比圖

7、圖2 2：鈉電池各技術路線對比：鈉電池各技術路線對比資料來源：李旭升鈉離子電池碳負極材料的制備及儲鈉性能研究、國信證券經濟研究所整理圖圖3 3：合金類材料易出現材料膨脹問題：合金類材料易出現材料膨脹問題資料來源：李旭升鈉離子電池碳負極材料的制備及儲鈉性能研究、國信證券經濟研究所整理目前鈉離子電池負極材料的研究主要集中在碳基材料、合金類材料、過渡金屬氧化物及有機化合物等。在眾多負極材料中硬碳材料具有結構多樣、價格低廉、導電性良好、儲鈉容量高、嵌鈉后體積形變小、環境友好和低氧化還原電位等優點硬碳材料具有結構多樣、價格低廉、導電性良好、儲鈉容量高、嵌鈉后體積形變小、環境友好和低氧化還原電位等優點。軟

8、碳層間距較硬碳小，軟碳儲鈉的比容量僅220mAh/g，其體積容量難以提高，且低溫性能、快充性能等方面均沒有硬碳好。合金類材料存在儲鈉過程中體積膨脹嚴重，材料粉化，循環穩定性差，成本高的問題；金屬化合物有原材料價格昂貴，穿梭效應嚴重，庫倫效率低等問題。材料材料膨脹膨脹活活性性材材料料粉粉化化脫脫落落請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容鈉電池各負極材料路線對比鈉電池各負極材料路線對比目前鈉離子電池負極材料的研究主要集中在碳基材料、合金類材料、過渡金屬氧化物及有機化合物等。碳基材料中，碳基材料中，硬碳材料具有結構多樣、價格低廉、導電性良好、儲鈉容量高、嵌鈉后體積形變小、環境友好和低氧化還原電

9、位等優點硬碳材料具有結構多樣、價格低廉、導電性良好、儲鈉容量高、嵌鈉后體積形變小、環境友好和低氧化還原電位等優點。軟碳層間距較硬碳小，軟碳儲鈉的比容量僅220mAh/g，其體積容量難以提高，且低溫性能、快充性能等方面均沒有硬碳好。合金類材料存在儲鈉過程中體積膨脹嚴重，材料粉化，循環穩定性差，成本高的問題；金屬化合物有原材料價格昂貴，穿梭效應嚴重，庫倫效率低等問題表表2 2：鈉電池各負極材料技術路線對比：鈉電池各負極材料技術路線對比資料來源：余海軍鈉離子電池負極材料的研究進展、Joachim MaierFundamentals，status and promise of sodium-based

10、 batteries、國信證券經濟研究所整理種類種類碳基材料碳基材料合金類材料合金類材料金屬氧化物金屬氧化物金屬硫化物金屬硫化物金屬磷化物金屬磷化物儲鈉原理儲鈉原理 納米孔洞儲鈉、石墨片層間嵌鈉、表面吸附和缺陷儲鈉與Na形成合金或金屬間化合物氧化態金屬被Na還原形成Na2O，或發生合金化反應尚不明確與Na形成合金反應代表性材料代表性材料硬碳，軟碳Si0.07Sb0.93Na2Ti3O7MoS2Sn4P3比容量（比容量（mAh/gmAh/g）硬碳理論值5304201203701132電勢（電勢（V V，相對于，相對于NaNa+/Na/Na）0.30.80.51.30.4優勢優勢儲鈉平臺低、容量高

11、、循環壽命長、成本低廉、體積膨脹小電子導電性好、比容量高、有效防止枝晶的產生理論容量高、安全性好、電壓平臺穩定、廉價易得理論容量高、結構穩定、熱力學穩定性好、良好的導電性理論容量高、嵌鈉/脫鈉電勢適當、導電性較好、膨脹較小劣勢劣勢倍率性能差、大部分容量在接近金屬鈉的析出電位附近實現，可能導致電極表面析出鈉枝晶體積膨脹嚴重，材料粉化；循環性能差；成本較高電子導電性較差、體積效應嚴重、循環穩定性差原料昂貴、穿梭效應嚴重首次庫倫效率低、電化學原理有待研究請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容鈉電池企業選擇硬碳作為主要負極材料路線鈉電池企業選擇硬碳作為主要負極材料路線目前正極材料路線多樣，采用層

12、狀氧化物的有寧德時代、中科海鈉、鈉創新能源、傳藝科技、立方新能源；采用聚陰離子氧化物路線的有眾鈉能源、鵬輝能源、山東章鼓；采用普魯士藍/白材料路線的有寧德時代、星空鈉電、賁安能源等。鈉創新能源同時也在建設聚陰離子量產線，以及研發普魯士藍/白體系。從負極材料選取來看，主要電池企業大多選取硬碳材料。從負極材料選取來看，主要電池企業大多選取硬碳材料。表表3 3：鈉電池各大企業技術路線對比：鈉電池各大企業技術路線對比資料來源：中國專利信息網，寧德時代、傳藝科技公司公告、中科海鈉、鈉創新能源等公司官網、國信證券經濟研究所整理企業名稱企業名稱材料方案（正極材料方案（正極+負極）負極）電芯能量密度電芯能量密

13、度（WhWh/kg)/kg)倍率性能倍率性能低溫性能低溫性能循環壽命循環壽命主營業務主營業務融資歷程融資歷程寧德時代（300750.SZ）普魯士白/層狀材料+硬碳16015min充電80%以上-20下容量保持率超90%3000鋰離子電池已上市中科海鈉銅鐵錳氧化物+無定形碳145最高能夠達到5C倍率工作溫度在-40-804500鈉離子電池2022年4月完成A+輪融資，華為哈勃參與。鈉創新能源鐵基氧化物+硬碳130-160工作溫度在-40-554000鈉離子電池正極及前驅體、電解液；鈉離子電池2021年11月完成億元Pre-A輪融資星空鈉電普魯士藍+普魯士藍鈉離子電池2021年底引入戰投淮?？毓杀?/p>

14、鈉能源硫酸鐵鈉+硬碳鈉離子電池2022年3月完成B輪融資，碧桂園創投獨家領投傳藝科技（002866.SZ）層狀氧化物+硬碳145-20下容量保持率超88%4000輸入類設備和印制電路板（PCB）兩大類消費電子零組件已上市立方新能源層狀氧化物+硬碳14015min充電80%以上-20下容量保持率超88%2000鋰離子電池已完成B輪融資賁安能源普魯士藍+鈦酸鹽3500鈉離子電池2017年軟銀中國參與A輪融資山東章鼓（002598.SZ）磷酸釩鈉+硬碳工作溫度在-30-55鼓風機、通氣機、工業泵、電氣設備等已上市鵬輝能源（300438.SZ）磷酸鹽系+硬碳鋰離子電池已上市請務必閱讀正文之后的免責聲明

15、及其項下所有內容硬碳負極基本介紹硬碳負極基本介紹資料來源：Jeff R.DahnHigh Capacity Anode Materials for Rechargeable Sodium-Ion Batteries、國信證券經濟研究所整理硬碳又稱硬碳又稱“非石墨化碳非石墨化碳”，通常是難以被石墨化的碳材料的統稱。，通常是難以被石墨化的碳材料的統稱。硬碳由扭曲的石墨烯片堆積而成，即使在高于3000的溫度下，這些堆疊的石墨烯片也很難完全展開或壓平而進一步形成石墨。Jeff Dahn等人提出的“紙牌屋”模型是第一個也是最早被廣泛接受的硬碳結構模型，該模型指出硬碳中存在小而彎曲的石墨烯片平行堆疊的短程

16、有序微區，堆疊層數一般在26層，橫向尺寸在4納米左右，材料呈現長程無序排列，不同取向的微區之間形成了豐富的納米孔道。值得關注的是，硬碳的石墨片層間距通常在值得關注的是，硬碳的石墨片層間距通常在0.370.370.400.40納米之間，遠比石墨的納米之間，遠比石墨的0.3350.335納米大，因此硬碳對于比鋰離子半徑更大的鈉粒子，擁有更強的存儲能力納米大，因此硬碳對于比鋰離子半徑更大的鈉粒子，擁有更強的存儲能力和更高的儲鈉容量。和更高的儲鈉容量。圖圖5 5：硬碳、軟碳和石墨的結構示意圖及電鏡照片。：硬碳、軟碳和石墨的結構示意圖及電鏡照片。圖圖4 4：硬碳的：硬碳的“紙牌屋紙牌屋”模型、硬碳與石墨

