中国粉体网讯 负极材料作为钠电池的关键材料之一，必须保证其具备较高一致性。而硬碳材料的结构一致性主要依赖于前驱体的状态和碳化工艺，只有保障前驱体具有高度一致性，碳化过程中受热均匀才能得到一致性高的硬碳材料。
不过，硬碳产业化存在无法找到廉价、适合大规模量产的前驱体原材料的瓶颈；此外，硬碳合成工艺路线较长，构效关系复杂，具备较高的Know-How壁垒，这极大的增加了制造成本。
目前，国外高端产品价格15-20万元/吨，国产价格5-10万元/吨，迫切需要开发低成本的硬碳材料。而以上原因也导致目前能够稳定出货硬碳负极材料的企业比较少。
硬碳工艺多路并行
硬碳主要通过水热或化学过程处理有机化合物或生物质基前驱体获得。根据前驱体来源不同可以分为树脂基（酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇等）、沥青基（煤焦油沥青、石油沥青、天然沥青等）和生物质基（纤维素、木质素、淀粉等）硬碳。
树脂基硬碳的成本是最高的，但同样表现出最佳的电化学性能。其优势还在于可以精确、可控地构建可调节的孔结构、表面化学成分和分子水平上的活性位点。
沥青基硬碳的材料来源非常广泛，且价格低廉，煤系沥青和油系沥青均可使用。然而，由于原始沥青具有石墨化的性质，直接碳化很容易形成类石墨结构。因此，在形成硬碳前需要进行预氧化处理。此外，沥青里的挥发分较多，需要额外的尾气处理，增加成本支出，且目前工艺尚不成熟，产品的容量较低。
生物质基硬碳负极路线原材料来源多样，如核桃壳、果壳、柚子皮、动植物组织等。该路线产出的硬碳性能适中，加上物料来源广泛，成本相对合适，是目前大多数硬碳负极企业的选择。代表企业可乐丽、佰思格、元力股份、圣泉集团、传艺科技等。
值得一提的是，国内传统锂电负极企业贝特瑞、杉杉股份、中科星城和翔丰华等厂家的硬碳负极工艺囊括上述三种类型的前驱体，实现体系化的专利布局。
已经实现硬碳出货的企业
可乐丽
日本企业，硬碳材料采用椰子壳作为前驱体，经过碳化、破碎、碱渍、热处理纯化和CVD处理，其中CVD处理工艺难度较高。产品能量密度350mAh/g，首次充放电效率95%以上，循环3000次，产品平均价格达到20万元/吨，产能2000吨/年左右。
可乐丽硬碳负极材料（来源：可乐丽）
佰思格
佰思格是国内首家量产钠电/锂电硬碳材料的公司，对标日本可乐丽。佰思格采用葡萄糖、淀粉、纤维素、木质素、木屑、竹屑、椰子壳或坚果壳等生物质材料作为原料，通过改性处理、裂解缩聚、炭化和表面改性等步骤，可以得到满足快充性能的钠离子硬碳材料，该公司产品工艺较国外企业更加简单，成本更加低廉。
目前公司官网共有两款钠电硬碳材料：YHC-1和NHC-330，YHC-1强调低成本，比容量≥280mAh/g，价格在6万元/吨；NHC-330强调高能量密度，比容量≥330mAh/g，价格在8万元/吨。公司计划今年或者明年推出NHC360，比容量可以达到360-380mAh/g。
产能方面，公司现有产能2000吨/年；23年计划扩产至1万吨/年；2025年计划扩产至5万吨/年。
佰思格NHC-330产品参数（来源：佰思格）
贝特瑞
贝特瑞于2009年就开始布局硬碳材料相关技术。公司现有硬碳负极材料产能400吨/年，计划2023年产能达到千吨级。今年5月16日，贝特瑞还发布了新一代硬碳负极材料--“探钠350”，该材料比容量可达350mAh/g，首次充放电效率达90%，目前处于中试阶段。
贝特瑞发布探钠-350（来源：贝特瑞）
杉杉股份
杉杉股份硬碳材料研发始于2016年，2022年国内客户已经实现吨级销售，2023年产能规划达千吨级。
今年有望实现硬碳出货的企业
多氟多
焦作基地已经建成了年产300吨的负极产线，目前处在产线调试中，规划2000吨负极产线2023年投产。
元力股份
元力股份为国内木质活性炭龙头企业，在硬碳材料制备过程中的前驱体预处理、碳化及纯化较难环节优势明显。目前公司硬碳材料以椰子壳类为生物质基材料，未来或将以毛竹为主，2023年公司规划中试线千吨级别，预计年中建成，全年有效出货1000-2000吨。公司远期规划硬碳产能5万吨。
圣泉集团
圣泉集团生物基硬碳负极材料作为“圣泉生物溶剂法”生物精炼一体化产业布局的最新成果，核心在于生物碳为自主生产，其可控性高、均一稳定，利用其制备的硬碳负极材料具有生物质和树脂的双重特性（这可能与圣泉集团主营业务为酚醛树脂和呋喃树脂等合成树脂及复合材料有关），因此极片压实密度高，不低于1.1克/立方米。另一特点在于产品性能稳定、一致性高，其第一代硬碳产品具有300mAh/g左右的克容量，首效≥88%。
2022年12月16日，圣泉集团宣布，将投资24.80亿元建设年产10万吨生物基硬碳负极材料项目。公司计划在2023年H1建设1万吨产量的硬碳装置，价格预计6.5万元/吨，随着设计产能的达产，还有一定降幅空间。
此外，圣泉第二代硬碳负极材料目前已经经过实验室测评，产品容量超过330mAh/ g、首效超过90%，压实密度得到进一步提升，更具优势。
珈钠能源
珈钠能源硬碳负极根据不同原料和制备工艺可分为三代产品：第一代低成本生物质硬碳负极材料，比容量为280mAh/g左右；经过除杂的第二代硬碳负极材料，比容量在330mAh/g左右；第三代高端定制硬碳负极材料，比容量可达400mAh/g左右。三种路线负极材料的产业化进程正在分步实施。
公司在2022年完成公斤级硬碳产品连续生产，送样头部客户验证，11月份完成A轮融资，2023年3月完成百公斤级送样客户，5月同义ISO体系认证，6月完成千吨正负极产线投产。
（中国粉体网编辑整理/长安）
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