媒体观察丨 固态/钠电产业化前夜 杉杉科技硬碳负极“破局”
发布时间：2024-09-29 11:48分类： 无 浏览：196评论：0
为满足更高能量密度、更快充电速度、更长循环寿命和更高安全性的电池需求，新一代负极材料的产业化进程备受关注。
作为下一代负极材料之一，硬碳相比于石墨具备高安全、高倍率、低能耗、低膨胀、长循环、低温性能优越等独特优势，不仅是钠电负极公认的最佳解决方案，在锂电、固态电池、超级电容等领域也有极大的“用武之地”。
近年来，硬碳产业化关注度持续升温的一大原因，与固态电池和钠电池的产业化速度加快息息相关。
固态电池方面，数据显示，今年1-8月，国内固态电池装机约2.68GWh，占比突破动力电池总装机的1%。
作为全固态电池的过渡路线，固态电池已成为众多车企的选择。大量整车企业已实现或即将实现固态电池的量产装车。业界也普遍认为，逐渐从固态电池过渡到全固态电池仍是动力电池的研究方向。
高工产研锂电研究所（GGII）预测数据，2024年将是固态电池产业发展的一个重要节点，年内有望实现固态电池的大规模装载应用，预计全年装机总量将历史性地突破5GWh大关。
从配套的负极材料来看，目前部分企业将硬碳与石墨类负极材料掺混使用，以更好地发挥全固态电池高能量密度、长循环、宽温度、快充的优势性能。
钠离子电池（简称钠电）方面，受碳酸锂价格下探影响，钠电在动力电池领域产业化受阻，但是在两轮车、电动叉车、启停电源以及储能等领域，钠电在订单、商业化方面仍在不断突破，产业化升温迹象依旧明显。
以某钠电头部企业为例，其近期成功斩获国内某著名轻型动力电池销售企业大单，合同总额近4000万元。今年以来，该企业已向两轮、城市清洁、换电、储能等多个应用场景的客户成功出货，并逐步进入至连续量产状态。
同时，今年国内多地投运的新型储能系统也陆续出现钠电的身影，包括大唐湖北100MW/200MWh钠离子新型储能电站、广州发展洪湖市经开区100MW/200MWh钠电储能电站等。
硬碳规模化量产是业内公认的制约钠电池产业化的关键环节。硬碳原料虽然来源广泛，但材料一致性差；在量产方面，虽然生物质基硬碳生产工艺难度小，但合适前驱体的筛选和稳定批量供应是行业亟待解决的难点卡点。
行业预计，至2026年，钠电硬碳负极的需求将增长至21.44万吨。叠加固态电池产业化升温，硬碳负极市场空间将持续扩大。解决硬碳负极原料来源及技术工艺问题，实现硬碳负极大规模产业化势在必行。
高工锂电注意到，杉杉科技已率先量产负极硬碳，其开发出的高容量、高首效的硬碳材料，解决了市场上硬碳负极材料量产难、容量低的固有难题，性能处于全球领先地位，在产业化进程上，其自主设计的千吨级硬碳产线已建成投产，并实现了在钠电、锂电（含固态电池）和超级电容领域的批量应用。
率先打破硬碳负极量产掣肘
与石墨相比，硬碳构效关系复杂，产品指标严苛，工程化难度更大，需要企业具备极深的技术积累和极高的工程化能力。
目前，行业内能够规模化量产供应高容量、高压实、低成本硬碳负极产品的企业，仍屈指可数。
作为国内负极材料龙头，杉杉科技在新型负极材料研究开发方面一直处于领先地位，不仅率先实现了能量密度大幅度提升，开发建设了量产线，在产业化应用推进上也处于行业领先位置。
资料显示，杉杉科技硬碳材料的专利数量在国内遥遥领先。截止目前，其拥有的硬碳负极相关发明专利40余件，其中过半专利已获授权。且硬碳专利内容涵盖广，针对市场需求锂电、钠电负极材料及材料表面改性等均有相应专利支撑。
早在2022年，杉杉科技凭借多年在锂电负极材料的研发经验和技术积累，率先实现了硬碳材料自有化、产业化，产品具备高压实密度、高容量等优势，性能达到行业领先水平。同年，杉杉科技实现了海内外客户的送样验证，并在国内客户实现吨级销售，应用于钠电小动力市场。
2023年，杉杉科技硬碳负极产品凭借在容量、高温和加工工艺等性能方面的持续突破，在钠电领域之外，产品在锂电和固态电池领域，也率先开始批量应用。
今年以来，杉杉科技硬碳负极产品市场需求在钠电、锂电、固态、超级电容等领域持续放量。
当前，硬碳主流原料有生物质（果壳、淀粉等）、有机聚合物（树脂、纤维素等）、化石燃料（煤炭、沥青等）等，存在不同的技术路线，产业化难点不尽相同，也更加考验企业的技术内功与战略部署。
就优缺点而言，生物质的优点是环境友好、成本低廉以及资源丰富，但缺点是杂质种类和含量差异较大，一致性差；有机聚合物优点是成分可控，原料纯度高，工艺简单，容量高，但缺点是成本高昂；化石燃料的优点是资源丰富，压实高，成本低，但缺点是克容量和首效偏低，前驱体预处理技术壁垒高等。
技术决定指标和成本。
高工锂电获悉，杉杉科技根据对不同炭源的优缺点，采取多技术路线并举，以适配不同的应用场景要求。同时，杉杉科技专注工序简化，拥有独特的硬碳技术工艺，通过精准调控材料的微孔结构，提高材料有效容量；依靠交联工艺调控技术，提高硬碳材料性价比，产品竞争力大幅领先。
在锂电市场及非全固态电池市场，杉杉科技硬碳采用有机聚合物技术路线，通过改善材料的快充、循环、低温、降低膨胀等性能、已开发出0.8V以下、克容量350mAh/g以上小粒径高容量硬碳产品。
在钠电市场，采用生物质、树脂、沥青基等原料，通过先进分布式结构控制技术，形成快充型-高容量型-高能量型三类钠电硬碳产品，产品克容量均在350mAh/g以上，且成本低廉，可应用于储能、低速动力等领域。
在超级电容市场，通过孔结构调控、表面工程优化、杂原子掺杂等技术，杉杉科技也开发出大倍率、长循环的硬碳产品，在超级电容领域实现批量应用。
高工锂电分析认为，杉杉科技已具备适合大规模生产的硬碳材料制备技术，可满足不同市场对高性能硬碳电池负极材料需求。随着固态电池、钠电产业化持续升温，杉杉科技硬碳负极材料的产业化应用规模有望持续放大。
标签：新能源