17、的層間距比較模型、硬碳與石墨的層間距比較資料來源：李喜飛鈉離子電池炭基負極材料研究進展、Titirci等Sodium Storage Mechanism Investigations through Structural Changes in Hard Carbons、Moon J.Kim等Electron microscopy analyses of natural and highly oriented pyrolytic graphites and the mechanically exfoliated graphenes produced from them國信證券經濟研究所整理0.3

18、70.4 nm0.335 nm硬碳硬碳石墨石墨硬碳硬碳軟碳軟碳石墨石墨請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容硬碳負極的物理化學特性硬碳負極的物理化學特性圖圖6 6：硬碳作為負極時存儲堿金屬離子的位點示意圖：硬碳作為負極時存儲堿金屬離子的位點示意圖圖圖7 7：不同碳基負極性能對比：不同碳基負極性能對比資料來源：Xiaolin LiA Minireview on Hard Carbon as Na-ion Battery Anodes:Progresses and Challenges、國信證券經濟研究所整理資料來源：李喜飛鈉離子電池炭基負極材料研究進展、國信證券經濟研究所整理硬碳儲存堿金屬

19、離子的位點主要包括：硬碳儲存堿金屬離子的位點主要包括：1 1）插層在石墨烯片層之間；）插層在石墨烯片層之間；2 2）儲存在閉孔內；）儲存在閉孔內；3 3）吸附在表面和缺陷位點上。）吸附在表面和缺陷位點上。而石墨和軟碳材料儲存堿金屬離子的方式主要是插層在石墨烯片層之間?？紤]到硬碳材料相比石墨和軟碳具有更豐富的儲鋰/鈉位點，硬碳具有更高的理論容量（530 mAh/g)，遠高于石墨材料的理論容量372 mAh/g。同時，因為石墨烯片層之間存在大量孔洞，鈉離子插層和填充前后造成的晶格膨脹可以被有效緩解，因此硬碳的在充放電過程中的體積膨脹效應遠小于石墨和軟碳，安全性更好。0.370.4 nm石墨烯片層石

20、墨烯片層上的缺陷位點插層在石墨烯片層之間的離子填充在閉孔中的離子表面吸附的離子與缺陷結合的離子硬碳硬碳軟碳軟碳石墨石墨比容量（比容量（mAh g-1)電位（電位（V）請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容硬碳儲鈉的四種理論模型硬碳儲鈉的四種理論模型目前硬碳儲鈉理論模型可分為4種類型：1）“插層-填充”機制：鈉離子沿著傾斜區插入平行碳層，同時填充到平坦區的納米孔中；2）“吸附-填充”機制：鈉離子吸附在傾斜區的缺陷位點上，同時填充到平坦區的納米孔中；3）“吸附-插層”機制：鈉離子吸附在傾斜區的表面和缺陷位點上，同時沿平坦區插入碳層；4）多階段機制：由于硬碳的尺寸復雜性，多種機制共同生成。圖圖

21、8 8：硬碳：硬碳“插層插層-填充填充”儲鈉機制儲鈉機制資料來源：徐斌、邱介山等Understanding of Sodium Storage Mechanism in Hard Carbons:Ongoing Development under Debate、國信證券經濟研究所整理圖圖9 9：硬碳硬碳“吸附吸附-填充填充”儲鈉機制儲鈉機制圖圖1010：硬碳硬碳“吸附吸附-插層插層”儲鈉機制儲鈉機制圖圖1111：硬碳硬碳多階段多階段儲鈉機制儲鈉機制資料來源：徐斌、邱介山等Understanding of Sodium Storage Mechanism in Hard Carbons:Ongo

22、ing Development under Debate、國信證券經濟研究所整理資料來源：徐斌、邱介山等Understanding of Sodium Storage Mechanism in Hard Carbons:Ongoing Development under Debate、國信證券經濟研究所整理資料來源：徐斌、邱介山等Understanding of Sodium Storage Mechanism in Hard Carbons:Ongoing Development under Debate、國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容硬碳作為負極的應用硬

23、碳作為負極的應用硬碳材料在能源領域的應用主要有鋰離子電池、超級電容器和鈉離子電池。硬碳材料在能源領域的應用主要有鋰離子電池、超級電容器和鈉離子電池。1991年索尼公司發布的首個商用鋰離子電池就采用了由聚糠醇樹脂制備的硬碳負極，早期使用醚類電解液時硬碳比石墨負極具有更高的比容量和更好的電解液兼容性，直到碳酸酯電解液的出現，硬碳才被石墨超越；另外，硬碳材料因其較高的比表面積，成為超級電容器的理想負極材料；當前硬碳材料也被認定更適合作為鈉電池負極材料。硬碳作為負極的優勢：比石墨類材料具有更好的結構穩定性、充放電循環壽命長、安全性能更好。硬碳作為負極的優勢：比石墨類材料具有更好的結構穩定性、充放電循環

24、壽命長、安全性能更好。同時，硬碳的結晶分散，鋰離子容易進出，能夠提高電池的輸出功率。在環境苛刻的低溫條件下，石墨負極因其鋰離子擴散率較低而容易形成鋰枝晶，而硬碳負極鋰離子擴散更容易，因而低溫性能更好。但缺點是首效低、存儲的鋰離子量相對較少、容量低。因此，硬碳負極常應用于對瞬時功率要求較大的啟停電源、適用于嚴苛環境的低溫電池和動力電池等場景。圖圖1212：硬碳作為負極的應用場景硬碳作為負極的應用場景資料來源：陳成猛等Hard Carbon Anodes for Next-Generation Li-Ion Batteries:Review and Perspective、金鵬輝科技官網、寧德時代

25、公司公告、駱駝股份官網、國信證券經濟研究所整理超級電容器超級電容器嚴苛環境電池嚴苛環境電池鈉電池鈉電池啟停電池啟停電池動力電池動力電池請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容硬碳負極目前為鈉電池規?；饕萍s因素硬碳負極目前為鈉電池規?；饕萍s因素在當前碳酸鋰價格高企的背景下，鋰離子電池成本占比中最高的是正極，占比超過50%，人造石墨負極成本5%-8%。負極方面，目前進口的硬碳負極材料價格高于20萬/噸，成本占比較高，按照當下各類材料價格測算，硬碳負極占鈉電池成本接近25%。國內傳統負極企業的硬碳負極雖均有專利技術布局，但產品大多還處在中試或客戶驗證階段，累計產能僅數千噸，目前頭部電池廠

26、主要依賴向日本廠商進口。日本吳羽化學、可樂麗和住友電木的產品相對較為成熟，其中吳羽化學起步最早，可樂麗產品最為成熟。資料來源：鑫欏鋰電、國信證券經濟研究所整理與測算正極材料64.9%負極材料5.4%隔膜2.3%電解液9.9%導電劑0.5%粘結劑3.0%銅箔7.8%鋁箔1.3%其他0.5%結構件4.4%圖13：電池成本占比（三元5系）正極材料52.2%負極材料7.9%隔膜4.0%電解液13.1%導電劑1.2%粘結劑3.8%銅箔9.9%鋁箔1.7%其他0.7%結構件5.6%圖14：電池成本占比（磷酸鐵鋰）圖15：當下電池成本占比（鈉電池）資料來源：鑫欏鋰電、國信證券經濟研究所整理與測算正極材料30

27、.4%負極材料24.9%電解液31.2%隔膜3.6%鋁箔4.0%其他5.9%資料來源：鑫欏鋰電、國信證券經濟研究所整理與測算請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容第二章第二章 硬碳負極制造工藝及技術路線硬碳負極制造工藝及技術路線請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容硬碳的合成工藝簡介硬碳的合成工藝簡介圖圖1616：硬碳形成過程分解：硬碳形成過程分解資料來源：Stefano PasseriniHard carbons for sodium-ion batteries:Structure,analysis,sustainability,and electrochemistry、國信證券

28、經濟研究所整理區別于鋰離子負極材料石墨的合成，硬碳的合成需要經歷芳香化、縮聚、石墨層形成、石墨層生長、片層生長堆疊等歷程。區別于鋰離子負極材料石墨的合成，硬碳的合成需要經歷芳香化、縮聚、石墨層形成、石墨層生長、片層生長堆疊等歷程。人造石墨主要采用針狀焦、石油焦和瀝青等化工原料，此類原材料在碳化過程中能夠在較寬的溫度范圍內出現熔融狀態，使得碳層能夠重排，形成長程有序的片層結構；硬碳采用的有機前驅體多存在含有氧、硫、氮等基團的支鏈結構，在碳化的過程中交聯形成新的網狀結構，不利于碳層的重排，因而無法形成長程有序的石墨片層結構。硬碳采用的前驅體原料主要為生物質、樹脂類和高分子前驅體。硬碳采用的前驅體原

