钠离子电池行业深度研究报告：钠电量产元年来临重视“变革”与“切换”-20221124-华福证券-37正式版.doc

证券研究报告行业评级 !"#$2022年11月24日!"#$%&'()*+,-./0,12/!"#$%&'()*+,证券分析师：邓伟 执业证书编号：S0210522050005研究助理：请务必阅读报告末页的重要声明游宝来投资要点Ø 高锂价是短期驱动，资源安全是发展内核。锂盐价格持续上探突破60万元/吨，且资源（尤其是开采成本更低的矿产）区位分布不均，存在地缘风险隐患。钠盐价格不到0.27万元/吨、储量丰富资源易得，我们预计行业形成规模化生产后，钠电成本有望下降到500元/kWh以下。因此出于短期降本和长期资源战略储备考量，钠离子电池是新能源电池体系降本、保障供应链安全的优选互补方案。Ø 不仅仅是“备选方案”：低温性能优越，快充无损耗。相比磷酸铁锂电池，钠离子电池安全性、低温性能更佳，排列无序的无定形碳比石墨快充损耗更小。钠离子电池发展相对滞后主要是由于早期未发现储钠能力强的负极材料，学界商界优先发展锂电体系。在持续加大研发力度、量产技改后，当前的能量密度和循环性能差距有望被逐步追平。Ø 量产元年即将开启，初期可预见应用场景丰富。当前国内外多企业已展开产业化布局，中长期规划产能超过100GWh，正负极工艺路线尝试较为丰富，各家在探索“性能-成本-安全-量产”平衡点， 2022年下半年以中科海钠为代表的钠离子电池专业企业中试线、1GWh级别产线陆续投放，2023年以宁德时代为代表的锂离子电池龙头企业即将推出钠离子电池批量生产方案。对能量密度和循环性能要求相对较低、且格局相对分散的两轮车、消费电子、家用储能领域可为钠电提供包容性更强的初步应用场景，低速电动汽车、大型储能有望提供更广阔空间。Ø 关注“变革”与“切换”： “变革”环节重点关注负极【贝特瑞】【元力股份】【杉杉股份】【圣泉集团】等、普鲁士类【百合花】【美联新材】等、铝箔【鼎胜新材】【万顺新材】等；“切换”环节重点关注锂电池龙头【宁德时代】【孚能科技】【鹏辉能源】等、钠电池新秀【华阳股份】【维科技术】【传艺科技】等、层状正极【振华新材】【容百科技】【当升科技】【厦钨新能】【万润新能】等；电解液【天赐材料】【多氟多】【新宙邦】【丰山集团】等。Ø 风险提示：钠离子电池产业化落地、配套材料方案、降本路径和周期尚存不确定性。2n "#$%&-./0T n %&123456789 n "#$%&:;<=>?U n ABCDEFG?n AHIJKLMNOCD n PQRS3oPnOnNoQxOxPtNnNoNmNsQ9PaO8OoMmMmOpNfQmNoPiNsQsPaQrQmQwMtRpOMYqQrR钠离子电池具备成锂离子电池互补方案的天然优势Ø 钠元素储量丰富分布均匀，是锂离子电池可期互补方案 锂离子电池较早开始商业化进程，主要是由于锂相对原子质量小、标准电极电位低、比容量高。而钠元素储量丰富、分布更均匀，且能兼容已有的锂电产线，从资源供应保障、成本角度考虑，钠离子电池是锂离子电池的优选互补方案。图表：钠离子电池特性及优势项目钠离子电池锂离子电池钒液流电池铅酸电池三元磷酸铁锂地壳丰度2.60%锂：0.0017%；镍：0.008%；钴：锂：0.0017%0.02%0.0016%0.002%来源丰富，分布广泛，提炼分布不均，锂集中在澳大利亚、南分布不均匀，我国已探明锂多为共生矿，作为冶金业副我国铅资源丰富，探明储量资源保障近亿吨，占全球20%左右。