论坛聚焦:大规模量产前夜 硬碳负极向“万吨级”产能迈进
当前位置: 首页 > 安博体育平台注册 > 果壳活性炭

论坛聚焦:大规模量产前夜 硬碳负极向“万吨级”产能迈进

2024-04-19 果壳活性炭
  • 产品概述

  起点研究院(SPIR)调研多个方面数据显示,2023年钠电池出货量超850MWh。钠电正极材料出货超3800吨,负极材料出货超1500吨,钠电的市场化进程完成了从“0”到“1”的阶段。

  2030年,钠电池出货量将超过1Twh,迎来钠电Twh时代,未来10年内是一证券交易市场投资热点,产业保持高速增长。

  2024年,钠电负极正成为产业化决速的关键一环。由于硬碳负极具有容量高、支持快充过放、安全性强等优势,理论容量可达 530mAh/g,终端应用对高能量密度的需求下,硬碳材料成为主流的负极材料。

  自去年以来,钠离子电池在动力电池、储能领域不断突破,钠离子电池产业链正一步步成型,硬碳负极材料厂商也迎来新契机。

  浦士达 首席技术官 杨金杯认为,硬碳是唯一可大范围使用的负极材料,工业生产年需求量大于10万吨,成本优势将在2-3年内体现。

  成本结构上重要性提升、前驱体降本空间较大、来源、工艺的研发难度大,使得硬碳负极成为钠电产业化的决速关键。

  相较锂电成本中正极材料占比50%以上,钠电正极成本占比只在26%左右,而负极成本大大上升,达到16%,比起锂电负极的成本占比翻倍。

  2022年9月时,日本可乐丽椰壳硬碳价格约为 20 万元/ 吨,低端人造石墨负极价格约为3万元/吨,进口硬碳材料成本比较高但降本空间巨大。

  另外,不同于钠电正极材料的研究进展较为顺利,钠电负极研发遇到的瓶颈较大,目前还难以找到廉价、适合大规模量产的前驱体材料。

  从原料获取来看,硬碳材料的前驱体来源广泛,最重要的包含生物质基、化石燃料基、树脂基等,都有各自的优缺点。

  从成本来看,生物质基、无烟煤基前驱体成本优势较为突出,树脂基成本较为高昂;从比容量性能来看,树脂基较为突出,生物质基优于沥青基及无烟煤基。

  综合性能与成本,生物基成为目前企业主要的选择。此外生物质还具有可再生、来源丰富、价格低、绿色环保等优点,同时有些生物质具有独特的结构和成分,如中空、多孔、含氮元素等,这些将有利于提高硬碳的储钠性能。

  比如,钠能时代就采用芦苇作为生物基硬碳前驱体。中南大学资源循环创新团队全球首创芦苇基制备钠电硬碳新工艺,突破国外硬碳负极技术卡脖子难题,形成自主知识产权,申报国家专利16项。芦苇高值化利用重大突破,填补国内外技术空白。

  公司开发的第三代硬碳产品低温性能优异,容量保持率、耐性高;倍率充放电性能优异;循环寿命优秀;同时,通过针刺实验无爆炸、不起火。

  钠能时代 负极专家/中南大学副教授 张磊指出,未来,我们也可以处理10万吨硬碳负极,概能够消纳50-60万吨芦苇,将具备极大的经济效益、社会效益以及生态效益。

  珈钠能源也形成了以生物质为基础的技术生产路线。目前针对不同的应用领域,企业主要有3款产品,应用领域分别是低速二轮车、储能、高能量密度钠离子电池。

  据珈钠能源 研发副总监 陈晓洋介绍到,其中,HCM-1首效大于91%,规模量产成本能做到1到1.5万,很适合对成本要求比较高的低速二轮车领域。

  第二款HCH-1,这款硬碳的容量在300毫安时以上,首效大于91%。这款硬碳的纯度高、循环性能好,适合储能领域。

  同时,于一些对单位体积内的包含的能量要求比较高的客户,珈钠能源对硬碳的微观结构可以进行了精细的调混,制备出了这款硬碳HC-1,储钠容量在400毫安时/克以上,首效大于92%。

  值得注意的是,尽管在钠电产业链还不成熟的行业初期阶段,生物质硬碳由于其性能优异,产业化速度较快。但当行业进入成长放量阶段,难以保障原材料供应链的稳定性成为掣肘的难题。

  不少业内人士也指出,中长期来看,做硬碳有诸多原料可以再一次进行选择,到底选择哪一个,这样的一个问题现在还很难回答。

  天钠科技 韩建涛认为,目前任何一个原料,都可以把容量做到400多毫安时/克,无论是椰壳、还是树脂,亦或者淀粉、沥青。选择每一条路径的时候,向前走的时候就非常难,因为要解决工程化、设备、环评、能量回收等问题,考虑的点非常多且难。

  浦士达目前也主要以热带优质椰壳及少量竹质、木质、稻壳等生物质原料为主,利用独特结构特性,按照每个客户需求来调控制备工艺,制备出高性能硬碳、硅基负极材料及活性炭产品。

  但同时,浦士达 首席技术官 杨金杯表示,在一些特殊场景,酚醛树脂压实比较好,所以我们觉得酚醛树脂可以在高端市场应用。同时,如沥青我们也做了尝试,通过改性,容量能在300毫安时/克以上,我们认为这个市场非常好,会有比较广的未来应用场景。

  2023年以来,钠离子电池成为明星赛道,资本鱼贯而入。据不完全统计,共有钠创新能源、英钠新能源、立方新能源、星空钠电、钠远新材等在内的30+钠电池及材料厂商完成融资,融资资金用于钠电池全产业链,这中间还包括硬碳负极等关键材料。

  据起点研究院(SPIR)不完全统计,2023年负极材料规划产能已超50万吨以上。

  2024年以来,钠电负极行业发展按下“加速键”。一个重要的讯号在于,更多负极企业产能规划正从千吨级向万吨级迈进。且今年多数企业正处于规模量产的节点。

  当前,包括钠能时代、天钠科技、珈钠能源、圣泉集团、元力股份、贝特瑞、容钠新能源、佰思格等均在快马加鞭建设万吨级产线。

  比如,钠能时代目前已建成了千吨级示范产线吨/年,目标锁定大客户,产品批量进入市场;三期进一步扩充至2万吨/年,建立硬碳负极领头羊地位。

  天钠科技目前拥有3大基地。其中武汉总部拥有7000平米的研发中心及中试基地,涵盖正负极、电解液、电芯研发。

友情链接:

底部logo