29、料主要為生物質、樹脂類和高分子前驅體。石墨石墨硬碳硬碳微觀微觀結構結構請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容硬碳多種工藝路線硬碳多種工藝路線目前常用的硬碳前驅體主要是生物基高分子材料，如毛竹、椰殼、淀粉、核桃殼等，同時也可以使用無煙煤、瀝青、酚醛樹脂等化工原料。目前常用的硬碳前驅體主要是生物基高分子材料，如毛竹、椰殼、淀粉、核桃殼等，同時也可以使用無煙煤、瀝青、酚醛樹脂等化工原料。不同前驅體得到的硬碳產品具有顯著的性能差異，且原料來源不同，成本構成也有顯著差別。硬碳工藝多路并行，負極企業各展其能。硬碳工藝多路并行，負極企業各展其能。日本可樂麗公司使用的硬碳前驅體為生物質材料椰殼，國內傳統

30、鋰電負極企業貝特瑞、杉杉、中科星城和翔豐華等廠家的硬碳負極工藝囊括生物基材料、樹脂類原料和瀝青基原料，實現體系化的專利布局。佰思格作為對標可樂麗的硬碳負極企業，專注葡萄糖、淀粉、木質素、椰殼等生物質材料制備硬碳材料。元力股份采用毛竹、椰子殼和稻殼等原料。圣泉集團則采用秸稈。武漢比西迪選取酚醛樹脂作為前驅體。資料來源：中國專利信息網、元力股份公司公告、圣泉集團公司公告、國信證券經濟研究所整理公司名稱公司名稱前驅體路線前驅體路線制備硬碳性能情況制備硬碳性能情況日本可樂麗椰子殼充放電可逆容量320-405mAh/g,首次效率為88%-90%佰思格葡萄糖、糖、淀粉、纖維素、木質素、木屑、竹屑、椰子殼或

31、堅果殼等瀝青基、植物基硬碳的壓實密度可達到1.72g/ml，1C放電首次容量達到362mAh/g，首次效率達到92.5，4C充放電效率分別達到87與94.5，2C循環1000次容量保持率82以上，可滿足動力鋰離子電池的需求貝特瑞稻殼、玉米芯、果殼等植物類原料；樹脂類前驅體；樹脂類硬碳充放電可逆容量485mAh/g，首次效率80%；在常溫1C循環100周容量保持率96%；在零下20下，材料仍能可逆進行鋰離子的嵌入和脫出，且1C循環100周容量保持率95%；在常溫20C倍率放電下，容量能達到1C放電的93%杉杉科技華榛、平榛、毛榛等榛子殼；樹脂類前驅體；瀝青基前驅體瀝青基硬碳首次可逆容量在480m

32、Ah/g以上，首次庫倫效率大于85中科星城樹脂類、生物質和難石墨化焦類樹脂基、生物質基硬碳可逆容量高于500mAh/g，極片壓實可達1.55 g/cc，首次效率高于80%，5C充放循環壽命超過2000周，常規電池體系下，30C充電容量為1C充電容量的85%以上，30C放電容量為1C放電容量90%以上。翔豐華樹脂類、生物質和難石墨化焦類煤瀝青基球形硬碳，其壓實密度大于1.1g/cm3，壓實密度高，可逆比容量大于400mAh/g，首次庫侖效率大于80，循環500次容量保持率大于85，30C/1C容量保持率為大于98凱金能源聚合物硬碳、生物質硬碳生物質硬碳可逆比容量300-500mAh/g，首效70

33、%-85%；聚合物硬碳可逆比容量400-600mAh/g，首效75%-85%元力股份毛竹、椰子殼、稻殼-圣泉集團秸稈、酚醛樹脂-武漢比西迪酚醛樹脂首次容量高于500mAh/g,首次效率高于85%，振實密度1.3-1.6g/cm3，比表面積3.0-7.0m2/g多氟多核桃殼比容量260mAg/g雞西唯大新材料瀝青、生物質（茄子）瀝青基比容量270mAh/g；生物質基循環200圈后比容量為200mAh/g欣旺達生物質（花生殼）2C循環500次后容量保持率95%+表4：硬碳前驅體工藝路線對比請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容不同企業硬碳前驅體工藝路線對比不同企業硬碳前驅體工藝路線對比圖圖1

34、717：不同硬碳前驅體生產工藝對比：不同硬碳前驅體生產工藝對比資料來源：中國專利信息網、國信證券經濟研究所整理佰思格生物質基硬碳負極生產工藝生物質材料前驅體中間體半成品快充材料改性處理裂解&縮聚炭化表面改性日本可樂麗生物質基硬碳負極生產工藝椰殼炭炭粉快充材料600碳化球磨機研磨堿液浸漬熱處理&純化CVD處理將炭粉浸漬在堿溶液中，隨后干燥在HCl/N2氣氛下1200在碳氫化合物/N2氣氛下800石油瀝青改性硬碳前驅體硬碳負極材料粉碎分級真空碳化與富鋰劑混合細化粉料與添加劑交聯反應添加劑：雙氧水和硝酸的混合物杉杉科技瀝青基硬碳負極生產工藝低溫預燒熱塑性樹脂固體前驅體樹脂類硬碳前驅體前驅體分散體固化

35、混合物硬碳負極材料在水中分散瀝青基包覆材料包覆600-1500熱解貝特瑞樹脂基硬碳負極生產工藝 日本可樂麗開發的硬碳負極工藝較為繁瑣，采用椰殼作為原料，經過碳化、破碎、堿漬、熱處理純化和CVD處理，其中CVD處理工藝難度較高。國內企業佰思格硬碳產品采用淀粉等生物質材料作為原料，通過改性處理、裂解縮聚、炭化和表面改性等步驟，可以得到滿足快充性能的鈉離子硬碳材料，該公司產品工藝較國外企業更加簡單，成本更加低廉，售價約為海外企業的1/2。根據杉杉科技和貝特瑞公開專利信息，瀝青基材料和樹脂類材料硬碳工藝均已研發完成。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容主流硬碳前驅體優缺點比較主流硬碳前驅體優缺

36、點比較椰殼（生物質）椰殼（生物質）淀粉等多糖（生物質）淀粉等多糖（生物質）酚醛樹脂等（樹脂基）酚醛樹脂等（樹脂基）化石燃料基（瀝青基）化石燃料基（瀝青基）優點原料量大雜質較少強度較高原料來源廣泛價格低廉環?？山到猱a品形貌均一產品一致性好純度高工藝可控、可設計原料來源廣泛價格低廉缺點國內原料供應不足，目前依賴進口需要內部交聯化、加氫改性等預處理工藝成本較高成本高揮發分較多，存在環保問題工藝不成熟，產品容量低資料來源：李云明鈉離子儲能電池碳基負極材料研究、國信證券經濟研究所整理表表5 5：主流硬碳前驅體優缺點比較：主流硬碳前驅體優缺點比較 椰殼類生物質材料是最早被產業化的硬碳前驅體之一，這類材料在

37、自然界中廣泛存在，且雜質較少，自身強度比較高，可以為硬碳產品帶來穩定的結構，但國內目前滿足生產硬碳負極的椰殼原料供應不足，需要依賴進口。淀粉等多糖生物質材料原料較為廣泛，價格低廉，且能夠被自然降解，環保方面占有優勢，目前主要問題在于工藝成本較高，需要額外添加交聯劑等添加劑或加氫改性。酚醛樹脂類前驅體所得到的硬碳產品均一度較好，純度也較高，產品一般呈球形顆粒，且因為原料可控，工藝的設計性較強，但缺點是成本較高。瀝青基材料的來源非常廣泛，且價格低廉，煤系瀝青和油系瀝青均可使用，但不足之處在于瀝青里的揮發分較多，需要額外的尾氣處理，增加成本支出，且目前工藝尚不成熟，產品的容量較低。請務必閱讀正文之后

38、的免責聲明及其項下所有內容生物質基前驅體性能適中，物料來源廣泛，為主流路線生物質基前驅體性能適中，物料來源廣泛，為主流路線生物質基硬碳負極路線原材料來源多樣，如核桃殼、果殼、柚子皮、動植物組織等，從生物質基、酚醛樹脂基、瀝青基三種技術路線來看，生物質基路線產出從生物質基、酚醛樹脂基、瀝青基三種技術路線來看，生物質基路線產出的硬碳性能適中，物料來源廣泛，成本相對合適，目前為主要生產企業的選擇。的硬碳性能適中，物料來源廣泛，成本相對合適，目前為主要生產企業的選擇。采用不同生物質材料作為前驅體的硬碳負極需要不同的碳化溫度，所得到的負極材料首周庫倫效率也有著顯著不同。溫度、濕度、氣氛、原料比等因素對產