美等；镍集中在印尼、北美等；钴简单资源占全球6%产品2020年进口134万吨，铅产集中在刚果（金）、澳大利亚等量544万吨环境影响较轻，氰化钠有毒较轻，钴有毒较轻五氧化二钒为剧毒物质2B类致癌物，三大重金属污染物之一，有毒有害实际能量密度140-160Wh/kg240-280Wh/kg150-180Wh/kg15-50Wh/kg50-70wh/kg循环次数1000-5000次3000-6000次4000-8000次10000-15000次300-500次热稳定性较好高镍较差较好较好-低温性能较好较好较差较好-电压平台2.8-3.7V4.2-4.5V3.2V-2V投资成本推广期 0.5-0.7元/Wh；发展当前0.9-1.1元/Wh；2021年0.7-当前0.8-1元/Wh；2021年3.8-6元/Wh0.4-0.5元/Wh期0.3-0.5元/Wh；爆发期0.30.8元/Wh0.6-0.7元/Wh元/Wh 以下其他优点负极可用铝箔代替铜箔；快-回收简单，残值高-充不影响寿命资料来源：中科院物理所，各公司专利，华福证券研究所4钠离子电池研究发源已久，即将进入爆发期Ø 萌芽期：1967年从高温钠硫电池出发。图表：高温钠电池和常温钠离子电池发展历程Ø 停滞期：在1979年法国Armand提出“摇椅电池”概念后，由于锂离子电池体系中应用较为广泛的石墨负极储钠能力欠缺，对钠离子电池的研究几乎停滞。Ø 重启期：直至2000年加拿大Dahn等发现硬碳负极具备优异的可逆储钠能力，学界才继续推进。Ø复兴期：到2010年，随锂离子电池研究和产业链建设趋于成熟，以及对锂资源的担忧，钠离子电池的研究和产业化进程，进入复兴时期，海内外出现产业化公司和零星商业化应用。Ø爆发期：直至2021年7月，宁德时代发布第一代钠离子电池，宣布计划2023年形成基本产业链，叠加锂价在2021年底-2022年年初快速上涨，引发全产业链对互补、替代方案钠离子电池的高度重视，涌现数十家推动钠离子电池及原材料量产的企业。当前碳酸锂价格突破60万元/吨，更近一步加速钠离子电池产业化进程。常温钠离子法国Armand提出“摇椅式电池”概念电法国Delmas等首次报道Na(CoO"层状氧化物正极的脱嵌钠电化学性能池研究停滞：研究条件限制，重心转向锂离子电池，石墨几乎不具备储钠能力转折点：加拿大Dahn等发现钠离子电池高容量硬碳负极材料日本Okada等首次报道NaFeO2的可逆充放电行为加拿大Nazar等提出形变较小的Na2FePO4F聚阴离子正极材料进入复兴时期：锂离子电池研究成熟，对锂资源的担忧全球首家钠离子电池公司英国Faradion建立；日本Komaba等首次报道 NaNi0.5Mn0.5O2 | 硬碳全电池性能美国Goodenough等提出普鲁士白正极中科院物理所胡勇胜等首次发现Cu#%/Cu"%电化学活性，并提出Cu基正极材料中科院物理所胡胜勇等首次提出低成本煤基无定型碳负极材料承袭中科院物理所研究成果的中科海钠成立，研制出用于电动自行车的电池组中科海钠推出全球首辆钠离子电池电动汽车中科海钠推出全球首个100kWh钠离子电池储能电站7月宁德时代发布第一代钠离子电池，计划2023年形成基本产业链；中科海钠投产2条GWh级别钠离子电池产线；湖南立方发布第一代钠离子电池19671968197219761977197919811986200020032006200720092010201120132014201520172018201920212022美国Yao和Kummer发现Na+在Na ! " #中的快速传导高美国Ford公司发明高温钠硫电池；中科院上海硅盐研究所开始研发温法国Armand首次构建了基于石墨衍生的嵌入式化合物正极的固态钠电池钠Goodenough和Hong提出 $%& " & #'& $"固体电解质电中科院上海硅酸盐研究所研制出6kW钠硫电池模块并成功驱动电动车池南非Coetzer提出ZEBRA （Na| ! " #| ")钠镍电池日本NGK公司实现高温钠硫电池商业化中科院上海硅酸盐研究所建成中试线中科院上海硅酸盐研究所研制出100kW/800kWh电池组并于世博会示范运行中科院上海硅酸盐研究所开始针对ZEBRA电池展开产学研合作中科院上海硅酸盐研究所成立公司“奥能瑞拉”资料来源：中科院物理所，华福证券研究所；注：高温钠电池主要包括钠硫电池和ZEBRA电池，用可实现钠离子导电的陶瓷电解质作为离子交换的隔膜，并将金属钠或者化合物形式的钠作为电价变化的 5 活性物质制造二次发电电池，必须在高温下才能运行。而常温钠离子电池类似于锂离子电池，依靠钠离子在正负极之间的嵌入脱出和迁移实现充放电过程。n "#$%&-./0T n %&123456789 n "#$%&:;<=>?U n ABCDEFG?n AHIJKLMNOCD n PQRS6电池：工艺与锂离子电池类似Ø 钠离子电池与锂离子电池生产工艺基本类似，传图表：钠离子电池产业链图谱统锂离子电池产线可调试转产。 钠离子电池生产工序主要包括极片制作（制浆-涂布-辊压-模切）和电芯的组装（卷绕/叠片、入壳、封装、化成、分容），整体生产工艺与锂离子电池类似，仅在负极集流体上换用铝箔、以及配方调整。目前锂离子电池产线基本在调试之后可切换成钠离子电池产线，不需要额外设备投资。 与锂离子电池类似，钠离子电池也可制成软包、圆柱、方壳形态。图表：钠离子电池生产工序资料来源：各公司公告，中科院物理所，华福证券研究所7正极：三条路线各有千秋，层状氧化物有望率先应用图表：钠离子电池正极技术路线对比Ø 层状氧化物（基本已攻克，量产首选方案）：结构类似锂离子电池三层状金属氧化物普鲁士类化合物聚阴离子类化合物元正极材料，比容量相对较高、综合性能好，通过调整过渡金属元素选择和比例，可以兼顾动力、储能等多场景需求。工艺成熟（工艺流程和设备和锂电三元材料相似），配套企业基本为成熟三元正极材料结构厂商，能够提供一致性好、性能稳定的样品、量产原料，是近期产业化首选方案。Ø 普鲁士蓝白（攻克中）：过渡金属可仅使用成本较低的Fe或Mn，理制备简单，技术转化容易开放性三维通道，Na快速迁开放三维骨架：支撑稳定晶论能量密度较高，合成温度低（能耗成本低），是初期热门路线，但移：结构稳定性、倍率性格，提升循环性、安全性比容量高（阴离子氧化还原F-和阴离子电负性大：工作由于量产时结晶水控制较难（影响循环和安全性），当前稳定性较差，优点也提升能量密度）工作电压高电压高可实现2个Na可逆脱出嵌入：待未来工艺控制成熟后有望成为高能量密度+低成本优选方案。电压高理论比容量高含有多个Na+、过渡金属多倍率性能高价态：更高比容量合成温度低：成本低空气稳定性好Ø 聚阴离子（储备方案）：图表：钠离子电池正极技术路线性能结晶水难以去除：降低首周易吸水、与空气反应：影响效率和循环效率阴离子强共价键：导电率差类似磷酸铁锂的橄榄石过渡金属易溶解不足稳定性掺杂包覆后降低能量密度结构，结构稳定性高，循环性能稍差导电性差部分含有毒元素空位、水分子占用Na嵌入点：从而具备最长的理论循容量利用率低环寿命，更适合用于储比容量理论220mAh/g；产业化理论200+mAh/g；实际应110mAh/g能市场。