為滿足更高能量密度、更快充電速度、更長(zhǎng)循環(huán)壽命和更高安全性的電池需求，新一代負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程備受關(guān)注。
作為下一代負(fù)極材料之一，硬碳相比于石墨具備高安全、高倍率、低能耗、低膨脹、長(zhǎng)循環(huán)、低溫性能優(yōu)越等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，不僅是鈉電負(fù)極公認(rèn)的最佳解決方案，在鋰電、固態(tài)電池、超級(jí)電容等領(lǐng)域也有極大的“用武之地”。
近年來，硬碳產(chǎn)業(yè)化關(guān)注度持續(xù)升溫的一大原因，與固態(tài)電池和鈉電池的產(chǎn)業(yè)化速度加快息息相關(guān)。
固態(tài)電池方面，數(shù)據(jù)顯示，今年1-8月，國(guó)內(nèi)固態(tài)電池裝機(jī)約2.68GWh，占比突破動(dòng)力電池總裝機(jī)的1%。
作為全固態(tài)電池的過渡路線，固態(tài)電池已成為眾多車企的選擇。大量整車企業(yè)已實(shí)現(xiàn)或即將實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)裝車。業(yè)界也普遍認(rèn)為，逐漸從固態(tài)電池過渡到全固態(tài)電池仍是動(dòng)力電池的研究方向。
高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，2024年將是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，年內(nèi)有望實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的大規(guī)模裝載應(yīng)用，預(yù)計(jì)全年裝機(jī)總量將歷史性地突破5GWh大關(guān)。
從配套的負(fù)極材料來看，目前部分企業(yè)將硬碳與石墨類負(fù)極材料摻混使用，以更好地發(fā)揮全固態(tài)電池高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)、寬溫度、快充的優(yōu)勢(shì)性能。
鈉離子電池（簡(jiǎn)稱鈉電）方面，受碳酸鋰價(jià)格下探影響，鈉電在動(dòng)力電池領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化受阻，但是在兩輪車、電動(dòng)叉車、啟停電源以及儲(chǔ)能等領(lǐng)域，鈉電在訂單、商業(yè)化方面仍在不斷突破，產(chǎn)業(yè)化升溫跡象依舊明顯。
以某鈉電頭部企業(yè)為例，其近期成功斬獲國(guó)內(nèi)某著名輕型動(dòng)力電池銷售企業(yè)大單，合同總額近4000萬元。今年以來，該企業(yè)已向兩輪、城市清潔、換電、儲(chǔ)能等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的客戶成功出貨，并逐步進(jìn)入至連續(xù)量產(chǎn)狀態(tài)。
同時(shí)，今年國(guó)內(nèi)多地投運(yùn)的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)也陸續(xù)出現(xiàn)鈉電的身影，包括大唐湖北100MW/200MWh鈉離子新型儲(chǔ)能電站、廣州發(fā)展洪湖市經(jīng)開區(qū)100MW/200MWh鈉電儲(chǔ)能電站等。
硬碳規(guī)模化量產(chǎn)是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的制約鈉電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。硬碳原料雖然來源廣泛，但材料一致性差；在量產(chǎn)方面，雖然生物質(zhì)基硬碳生產(chǎn)工藝難度小，但合適前驅(qū)體的篩選和穩(wěn)定批量供應(yīng)是行業(yè)亟待解決的難點(diǎn)卡點(diǎn)。
行業(yè)預(yù)計(jì)，至2026年，鈉電硬碳負(fù)極的需求將增長(zhǎng)至21.44萬噸。疊加固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化升溫，硬碳負(fù)極市場(chǎng)空間將持續(xù)擴(kuò)大。解決硬碳負(fù)極原料來源及技術(shù)工藝問題，實(shí)現(xiàn)硬碳負(fù)極大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化勢(shì)在必行。
高工鋰電注意到，杉杉科技已率先量產(chǎn)負(fù)極硬碳，其開發(fā)出的高容量、高首效的硬碳材料，解決了市場(chǎng)上硬碳負(fù)極材料量產(chǎn)難、容量低的固有難題，性能處于全球領(lǐng)先地位，在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程上，其自主設(shè)計(jì)的千噸級(jí)硬碳產(chǎn)線已建成投產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)了在鈉電、鋰電（含固態(tài)電池）和超級(jí)電容領(lǐng)域的批量應(yīng)用。
率先打破硬碳負(fù)極量產(chǎn)掣肘
與石墨相比，硬碳構(gòu)效關(guān)系復(fù)雜，產(chǎn)品指標(biāo)嚴(yán)苛，工程化難度更大，需要企業(yè)具備極深的技術(shù)積累和極高的工程化能力。