39、品的質量密度、孔道結構及分布、機械強度、電導率等都有著不同的影響，因此加工工藝在硬碳負極的開發中非常重要。表表6 6：生物質前驅體制備硬碳負極的性能對比：生物質前驅體制備硬碳負極的性能對比資料來源：殷秀平鈉離子電池硬碳基負極材料的研究進展、李旭升鈉離子電池碳負極材料的制備及儲鈉性能研究、國信證券經濟研究所整理生物質前驅體生物質前驅體碳化溫度（碳化溫度（）首周首周庫倫效率（庫倫效率（%）比容量（比容量（mAh/gmAh/g）循環次數循環次數容量保持率容量保持率再生棉13008331510097%核桃殼10007125730070.8%橡樹100074.836020090%櫻花瓣100067.33

40、10.250089.8%海帶130064.133420093%木質素11006829930098%柚皮70027314.522099.3%蓮藕莖14007035145094%甲殼胺80032.324510063.3%鹵蟲囊殼8503232520053.3%蛋殼膜13008931025099%動植物組織130091.2338.2100093%軟木16008135820087%木糖120093363.840092.6%摩洛哥堅果殼-33310096%山竹果殼-33010098%松果-32810091.1%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容合成聚合物前驅體性能更優但成本高昂合成聚合物前驅體

41、性能更優但成本高昂合成聚合物合成聚合物前驅體前驅體碳化溫度碳化溫度斜坡區比容量（斜坡區比容量（0.1V0.1V，mAh/gmAh/g）平臺區比容量平臺區比容量（00.1 V00.1 V，mAh/gmAh/g）首圈庫倫效率首圈庫倫效率/%/%比容量保持率比容量保持率/%/%循環次數循環次數間苯二酚-甲醛凝膠1600692769294100酚醛樹脂125014017160.280100間苯三酚-乙醛酸樹脂130010017076間苯二酚-甲醛樹脂1300802308497100間苯二酚-甲醛樹脂11001532408288200酚醛樹脂1400120290849840聚丙烯腈12501101617

42、2聚丙烯腈/磷酸10002355455.787.8200聚乙烯吡咯烷酮10002007194100聚乙烯吡咯烷酮/磷酸10003237098.2100聚苯胺納米線115013012150.582.2400聚苯胺/CaCO7002607854.282.9100聚苯胺顆粒115013014050.777500聚苯胺空心納米纖維140012520070.496.45000聚吡咯納米纖維60017241.888.7200聚乙撐二氧噻吩70030973.694.2700聚丙烯酸鈉11002311108050.23000聚氯乙烯70027169.977.9150聚酰胺酸65037735.599.17000

43、三嵌段共聚物75047379.671.9500表表7 7：合成聚合物前驅體制備硬碳負極的性能對比：合成聚合物前驅體制備硬碳負極的性能對比資料來源：李瑀等合成聚合物衍生硬碳在鈉離子電池中的研究進展、國信證券經濟研究所整理合成聚合物前驅體主要包括酚醛樹脂，聚丙烯晴等化學合成材料，從目前技術路線性能對比來看，合成聚合物前驅體路線性能較優，包括比容量、庫倫效率等，但合成聚合物較生物質基、化石燃料基路線成本高昂。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容化石燃料基前驅體成本低廉但性能較低化石燃料基前驅體成本低廉但性能較低瀝青基前驅體瀝青基前驅體碳化溫度碳化溫度可逆比容量（可逆比容量（mAh/gmAh/

44、g）首圈庫倫效率首圈庫倫效率/%/%倍率性能倍率性能中間相瀝青/硅1000130-中間相瀝青/碳酸鈣10003314553 mAh/g（10 A/g）瀝青/酚醛樹脂/氯化鈉1100280.17566 mAh/g（9.6 A/g）瀝青/酚醛樹脂/氯化鈉1500215.56097 mAh/g（5 A/g）聚丙烯腈/瀝青混紡纖維80024053.8178 mAh/g（2 A/g）聚丙烯腈/煤焦油瀝青混紡纖維110034553.4156 mAh/g（5 A/g）石油瀝青/氯化鈉/氯化鉀8002794190 mAh/g（5 A/g）煤焦油瀝青/氯化鈉100029666124 mAh/g（10 A/g）煤

45、焦油瀝青900251石油瀝青/三聚氰胺/超分子80028542.1140 mAh/g（5 A/g）瀝青/酚醛樹脂14002848890 mAh/g（0.6 A/g）瀝青/木質素140025482162 mAh/g（0.3 A/g）煤焦油瀝青70028662.679 mAh/g（3.2 A/g）初級瀝青1400300.688.6瀝青/酚醛樹脂1000268.382106 mAh/g（1.2 A/g）煤焦油瀝青750272121 mAh/g（10 A/g）煤焦油瀝青100030657125 mAh/g（2 A/g）混合初級瀝青140027880.274 mAh/g（0.6 A/g）表表8 8：化石

46、燃料基前驅體制備硬碳的性能對比：化石燃料基前驅體制備硬碳的性能對比資料來源：Bin XuThe recent progress of pitch-based carbon anodes in sodium-ion batteries、國信證券經濟研究所整理化石燃料基前驅體主要包括瀝青、煤焦油及相關混合物，從目前技術路線性能對比來看，化石燃料基前驅體路線成本低廉，但性能層面包括比容量、倍率性能、庫倫效率等較另兩條路線較低。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容生物質具備性價比，是硬碳前驅體較優選擇生物質具備性價比，是硬碳前驅體較優選擇如下表顯示，對比各類負極前驅體成本，生物質基、無煙煤基前

47、驅體成本優勢較為突出，樹脂基成本較為高昂。對比比容量性能來看，樹脂基較為突出，生物質基優于瀝青基及無煙煤基，綜合性能與成本看，生物質基為12.8-24(Ah/元)優于其他前驅體?？紤]售價，我們預估生物質基硬碳負極售價為3-4.5萬元，噸毛利估計在1.75萬元，預估毛利率約為47%，盈利能力較為突出，是未來硬碳前驅體主要方向。而能夠維持較高毛利率的核心壁壘在于批量穩定的生物質原料來源和先進的工藝水平。表表9 9：各類前驅體成本、收率、費用對比：各類前驅體成本、收率、費用對比資料來源：百川盈孚、鑫鑼鋰電、國信證券經濟研究所整理與測算生物質基生物質基樹脂基樹脂基瀝青基瀝青基無煙煤基無煙煤基石墨（儲鋰

48、）石墨（儲鋰）負極前驅體價格（元/噸）1000-200012000-1500040001000-20008000-10000收率（%）10%-20%20%-30%50%-60%90%85%負極前驅體材料成本（萬元/噸）0.5-24-7.50.8-10.12-0.320.95-1.2加工費用（萬元/噸）1-1.51-1.51-1.51-1.52.5負極生產成本（萬元/噸）1.5-2.55-91.8-2.51.1-1.83.45-3.7比容量（mAh/g）320-360380-420280-300220-240350-370單位性能成本比（單位性能成本比（Ah/Ah/元）元）12.8-2412.8

49、-244.2-8.44.2-8.411.2-16.711.2-16.718.1-21.818.1-21.810.9-12.510.9-12.5負極售價（萬元/噸）3-4.58-103-4.52-34.5-6.5負極噸毛利（萬元負極噸毛利（萬元/噸，取中間值）噸，取中間值）1.751.752 21.51.51 11.91.9預估毛利率預估毛利率（%，取中間值），取中間值）47%47%22%22%40%40%40%40%34%34%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容第三章第三章 硬碳負極行業進展硬碳負極行業進展請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容0.000.100.200.300

50、.400.500.60磷酸鐵鋰層狀氧化物普魯士藍正極材料負極材料隔膜電解液銅箔鋁箔其他鈉電池降本空間較大：作為鋰電池的理想補充鈉電池降本空間較大：作為鋰電池的理想補充鈉電池的降本空間主要源自于：1）主材的量產化，2）負極集流體方面用鋁箔替代銅箔；假設未來碳酸鋰價格穩態為假設未來碳酸鋰價格穩態為2020萬元萬元/噸價格，我們預計磷酸鐵鋰電芯成本為噸價格，我們預計磷酸鐵鋰電芯成本為0.460.46元元/wh/wh；若碳酸鋰價格降至；若碳酸鋰價格降至1010萬元萬元/噸，我們預計磷酸鐵鋰電芯成本為噸，我們預計磷酸鐵鋰電芯成本為0.390.39元元/wh/wh。鈉離子層狀氧化物路線，假設量產后正極材料

51、6萬元/噸，負極材料4.5萬元/噸，電解液4萬元/噸，我們預計電芯成本為我們預計電芯成本為0.350.35元元/wh/wh，較磷酸鐵鋰穩態成本下降約，較磷酸鐵鋰穩態成本下降約24%24%；鈉離子普魯士藍路線，假設量產后正極材料3萬元/噸，負極材料4.5萬元/噸，電解液4萬元/噸，我們預計電芯成本為我們預計電芯成本為0.270.27元元/wh/wh，較磷酸鐵鋰穩態成本下降約，較磷酸鐵鋰穩態成本下降約40%40%；圖圖1818：量產后鈉電池與磷酸鐵鋰電池成本比較（元：量產后鈉電池與磷酸鐵鋰電池成本比較（元/wh)/wh)資料來源：GGII、鑫鑼鋰電、國信證券經濟研究所整理與測算0.460.460.