但导电性较差，150mAh/g用140-150mAh/g循环寿命目前2000-4000次受结晶水影响：1000-1500能达到4000-5000次能量密度较低。其中掺次电压3.1-3.7V3.1-3.4V2.8-3.3V钒路线成本较高、掺铁路线能量密度表现较差，不同过渡金属配方成本差距颜料级2.5万元/吨，电池级磷酸钒钠路线成本最高当前主要作为储备方案。成本较大，目前7-15万元/吨，成熟后预计3-4万元/吨硫酸铁钠预计低于层状成熟后5-8万元/吨。环境影响较好氰化钠有毒钒有毒资料来源：中科院物理所，华福证券研究所8层状氧化物：工艺流程与三元正极类似，配方可调节性较高Ø 层状氧化物结构通式为Na!MO ，其中M为过渡金属元素，MO 八面体过渡金属层和NaO 碱金属层交替排布。常见的是八面体位置（O3，初始钠含量更高，容量更高）和三棱柱位置（P2，层间距更大，提升传输速率（倍率性）和结构稳定性）两种排列方式。由于钠比锂更容易与过渡金属分离形成层状结构，目前仅发现镍钴锰形成的锂层状氧化物可以可逆充放电，而钠的选择还包括Ti、V、Cr、Fe、Cu等。不同配方对结构影响很大，除了通过对合成出的材料进行物理表征以确定其具体构型外，目前还没有一种方法能够直接预测层状材料的堆叠结构，进而指导设计制备。Ø 产业化进展：主要生产步骤分为前驱体混合和正极烧结，改性措施包括包覆、掺杂等，基本可与锂离子电池三元正极产线兼容，烧结气氛没有强制要求纯氧，密闭性要求较低，烧结次数一般为2次，中低镍产线基本满足要求，按高镍要求设计的产线有超产比例（产能弹性来源于烧结时长和次数）。图表：层状氧化物工艺流程与三元正极工艺流程对比860-990下350-900下烧结6-40小时烧结2-15小时振华新材-单晶钠钠源、锰源、铁源、镍源混合烧结粉碎烧结粉碎过筛离子电池正极M源（掺杂元素：Ca、B、N源（包覆元素：Ca、B、Nb、Al、TiNb、Al、Mg、Cu、Y、空气、氧气或磨盘、Mg、Cu、Y、Zr、F、Zn、Cu等）空气、氧气或Zr、Zn等）固相混料：超高速混料机二者混合气气流粉碎机二者混合气液相混料部分高镍镍源、前驱体高镍改性步骤烧结、高镍：纯氧洗涤、脱高镍：纯氧粉碎钴源、低镍：空气水、干燥包覆剂低镍：空气锰源锂离子三元正极液相洗涤、干燥、烧结粉碎、包覆烧结粉碎筛分、除铁液碱、混合筛分、除铁锂源筛分中低镍包覆剂氨水共沉淀资料来源： 公司公告，专利、华福证券研究所9层状氧化物：0-1过程中的产业化瓶颈及解决方案Ø 技术挑战：由于钠离子半径较大，多次脱嵌容易发生相变，产生游离钠，残碱高，对空气敏感易吸湿，电池匀浆时变成凝胶果冻态（影响涂布）。进而影响循环寿命和实际克容量。Ø 工艺解决：可通过形貌调控（单晶化）、界面修饰（包覆）、元素掺杂等工艺解决上述问题。此外，也需要电解液环节配合开发和工艺定型。图表：层状氧化物工艺难点及解决方案技术挑战具体产业化瓶颈江苏翔鹰解决方案振华新材解决方案当升科技解决方案使用环境湿度要求高：钠电层状氧化物正极材料与锂电三元材料对环境湿度的反应有明1、通过单晶结构减少新表面的产生；2、通过表面特殊的包覆抑制质子与体相钠离子的显区别。锂电三元材料吸附水分子后，体相中的锂离子与质子交换速率低；钠电层状氧体相-界面-表面的系统修饰和交换。空气敏感化物表面吸附水分子后，体相中的钠离子会与质子快速交换，钠离子析出，导致体相晶优化；复合正极材料，能够有常规钠电层状氧化物正极材料使用的环境相对湿针对游离钠含量偏高、空气稳定性欠佳等缺点，公司采用不同元素掺杂效提高包覆层的离子导电率、体结构发生变化。