目前，行業(yè)內(nèi)能夠規(guī)模化量產(chǎn)供應(yīng)高容量、高壓實(shí)、低成本硬碳負(fù)極產(chǎn)品的企業(yè)，仍屈指可數(shù)。
作為國(guó)內(nèi)負(fù)極材料龍頭，杉杉科技在新型負(fù)極材料研究開發(fā)方面一直處于領(lǐng)先地位，不僅率先實(shí)現(xiàn)了能量密度大幅度提升，開發(fā)建設(shè)了量產(chǎn)線，在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推進(jìn)上也處于行業(yè)領(lǐng)先位置。
資料顯示，杉杉科技硬碳材料的專利數(shù)量在國(guó)內(nèi)遙遙領(lǐng)先。截止目前，其擁有的硬碳負(fù)極相關(guān)發(fā)明專利40余件，其中過半專利已獲授權(quán)。且硬碳專利內(nèi)容涵蓋廣，針對(duì)市場(chǎng)需求鋰電、鈉電負(fù)極材料及材料表面改性等均有相應(yīng)專利支撐。
早在2022年，杉杉科技憑借多年在鋰電負(fù)極材料的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，率先實(shí)現(xiàn)了硬碳材料自有化、產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品具備高壓實(shí)密度、高容量等優(yōu)勢(shì)，性能達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。同年，杉杉科技實(shí)現(xiàn)了海內(nèi)外客戶的送樣驗(yàn)證，并在國(guó)內(nèi)客戶實(shí)現(xiàn)噸級(jí)銷售，應(yīng)用于鈉電小動(dòng)力市場(chǎng)。
2023年，杉杉科技硬碳負(fù)極產(chǎn)品憑借在容量、高溫和加工工藝等性能方面的持續(xù)突破，在鈉電領(lǐng)域之外，產(chǎn)品在鋰電和固態(tài)電池領(lǐng)域，也率先開始批量應(yīng)用。
今年以來，杉杉科技硬碳負(fù)極產(chǎn)品市場(chǎng)需求在鈉電、鋰電、固態(tài)、超級(jí)電容等領(lǐng)域持續(xù)放量。
產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用邊界持續(xù)拓寬
當(dāng)前，硬碳主流原料有生物質(zhì)（果殼、淀粉等）、有機(jī)聚合物（樹脂、纖維素等）、化石燃料（煤炭、瀝青等）等，存在不同的技術(shù)路線，產(chǎn)業(yè)化難點(diǎn)不盡相同，也更加考驗(yàn)企業(yè)的技術(shù)內(nèi)功與戰(zhàn)略部署。
就優(yōu)缺點(diǎn)而言，生物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境友好、成本低廉以及資源豐富，但缺點(diǎn)是雜質(zhì)種類和含量差異較大，一致性差；有機(jī)聚合物優(yōu)點(diǎn)是成分可控，原料純度高，工藝簡(jiǎn)單，容量高，但缺點(diǎn)是成本高昂；化石燃料的優(yōu)點(diǎn)是資源豐富，壓實(shí)高，成本低，但缺點(diǎn)是克容量和首效偏低，前驅(qū)體預(yù)處理技術(shù)壁壘高等。
技術(shù)決定指標(biāo)和成本。
高工鋰電獲悉，杉杉科技根據(jù)對(duì)不同炭源的優(yōu)缺點(diǎn)，采取多技術(shù)路線并舉，以適配不同的應(yīng)用場(chǎng)景要求。同時(shí)，杉杉科技專注工序簡(jiǎn)化，擁有獨(dú)特的硬碳技術(shù)工藝，通過精準(zhǔn)調(diào)控材料的微孔結(jié)構(gòu)，提高材料有效容量；依靠交聯(lián)工藝調(diào)控技術(shù)，提高硬碳材料性價(jià)比，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力大幅領(lǐng)先。
在鋰電市場(chǎng)及非全固態(tài)電池市場(chǎng)，杉杉科技硬碳采用有機(jī)聚合物技術(shù)路線，通過改善材料的快充、循環(huán)、低溫、降低膨脹等性能、已開發(fā)出0.8V以下、克容量350mAh/g以上小粒徑高容量硬碳產(chǎn)品。
在鈉電市場(chǎng)，采用生物質(zhì)、樹脂、瀝青基等原料，通過先進(jìn)分布式結(jié)構(gòu)控制技術(shù)，形成快充型-高容量型-高能量型三類鈉電硬碳產(chǎn)品，產(chǎn)品克容量均在350mAh/g以上，且成本低廉，可應(yīng)用于儲(chǔ)能、低速動(dòng)力等領(lǐng)域。
在超級(jí)電容市場(chǎng)，通過孔結(jié)構(gòu)調(diào)控、表面工程優(yōu)化、雜原子摻雜等技術(shù)，杉杉科技也開發(fā)出大倍率、長(zhǎng)循環(huán)的硬碳產(chǎn)品，在超級(jí)電容領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)批量應(yīng)用。
高工鋰電分析認(rèn)為，杉杉科技已具備適合大規(guī)模生產(chǎn)的硬碳材料制備技術(shù)，可滿足不同市場(chǎng)對(duì)高性能硬碳電池負(fù)極材料需求。隨著固態(tài)電池、鈉電產(chǎn)業(yè)化持續(xù)升溫，杉杉科技硬碳負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用規(guī)模有望持續(xù)放大。