52、350.350.270.2724%40%請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容全球鈉電池及硬碳負極市場空間測算（樂觀假設）全球鈉電池及硬碳負極市場空間測算（樂觀假設）我們預計2023年全球鈉離子電池市場需求有望達到4GWh，2026年需求有望突破120GWh，對應市場空間突破600億元；硬碳負極方面硬碳負極方面，我們預計，我們預計20262026年需求量達到年需求量達到16.2316.23萬噸，對應市場空間有望達到萬噸，對應市場空間有望達到7373億元。億元。表表1010：全球鈉電池及硬碳負極市場空間測算（億元）全球鈉電池及硬碳負極市場空間測算（億元）資料來源：GGII、鑫鑼鋰電、國信證

53、券經濟研究所整理與預測 注：當前市場缺乏中遠期硬碳負極定價和盈利的參考，單噸毛利預測僅供參考。2022E 2022E 2023E 2023E 2024E2024E2025E2025E2026E2026E全球儲能電池需求（GWh）114180270370500全球儲能領域鈉電池滲透率（%）1%3%8%15%全球儲能領域鈉電池需求量（GWh）1.88.129.675全球電動二輪車電池需求（GWh）27.235.544.250.355全球電動二輪車領域鈉電池滲透率（%）6%16%30%45%全球電動二輪車領域鈉電池需求量（GWh）2.137.07215.0924.75全球電踏車銷量（萬輛）10941

54、313157518112100單車帶電量（kWh）0.50.50.50.50.5鈉電池滲透率（%）6%12%25%40%全球電踏車鈉電池需求（GWh）0.39 0.95 2.26 4.20 全球商用車電池需求（GWh）4452566165全球商用車鈉電池滲透率（%）1%7%15%25%全球商用車鈉電池需求量（GWh）0.523.929.1516.25全球鈉電池需求（全球鈉電池需求（GWhGWh）4.8 4.8 20.0 20.0 56.1 56.1 120.2 120.2 全球鈉電池市場空間全球鈉電池市場空間(億元）億元）33.9 33.9 120.2 120.2 308.6 308.6 60

55、1.0 601.0 硬碳負極單耗（噸/GWh）1500145014001350硬碳負極需求量（萬噸）0.73 2.91 7.85 16.23 硬碳負極單價（萬元/噸）8654.5鈉電池硬碳負極市場空間（億元）鈉電池硬碳負極市場空間（億元）5.8 5.8 17.4 17.4 39.3 39.3 73.0 73.0 硬碳負極單噸毛利（萬元/噸）42.52.11.75硬碳負極毛利潤空間（硬碳負極毛利潤空間（億元億元）（樂觀假設）（樂觀假設）2.91 2.91 7.26 7.26 16.49 16.49 28.40 28.40 請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容行業內各公司進展比較行業內各公

56、司進展比較公司名稱公司名稱進展進展日本可樂麗采用椰子殼作為前驅體，已實現量產，產品售價高于20萬/噸佰思格采用葡萄糖、糖、淀粉、纖維素、木質素、木屑、竹屑、椰子殼或堅果殼等生物質材料作為前驅體，成本僅為進口產品的1/2。目前擁有2000噸產能，新產線正在建設。貝特瑞（835185.BJ）2009年起研究和布局硬碳，無定型碳等負極材料，目前擁有硬碳產能400噸；專利方面布局主要包括稻殼、玉米芯、果殼等植物類原料制備的硬碳材料技術路線；中科電氣（300035.SZ）擁有硬碳負極多項產能，前驅體覆蓋樹脂類、生物質和難石墨化焦類等原料。硬碳產線處于小試階段，鈉離子電池所需要的硬碳材料的生產與現有石墨類

57、負極材料生產的部分產能可以共用，公司有持續進行鈉離子電池所需的硬碳材料的開發。杉杉股份（600884.SH）硬碳研發始于2016年，軟/硬碳路線均有涉及。據公司21年年報顯示，2021年在鈉離子電池方向也已向相關電池企業進行了百公斤級的供貨。軟碳方面，公司于2017年開始的研發工作，2020年開始面向國內大型電池廠家批量供貨，目前正在進行摻混石墨方面研究，提高低溫和倍率性能，降本增效。翔豐華（300890.SZ）公司2012年開始布局硬碳材料方面專利，已經形成多種類前驅體制備硬碳負極的知識產權體系，囊括生物質、樹脂類和瀝青等前驅體。公司目前硬炭產品已經進入客戶測試階段。凱金能源招股說明書顯示公

58、司搭建了多種硬碳小試平臺，主要路線有高容量瀝青基硬碳和倍率型生物質硬碳兩種，目前已經向ATL、CATL等下游客戶提供定制化產品評估，部分客戶處于持續測評合作中。華陽股份（600348.SH）綁定中科海鈉，向中科海鈉提供無煙煤基軟碳材料作為鈉電負極，聯合建設1Gwh電芯產線及2000噸正負極材料產線。元力股份（300174.SZ）主業為活性炭業務，目前推進生物質活性炭產品主要包括如稻殼炭、果殼類活性炭、竹基顆粒炭等路線，主要應用于儲能產品。圣泉集團（605589.SH）主業酚醛樹脂、呋喃樹脂等，濟南10萬噸生物基硬碳負極材料項目正在加快推進中，大慶50萬噸生物質精煉一體化項目目前也正積極推進中。

59、表表1111：各大鈉電負極企業進展匯總：各大鈉電負極企業進展匯總資料來源：中國專利信息網、可樂麗官網、貝特瑞、中科電氣、杉杉股份、翔豐華公司公告、凱金能源招股說明書、元力股份公司公告、濟南市章丘政務網，圣泉集團公司公告，國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容佰思格：國內硬碳負極領軍企業佰思格：國內硬碳負極領軍企業謝皎謝皎 博士博士 創始人創始人/CEO/CEO清華大學材料學博士、高級工程師原上海比亞迪有限公司動力電池事業部產品開發經理15年工作經歷王瑨王瑨 博士博士 聯合創始人聯合創始人/CTO/CTO天津大學化工博士、高級工程師遂寧市學術帶頭人、人大代表；IEEE

60、儲能專委會會員；省五一勞動獎章17年研發經驗，獲授權專利50余項表表1313：佰思格硬碳專利布局：佰思格硬碳專利布局表表1212：佰思格創始人背景：佰思格創始人背景佰思格是國內首家量產鈉電佰思格是國內首家量產鈉電/鋰電硬炭材料的公司。鋰電硬炭材料的公司。作為鈉離子電池、超快充、低溫鋰離子電池負極材料供應商，公司產品性能媲美進口產品，售價僅為進口產品售價僅為進口產品的的1/21/2。公司致力于鈉電/鋰電“卡脖子”核心材料國產化及產業鏈安全。公司硬碳采用葡萄糖、糖、淀粉、纖維素、木質素、木屑、竹屑、椰子殼或堅果殼等生物質材料作為前驅體，成本僅為進口產品的1/2。目前擁有2000噸產能，新產線正在建

61、設。資料來源：企查查、國信證券經濟研究所整理資料來源：佰思格官網、中國專利信息網、國信證券經濟研究所整理前驅體前驅體申請公布號申請公布號專利名稱專利名稱專利進展專利進展樹脂、聚酰胺、聚乙烯醇、瀝青等CN113270582A一種高比容量硬碳負極材料及其制備方法有利于提高負極材料的嵌鋰特性，有利于提高嵌鋰和脫鋰的效率，有利于提高硬碳負極材料充電性能的穩固性，有利于降低放熱反應。硅、環氧樹脂、碳等CN113264713A一種硬碳硅復合負極材料及其制備方法通過設置的三氧化二鋁、強化劑，便于將增強復合材料的整體強度，通過設置的著色劑，便于在加工過程中改變復合材料的顏色，提高多樣性，通過設置的氮、石墨烯，