因此钠电层状氧化物使用时，投料、混浆和极片放置过程中，以及负度2%，江苏翔鹰钠电正极能达到15%左右，远包覆改善材料结构，并通过溶胶凝胶法、化学沉积、机械固相法等多种极极片入壳前，均需要严格控制湿度和水分。否则会出现克容量低、循环性能差的问题。电子导电率和表面活性，同时，远高于常规层状氧化物。技术手段对材料进行表面修饰，获得低pH值、低游离钠的材料，从而提将该包覆层包覆在特定的基体高材料的空气稳定性和循环稳定性，改善电池产气鼓胀缺陷上，能够显著提升复合正极材由于钠电层状氧化物正极材料体相中的钠离子极易与水的质子进行交换，测PH值时，材通过掺杂形式成功地抑制体项钠离子的溶出，进料的结构稳定性和化学稳定性。材料PH值高料分散在水中，体相钠离子溶出，导致PH值在13左右。过高ph会影响电池涂布，加强吸一步降低材料对湿度的敏感度。江苏翔鹰产品的水性，形成果冻状，增加不可逆容量损失，同时产生胀气。残余氢氧化钠做到稳定在0.05%左右。正极材料与电钠电循环性能是检验材料质量的标准之一。由公式E(Li+/Li)=0V, E(Na+/Na)=0.3V针对正极材料，进行表面钝化处理，提高材料对可知，钠电在4.0V时，相当于锂电体系的4.3V，此时锂电体系需要4.3V电解液与之匹配，电解液的适配性，并且取得了一定进展，融入到解液的适配性对于钠电体系，也急需电池厂和电解液厂针对钠电开发高电压电解液。新一代产品中。钠离子半径大于锂离子，需要层状材料有更大的晶格参数以容纳其自由移动，但易导致形貌尺寸及颗粒粒径调控技术：调控合成工艺以及不同掺杂元素的选用，合成不同形貌尺寸、不同颗粒粒径的材料，优化材料的结构及形貌，改材料结构不稳定。循环过程中表面晶体结构重构，由于各向异性的体积膨胀导致的团聚善压实密度、循环、倍率及加工性能等。颗粒破裂。当钠离子电池正极材料脱钠量较大时，结构变得十分脆弱，晶格内活性金属特殊微晶结构的均相前驱体设大单晶技术：材料结构完整，加工性能良好，在循环过程中不会出现颗结构稳定性差和氧原子发生位移，达到一定的高温高压，使得晶粒体积和晶体结构发生较大变化。同计、系统化优化固相结晶技术粒碎裂的情况，改善高温高电压循环性能。时，当正极材料脱钠后，氧化性增强，极易与电解液发生化学和电化学作用，导致材料工艺多元素协同掺杂技术：锚定晶格，减少相变。容易脱氧、过渡金属溶解，提高了电解液的酸度，使电极材料表面膜遭到破坏，界面的晶体结构调控技术：通过配方和工艺调控，合成出多相共存的复合层状成分和结构进一步被改变，严重影响材料的电化学性能和循环性能。氧化物，从而实现循环性能和能量密度之间的平衡。针对钠离子电池金属氧化物正极材料循环性能差的问题，通常可以通过表面包覆进行改对包覆物善。CN110838576A公开了一种Al(NO3)3包覆的钠离子电池正极材料，Al(NO3)3在Na1+MTi2-M(PO4传统包覆剂导NaCu1/9Ni2/9Fe1/3Mn1/3O2表面生成了部分NaAlO2，有效隔绝了电解液与正极材)3-w(ROv)w 进行元素掺杂的致导电性差料的副反应，改善了样品的循环性能。但是由于Al(NO3)3和NaAlO2的离子导电率和电碳包覆改善包覆层的电子导电子电导率均较低，无法在正极材料表面提供离子和电子通道，因此材料的放电比容量普率。再将包覆层和基体在非氧遍低于120mAh/g；此外，由于Al(NO3)3和NaAlO2包覆层并不能在正极材料表面构建化气体中进行热处理。