62、便于提高復合材料的電化學性能，提升復合材料在不同環境下的導電效果天然石墨、瀝青、植物系高分子材料CN111834614A一種鋰離子電池復合負極材料及制備方法和鋰離子電池材料的壓實密度可達到1.72g/ml，1C放電首次容量達到362mAh/g，首次效率達到92.5，4C充放電效率分別達到87與94.5，2C循環1000次容量保持率82以上，可滿足動力鋰離子電池的需求椰殼基硬碳CN111834613A一種高容量型復合負極材料及制備方法和鋰離子電池材料同時具備比容量高、循環壽命長、倍率性能好、可加工性強、安全性能好的特點，滿足鋰離子電池對復合負極材料的需求玻璃鋼CN111825072A一種硬碳負極

63、材料及其制備方法首次效率達到了7988，并且0.1C放電時容量達到400500mAh/g，顯示了良好的倍率性能；5C/5C快速充放電，放電深度95的條件下，循環壽命40007000次；在-40條件下時，0.2C充放電的容量保持率7075，在大電流10C放電時容量仍然達到380490mAh/g，本發明所述的硬炭負極材料，安全性高，循環壽命長，低溫與快充放性能好，并且制備工藝簡單，適于量產。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容貝特瑞（貝特瑞（835185.BJ835185.BJ）：負極龍頭企業布局硬碳相關技術）：負極龍頭企業布局硬碳相關技術貝特瑞為負極龍頭企業，目前在北交所市值排列第一。貝

64、特瑞為負極龍頭企業，目前在北交所市值排列第一。主營產品為鋰離子電池正負極材料，其負極材料出貨量連續9年位列全球第一。成立22年來，貝特瑞研發成果卓著，共獲得授權專利權286項；業內影響力較大，主導及參與制定新能源、新材料相關的國家/國際標準19項。公司于公司于20092009年就開始布局硬碳材料相關技術。年就開始布局硬碳材料相關技術。公司硬碳研發團隊中絕大部分為海內外名校的博士，具有十幾年的研究和產業化經驗，為鈉離子電池提供一體化的負極解決方案。團隊已完成十幾篇的原創核心技術布局，涵蓋硬碳基礎研究及生產加工等各個方面，建立了完善的知識產權體系。公司目前擁有硬碳產能400噸，專利方面布局主要包括

65、稻殼、玉米芯、果殼等植物類原料制備的硬碳材料技術路線；適用電池適用電池型號型號D50D50（mm）極極壓實（壓實（g/cmg/cm3 3）比表面積比表面積（m m2 2/g/g）首次容量首次容量（mAh/gmAh/g）次效率（次效率（%）鋰離子電池BHC-2406.01.01.00.055.02405.084.01.0BHC-3006.01.01.00.055.030010.083.01.0BHC-400 9.0/6.01.01.00.055.040010.083.51.0BHC-450 9.0/6.01.01.00.055.045010.080.01.0鈉離子電池BSHC-2606.01.5

66、0.90.1（振實密度）5.02605.088.0BSHC-3006.01.50.90.1（振實密度）5.02955.088.0表表1414：貝特瑞硬碳產品理化指標：貝特瑞硬碳產品理化指標前驅體前驅體申請公布號申請公布號專利名稱專利名稱專利進展專利進展生物質、樹脂類、瀝青等CN113422030A負極材料及其制備方法、電池負極及鋰離子電池所述硬碳的D002為0.378nm-0.390nm、比表面積為0.05-2m2/g、真密度為1.8g/cc-2.2g/cc、中值粒度為4m-30m、碳包覆層的厚度為0.01m-5m稻殼、玉米芯、果殼等植物類原料CN111509198A一種核殼結構復合材料、其制

67、備方法及在鋰離子電池的用途內核為硬碳材料，外殼為納米鈦酸鋰顆粒和碳化后的粘結劑復合包覆層，納米鈦酸鋰顆粒固定并分散在內核表面；制備的材料粉體壓實密度、首次庫倫效率、首次可逆容量等方面電化學性能得到提升。酚醛樹脂、環氧樹脂等CN102723492A硬碳材料的制備方法和鋰離子電池充放電可逆容量485mAh/g，首次效率80%；在常溫1C循環100周容量保持率96%；在零下20下，材料仍能可逆進行鋰離子的嵌入和脫出，且1C循環100周容量保持率95%；在常溫20C倍率放電下，容量能達到1C放電的93%樹脂類硬碳前驅體CN102386384A球形硬碳鋰離子電池負極材料及其制備方法球形形貌，顆粒均勻；0

68、.2C時充放電電流密度為74.4mA/g，首次可逆容量為446.2mAh/g，首次庫倫效率為80.1，1C/20C/30C的首次可逆容量分別為444.5、442.6、440.8mAh/g，相比于1C的容量保持率為100%、99.2、98.8。0.2C循環500次后容量保持率為92.5倍率性能和循環性能優異。熱塑性樹脂CN101887966A鋰離子電池復合硬碳負極材料的制備方法在60，0.2C倍率下300周容量保持率為96，材料具有優異的高溫循環性能；在-30，0.2C倍率下100周容量保持率為88，材料具有優異的低溫循環性能。資料來源：中國專利信息網、貝特瑞公司公告、國信證券經濟研究所整理資料

69、來源：貝特瑞官網、國信證券經濟研究所整理表表1515：貝特瑞硬碳專利布局情況：貝特瑞硬碳專利布局情況請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容中科電氣（中科電氣（300035.SZ300035.SZ）：硬碳產線處于小試階段）：硬碳產線處于小試階段項目項目單位單位 Unit UnitHCM-B2HCM-B2HCM-B2-KHCM-B2-K粒度 D50um15.9515.66振實密度g/cm30.850.89比表面積m2/g12.661.87壓實密度g/cm31.061.08D 002nm0.38020.3863首次放電容量（鋰電）mAh/g444.0523.1首次放電效率（鋰電）%68.32%

70、73.67%適用領域/鈉電負極，鋰電快充石墨摻混表表1616：中科電氣硬碳產品要技術指標：中科電氣硬碳產品要技術指標HCM-B2-KHCM-B2比容量（比容量（mAh gmAh g-1-1)電壓（電壓（V V）資料來源：中科星城官網、國信證券經濟研究所整理資料來源：中科星城官網、國信證券經濟研究所整理圖圖1919：中科電氣硬碳產品電鏡圖和電化學性能圖：中科電氣硬碳產品電鏡圖和電化學性能圖前驅體前驅體申請公布申請公布號號專利名稱專利名稱專利進展專利進展樹脂類前驅體CN110620236A一種鋰離子電池用三相復合負極材料及其制備方法所得三相復合材料容量360370 mAh/g，壓實1.701.80

71、g/cc，6C快充的恒流比70%，-251C放電容量占室溫1C容量的百分比70%，高溫存儲恢復率99.0%，3C循環壽命2000周。難石墨化焦類CN109748587B一種高容量快充石墨負極材料及其制備方法材料平均粒徑14-20m，比表面積2.0 m2/g，克容量350mAh/g，1C/1C循環壽命2000次，拉曼光譜ID/IG為20%，具有高容量、快充性能好等優點。樹脂類、生物質前驅體CN107098326A一種動力鋰離子電池用硬碳負極材料及其制備方法該材料可逆容量高于500 mAh/g，極片壓實可達1.55 g/cc，首次效率高于80%，5C充放循環壽命超過2000周，常規電池體系下，30

72、C充電容量為1C充電容量的85%以上，30C放電容量為1C放電容量90%以上。多羥基醇等生物質前驅體CN105529443A一種鋰離子電池負極用硬碳材料的制備方法材料壓實密度普遍可達1.5g/cc，比表面積縮減至3 m2/g以內，電解液與硬碳之間的副反應顯著削弱，從而保證了材料的首次效率接近90；工藝環境友好資料來源：中國專利信息網、國信證券經濟研究所整理表表1717：中科電氣硬碳專利布局情況：中科電氣硬碳專利布局情況中科星城擁有強大的負極材料研發能力中科星城擁有強大的負極材料研發能力，組建的研發團隊來源于美國明尼蘇達大學、廈門大學、北京師范大學、西北工業大學、中南大學、湖南大學等國內外知名院