（包覆稳定的表层结构，因此对材料热稳定性并未能起到提升作用。层占比0.1-5wt%）资料来源： 公司公告，华福证券研究所10普鲁士类：比容量高、理论成本低但工艺难度大Ø 化学通式：普鲁士蓝 /白化学式为Na!M" #( )$ "%&· & · nH#O（M为过渡金属原子，如Fe、Mn、Co等，0x2）。普鲁士材料呈三维立方体结构，Na+具备合适扩散通道，理论倍率性能和循环性能好（通过选择不同的过渡金属可以调控电压和比容量，具备很高的材料设计灵活性）。根据Na+含量不同，x1称为普鲁士蓝，x1成为普鲁士白。由于普鲁士白含钠量较高，比容量也更高。由于溶度积常数较低，可以作为水溶液体系正极材料。Ø 发展历程：最初的用途是上釉和油画染料，可追溯到1704年，德国人海因里希·狄斯巴赫在实验室中生产一种红色颜料时，由于实验污染而获得了深蓝色沉淀，毕加索、梵高画作频繁使用。Ø 制备方法：普鲁士类材料制备常采用共沉淀法、水热法，70-120 即可，无需高温烧结，成本较低；目前实际比容量可以达到150-160mAh/g，工作电压可以达到3.3-3.4V。由于铁氰化物结构稳定、前驱体简单易得，研究多集中于此。Ø 加工难度：普鲁士类材料瓶颈在于易吸水加工难度大。生产过程中会存在一定结晶水，存在脱出导致电池短路和与电解液反应产生HF的风险。大规模量产对控水要求极高，大规模量产工艺端存在较大的难度。图表：普鲁士蓝/白制备工艺图Fe(CN)64-加入铁盐、钠盐等调节pH值共沉淀法混合溶解共沉淀过滤洗涤120°C干燥筛分，除铁混批包装，成品铁氰化物、钠盐等调节pH值水热法混合溶解装釜水热反应资料来源： 各公司专利，华福证券研究所11聚阴离子：理论循环寿命最长，在储能领域具备发展前景Ø 聚阴离子类似磷酸铁锂。聚阴离子化学式Na' &( ( )* +，其中M为可变价态的过渡金属，X为P、S等，Z为F、OH等。聚阴离子具备开放的三维骨架（稳定的橄榄石结构），所以具备较好的倍率性能、循环性能和安全性能。但是导电性较差，为了提升电子离子导电性需要碳包覆和掺杂，从而又降低了体积能量密度。Ø 常见的有磷酸盐及硫酸盐体系，产业化研究方向为硫酸铁钠/磷酸铁钠和氟磷酸钒钠等。通过现有液相、固相方法合成的磷酸铁钠缺乏电化学活性，需要采用改性、包覆等多种手段提升导电性。图表：聚阴离子制备工艺路线资料来源：中国科学院网站，物理化学学报钠离子电池磷酸盐正极材料研究进展 ，华福证券研究所12负极：由石墨切换为无定形碳，硬碳和软碳均有发展潜力Ø 钠离子电池负极当前一般不使用石墨，在碳基体系中多采用无定形碳。早期观点认为Na+直径是Li+1.3倍，无法在石墨层间自由迁移，但K、Rb、Cs仍有较高的可逆比容量表现。本质上还是由于热力学问题，钠离子与石墨层之间相互作用力弱，在当前常用电解液中难以形成稳定插层化合物（除非替换成醚类溶剂）。钠离子电池无法直接沿用石墨负极，多采用石墨化程度较低的无定形碳，层间距比石墨高，为实现无损耗的高倍率性打下基础。Ø 硬碳比容量较高，但成本和规模化尚存劣势。硬碳前驱体为热固性材料，高温下难以石墨化，结构排布更无序，有丰富微孔、材料间隙更大，比容量更高、膨胀系数小。但孔洞过多导致比表面积较大，首次效率低。且硬碳一般采用生物质、淀粉、树脂等前驱体，产碳效率低，成本相对较高。Ø 软碳储钠容量低，但前驱体产碳率更高，具备成本优势。软碳前驱体为热塑性材料，高温下易于石墨化，结构更有序，层间距更短，储钠容量较低。前驱体一般采用煤、沥青、石油焦等石化工业副产品，产业链配套更为成熟，产碳效率可以达到90%以上。图表：钠离子电池负极技术路线对比硬碳软碳结构原理基本结构单元不平行排列，任何温由碳六角网平面平形重叠，高温下度下均难以石墨化，微孔更多，便易于石墨化于吸附-插层/插层-填孔前驱体热固性（富氧or缺氢）：生物质、 热塑性（缺氧or富氢）：石油焦、碳水化合物、树脂等沥青、无烟煤等炭化温度1000-15001000-2000层间距0.37-0.42nm0.34-0.37nm微晶1.1-1.2nm2-20nm比表面积38m2/g20.2m2/g电极密度0.9-11.2左右(g/cm3)比容量270-450250-340（mAh/g）电极膨胀率小中Ø 此外，合金类、金属氧化物或金属硫化物等负极一般具有较日本可乐丽、佰思格、神华、元力高的比容量，但存在首次库伦效率低、电极粉化等问题。钛相关公司中科海钠、贝特瑞、杉杉股份、璞股份、圣泉集团、贝特瑞、杉杉股基负极空气稳定性好，也具备储备潜力。泰来等份、璞泰来、中科院山西煤化所等资料来源：各公司官网，华福证券研究所13负极前驱体：软碳早期成本优势明显，硬碳中长期有望实现降本Ø 软碳前驱体：主要为无烟煤、中间相碳微球、渣油、沥青等石油化工副产品，已有成熟产业链，较易获得，且产碳率更高，其中无烟煤可达到90%，沥青可达到60%。原材料成本优势非常明显，软碳前驱体无烟煤、沥青等经过预活化、包覆、掺杂等手段也可提升比容量，具备量产潜力。Ø 硬碳前驱体：主要为树脂基、生物质基、碳水化合物基等（注：锂离子电池体系中有部分方案采用沥青交联高分子聚合物等生产硬碳，沥青也常作为硬碳的包覆材料）。树脂包括酚醛树脂、聚苯胺、聚丙烯腈等，成本相对较高，产碳率低于软碳前驱体。生物质基包括椰壳等植物根茎叶，产碳率仅为10%左右。碳水化合物主要是生物质提取的化工品，产碳率相对前者略高一些，成本相对树脂更低。当前材料成本在2-3万/吨之间，进口价接近15万元/吨，在规模量产后产碳率有望提升，国产化、规模化也有望降低加工费用。图表：硬碳与软碳前驱体炭化原理热固性前驱体热解400°C炭化1000°C3000°C结焦（固态）硬碳玻璃碳（富氧or缺氢）热塑性前驱体焦炭（液态）+焦油（易挥发） 软碳石墨（缺氧or富氢）400°C1000°C石墨化3000°C图表：钠离子电池负极前驱体成本对比前驱体价格碳材料成比容量前驱体产碳率本（mAh/g（万元/t）（万元/t）生物质植物根茎叶：椰壳、香蕉皮、花生壳、椰壳0.210%300树叶等2.00硬碳碳水化合生物质提取的化工品：葡萄糖、蔗糖、前驱葡萄糖0.5-物淀粉、纤维素、木质素体树脂酚醛树脂、聚苯胺、聚丙烯腈等酚醛树脂1.240%3.00300无烟煤俗称白煤或红煤。是煤化程度最大的无烟煤0.1390%222煤。固定碳含量高，挥发分产率低，0.14燃烧时不冒烟软碳由不同分子量的碳氢化合物及其非金前驱沥青沥青0.3560%85属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，0.58体是高黏度有机液体的一种石油焦石油的减压渣油，经焦化装置，在-500-550下裂解焦化而生成的黑色固体焦炭资料来源：中科院物理所，华福证券研究所14负极生产工艺：碳化比石墨化能耗更低，工艺呈现多样性Ø 钠离子碳基负极制备温度更低：无定形碳加工基本仅需1000-1500°C左右碳化加热，而石墨负极的石墨化工序温度至少要达到3000°C以上，从能耗成本角度更为节约。Ø 生产环节