73、校，其中碩士以上學歷占比超40%。公司擁有國內先進的負極材料物理及電化學性能測試的研究設備，并配備有完整的實驗生產線。中科電氣硬碳產線處于小試階段中科電氣硬碳產線處于小試階段，鈉離子電池所需要的硬碳材料的生產與現有石墨類負極材料生產的部分產能可以共用，公司有持續進行鈉離子電池所需的硬碳材料的開發。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容杉杉股份（杉杉股份（600884.SH600884.SH）：以樹脂類、生物質類材料路線為主）：以樹脂類、生物質類材料路線為主前驅體前驅體申請公布號申請公布號專利名稱專利名稱專利進展專利進展華榛、平榛、毛榛等榛子殼CN114835104A一種硬碳材料及其制備方

74、法、應用和鈉離子電池材料為顆粒大小均勻的黑色粉末，粒徑范圍可為615m；表面和內部主要是約0.53nm的超微孔；原料來源廣泛，制備方法簡單，成本低廉，可實現公斤級制備；超微孔不僅富含鈉吸附位點，還防止了電解質的進入，進而提高了材料的儲鈉比容量和首次循環效率。古馬隆樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂或中間相瀝青CN114361389A硬碳材料前驅體、預碳化品、硬碳材料和二次電池、及制備方法和應用制備方法工藝簡單、能耗成本低；可通過改變反應條件對產物的孔徑和比表面積進行調控，具有較佳的可控性；材料結構穩定，作為二次電池電材料具有優異的電化學性能樹脂類前驅體、石油渣油CN113571701A石墨負極材料前驅體

75、、石墨負極材料及其制備方法和應用能夠在石墨的表面形成均勻的復合硬碳包覆層，制備工藝簡單且成本低，作為負極材料制備成半電池和全電池時，容量保持率高、倍率性能好，且阻抗低、LG快充的析鋰點控制在50SOC以上煤瀝青、石油瀝青和改性古馬隆樹脂CN112645300A一種硬碳負極材料、鋰離子電池及其制備方法和應用材料具有穩定的三維結構、較大的D002層間距、高壓實密度和孔隙豐富的特點，同時又具有優異的電化學性能，首次可逆容量在480mAh/g以上，首次庫倫效率大于85；原料來源廣泛，生產成本低，工藝流程短和操作容易，所制得的硬碳負極產品性質穩定，批次一致性好，易于實現產業化?；ㄉ鷼?、椰殼、核桃殼等生物

76、質CN111439738A生物質硬碳、鋰離子電池及其制備方法、應用采用本發明的制備方法制得的生物質硬碳制成的電池，相較于未預鋰化及未摻雜的制成的電池，具有首次充放電比容量更高、首次效率更高、倍率性能更好、容量保持率更高的優點。產品產品進展進展硬碳 SCH-1提高材料低溫、倍率性能，擴大材料在特殊項目使用，已實現百公斤級出貨硬碳 SHC-1T提高材料能量密度、倍率性能，擴大材料在特殊項目使用，已實現百公斤級出貨硬碳 SHC-2X提高材料低溫、倍率性能，擴大材料在特殊項目使用，已通過客戶測試硬碳 SC-18提高材料低溫、倍率性能，擴大材料在特殊項目使用，已實現噸級出貨資料來源：杉杉年報、國信證券經

77、濟研究所整理資料來源：中國專利信息網、國信證券經濟研究所整理表表1919：杉杉科技硬碳專利布局情況：杉杉科技硬碳專利布局情況表表1818：杉杉軟：杉杉軟/硬碳產品理化指標硬碳產品理化指標杉杉硬碳研發始于杉杉硬碳研發始于20162016年，軟年，軟/硬碳路線均有涉及。硬碳路線均有涉及。杉杉科技自主開發的硬碳材料實現自有化、產業化。原材料來源廣泛，專注工序簡化；通過精準調控材料的微孔結構，提高材料有效容量指標；依靠交聯工藝調控技術，提高硬碳材料性價比，憑借高壓實密度、容量明顯領先的優勢達到行業領先水平。據公司21年年報顯示，2021年在鈉離子電池方向也已向相關電池企業進行了百公斤級的供貨。公司于2

78、017年開始軟碳的研發工作，2020年開始面向國內大型電池廠家批量供貨，目前正在進行摻混石墨方面研究，提高低溫和倍率性能，降本增效。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容翔豐華（翔豐華（300890.SZ300890.SZ）：各項前驅體技術路線皆有布局）：各項前驅體技術路線皆有布局前驅體前驅體申請公布號申請公布號專利名稱專利名稱專利進展專利進展生物質材料軟木CN114477130A采用多孔材料制備鈉離子電池用硬碳負極材料的方法材料具有較小的比表面積和較小的孔隙率，提高硬碳負極材料的加工性能，使其具有優良的電化學性能、較高的首次庫倫效率和較高的循環容量。此制備工藝簡單，制備成本較低，有利于

79、在鈉離子電池領域中推廣。酚醛樹脂、聚碳酸酯、環氧樹脂等CN114122356A一種性能改善的改性硬碳負極材料及其制備方法其制備方法所制備的改性硬碳負極材料包括有硬碳基體、包覆在硬碳基體表面至少一部分的第一包覆層以及包覆在第一包覆層表面至少一部分的第二包覆層；且制備得出的改性硬碳負極材料的首次充放電效率普遍較高，嵌鋰、脫鋰性能好，并且具有優異的循環容量保持率。聚氯乙烯纖維CN110518242A硬碳負極材料及其制備方法通過高溫熱解靜電紡絲得到的聚氯乙烯纖維，制備了一種層間距較大、粒徑小且分布均勻、表面光滑的新型硬碳，這種硬碳較小的粒徑擴大了電極與電解液的接觸面積，縮短了鋰離子的擴散路徑，較大的層

80、間距有利于鋰離子的快速脫嵌，顯著提高了電池的電化學性能，本發明制備工藝簡單，生產成本低，并且制備條件可控，適合進行規?；a開發。高溫煤系瀝青CN109037603A一種新型的瀝青基球形多孔摻雜改性硬碳負極材料的方法制備的球形硬碳，其壓實密度大于1.1g/cm3，壓實密度高，可逆比容量大于400mAh/g，首次庫侖效率大于80，循環500次容量保持率大于85，30C/1C容量保持率為大于98，電化學性能更好，安全環保，經濟高效，工藝簡單，易實現工業化大規模生產。聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟氯乙烯等聚合物CN108807876A一種鋰離子電池用改性碳負極材料的制備方法本發明方法通過對聚合物熱解炭的

81、一系列改性，包括摻硼，包覆瀝青，混合有機碳源等方法，以獲得一種經濟、可逆容量高、循環性能好的改性碳材料，并能應用于鋰離子電池負極材料資料來源：中國專利信息網、國信證券經濟研究所整理表表2020：翔豐華硬碳專利布局情況：翔豐華硬碳專利布局情況翔豐華成立于2009年，是一家集研發、生產和銷售鋰離子電池用高端石墨類、硅碳類負極材料和石墨烯等新型碳素材料為一體的高新技術企業。公司是國內外先進的鋰離子電池負極材料方案提供商，出貨量連續多年位居全球前列，產品廣泛應用于新能源汽車、儲能電站、消費電子、電動工具、電動自行車等諸多領域?？蛻糁饕ū葋喌?、LG新能源、國軒高科、三星SDI、寧德時代等多家全球知名

82、鋰電池企業。翔豐華于2012年開始布局硬碳材料方面專利，已經形成多種類前驅體制備硬碳負極的知識產權體系，囊括生物質、樹脂類和瀝青等前驅體。公司目前硬碳產品已經進入客戶測試階段。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容元力股份（元力股份（300174.SZ300174.SZ）：活性炭龍頭跨界進入硬碳材料）：活性炭龍頭跨界進入硬碳材料公司主業為活性炭業務，主要應用于糖、味精、食品、化工、藥、針劑、水處理及其他領域。公司目前推進生物質活性炭產品主要包括如稻殼炭、果殼類活性炭、竹基顆粒炭等路線，主要應用于儲能產品。17.0217.0212.8212.8211.3611.3616.0816.089.

83、919.91-40%0%40%80%0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20182019202020212022H1營收（億元）yoy圖圖2121：元力股份營收情況及增速（億元，：元力股份營收情況及增速（億元，%）圖圖2222：元力股份歸母凈利潤及增速（億元）：元力股份歸母凈利潤及增速（億元）資料來源：Wind、國信證券經濟研究所整理資料來源：Wind、國信證券經濟研究所整理圖圖2020：元力股份活性炭示意圖：元力股份活性炭示意圖資料來源：Wind、國信證券經濟研究所整理0.830.830.540.541.261.261.521.521.131.13-80%-40%0%40%80

84、%120%160%00.20.40.60.811.21.41.620182019202020212022H1歸母凈利潤（億元）yoy請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容圣泉集團（圣泉集團（605589.SH605589.SH）：秸稈生物質項目助力硬碳負極）：秸稈生物質項目助力硬碳負極公司主營業務為酚醛樹脂和呋喃樹脂等合成樹脂及復合材料等，公司近年榮獲“第三屆（2019年）中國電子材料行業五十強企業”和“第三屆（2019年）中國電子行業電子化工材料專業十強企業”榮譽；公司目前濟南10萬噸生物基硬碳負極材料項目正在加快推進中，大慶50萬噸生物質精煉一體化項目目前也正積極推進中。61.896

85、1.8958.8258.8283.1983.1988.2588.2547.7847.78-40%0%40%80%0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 20182019202020212022H1營收（億元）yoy圖圖2424：圣泉集團營收情況及增速（億元，：圣泉集團營收情況及增速（億元，%）圖圖2525：圣泉集團圣泉集團歸母凈利潤及增速（億元，歸母凈利潤及增速（億元，%）資料來源：Wind、國信證券經濟研究所整理資料來源：Wind、國信證券經濟研究所整理5.235.234.714.718.778.776.886.883.323.32-40%0%40%80%120%0

86、1234567891020182019202020212022H1歸母凈利潤（億元）yoy圖圖2323：生物質精煉項目圖示：生物質精煉項目圖示資料來源：圣泉集團官網、國信證券經濟研究所整理請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容總結總結公司公司公司公司投資投資收盤價收盤價EPSEPSPEPEPBPB代碼代碼名稱名稱評級評級（1212月月5 5日）日）2022E2022E2023E2023E2024E2024E2022E2022E2023E2023E2024E2024E20212021603659.SH璞泰來增持56.132.27 3.05 4.10 24.73 18.40 13.69 10

87、.63300035.SZ中科電氣無評級20.850.95 1.63 2.22 21.83 12.77 9.40 7.96600884.SH杉杉股份無評級19.431.42 1.80 2.24 13.72 10.82 8.68 3.71300890.SZ翔豐華無評級45.32.49 3.75 4.56 18.19 12.08 9.94 5.39835185.BJ貝特瑞無評級44.432.69 3.70 4.99 16.54 12.02 8.90 9.38300174.SZ元力股份無評級26.10.69 0.84 1.03 37.83 31.07 25.34 2.94605589.SH圣泉集團無評

88、級23.450.89 1.24 1.51 26.35 18.91 15.53 3.74資料來源：Wind、國信證券經濟研究所整理與測算；注：表中未評級股票業績預測為Wind一致預期硬碳目前為鈉電池主流負極材料路線，同時也為當下鈉電池產業規?；闹饕萍s因素硬碳目前為鈉電池主流負極材料路線，同時也為當下鈉電池產業規?；闹饕萍s因素，主要原因為：1）硬碳負極國內產能有限，合計僅數千噸量級，產品依賴于進口；2）生產路線多樣，包括生物質基、化石燃料基及合成聚合物基，每種路線工藝、成本均不相同，尤其生物質基原料來源更為廣泛，目前行業以生物質基前驅體為主。硬碳材料處于從硬碳材料處于從零到一爆發前夕，全力

89、推進國產化零到一爆發前夕，全力推進國產化。目前佰思格、貝特瑞擁有硬碳負極產能，正全力推進生物質基硬碳國產化；杉杉股份、中科電氣、翔豐華等人造石墨負極頭部企業各自布局生物質基、化石燃料基、以及合成聚合物基硬碳負極路線；新進入企業如元力股份、圣泉集團亦布局生物質基硬碳材料，其中圣泉集團主要依靠秸稈來源的生物質量產優勢。我們預期隨著鈉電池材料體系的成熟和產能規?；?，憑借出色的經濟性和安全性，2026年全球鈉電池需求有望突破120GWh，對應市場空間突破600億元；我們預計2026年硬碳負極需求量達到16.23萬噸，對應市場空間有望達到73億元。產業鏈相關公司產業鏈相關公司：璞泰來、貝特瑞、中科電氣、

90、杉杉股份、翔豐華、元力股份、圣泉集團。表21：相關公司估值表請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容風險提示風險提示鈉電池產業化進展不及預期鈉電池產業化進展不及預期鈉電池目前材料端尚未量產，面臨成本較高的現狀，若材料端成本無法下降，則影響整體產業化發展。下游需求不及預期下游需求不及預期若下游整車廠、儲能招標對鈉電池需求較弱，可能影響鈉電池產業發展。硬碳負極行業進入者競爭加劇硬碳負極行業進入者競爭加劇競爭方面，目前除了傳統頭部負極企業布局外，亦有其他行業企業進入硬碳負極進行研發制造布局，存在競爭加劇可能性。請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容免責聲明免責聲明分析師承諾分析師承諾作者保

91、證報告所采用的數據均來自合規渠道；分析邏輯基于作者的職業理解，通過合理判斷并得出結論，力求獨立、客觀、公正，結論不受任何第三方的授意或影響；作者在過去、現在或未來未就其研究報告所提供的具體建議或所表述的意見直接或間接收取任何報酬，特此聲明。重要聲明重要聲明本報告由國信證券股份有限公司（已具備中國證監會許可的證券投資咨詢業務資格）制作；報告版權歸國信證券股份有限公司（以下簡稱“我公司”）所有。，本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。未經書面許可，任何機構和個人不得以任何形式使用、復制或傳播。任何有關本報告的摘要或節選都不代表本報告正式完整的觀點，一切須以我公司向客戶發布的本報告完整版本為準。

92、本報告基于已公開的資料或信息撰寫，但我公司不保證該資料及信息的完整性、準確性。本報告所載的信息、資料、建議及推測僅反映我公司于本報告公開發布當日的判斷，在不同時期，我公司可能撰寫并發布與本報告所載資料、建議及推測不一致的報告。我公司不保證本報告所含信息及資料處于最新狀態；我公司可能隨時補充、更新和修訂有關信息及資料，投資者應當自行關注相關更新和修訂內容。我公司或關聯機構可能會持有本報告中所提到的公司所發行的證券并進行交易，還可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行、財務顧問或金融產品等相關服務。本公司的資產管理部門、自營部門以及其他投資業務部門可能獨立做出與本報告中意見或建議不一致的投資決策。本報

93、告僅供參考之用，不構成出售或購買證券或其他投資標的要約或邀請。在任何情況下，本報告中的信息和意見均不構成對任何個人的投資建議。任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。投資者應結合自己的投資目標和財務狀況自行判斷是否采用本報告所載內容和信息并自行承擔風險，我公司及雇員對投資者使用本報告及其內容而造成的一切后果不承擔任何法律責任。證券投資咨詢業務的說明證券投資咨詢業務的說明本公司具備中國證監會核準的證券投資咨詢業務資格。證券投資咨詢，是指從事證券投資咨詢業務的機構及其投資咨詢人員以下列形式為證券投資人或者客戶提供證券投資分析、預測或者建議等直接或者間接有償咨詢服務的

94、活動：接受投資人或者客戶委托，提供證券投資咨詢服務；舉辦有關證券投資咨詢的講座、報告會、分析會等；在報刊上發表證券投資咨詢的文章、評論、報告，以及通過電臺、電視臺等公眾傳播媒體提供證券投資咨詢服務；通過電話、傳真、電腦網絡等電信設備系統，提供證券投資咨詢服務；中國證監會認定的其他形式。發布證券研究報告是證券投資咨詢業務的一種基本形式，指證券公司、證券投資咨詢機構對證券及證券相關產品的價值、市場走勢或者相關影響因素進行分析，形成證券估值、投資評級等投資分析意見，制作證券研究報告，并向客戶發布的行為。國信證券投資評級國信證券投資評級類別類別級別級別定義定義股票投資評級股票投資評級買入預計6個月內，

95、股價表現優于市場指數20%以上增持預計6個月內，股價表現優于市場指數10%-20%之間中性預計6個月內，股價表現介于市場指數10%之間賣出預計6個月內，股價表現弱于市場指數10%以上行業投資評級行業投資評級超配預計6個月內，行業指數表現優于市場指數10%以上中性預計6個月內，行業指數表現介于市場指數10%之間低配預計6個月內，行業指數表現弱于市場指數10%以上請務必閱讀正文之后的免責聲明及其項下所有內容國信證券經濟研究所國信證券經濟研究所深圳深圳深圳市福田區福華一路125號國信金融大廈36層郵編：518046 總機：0755-82130833上海上海上海浦東民生路1199弄證大五道口廣場1號樓12樓郵編：200135北京北京北京西城區金融大街興盛街6號國信證券9層郵編：100032