钠电负极技术路线“路向何方”？

钠离子电池凭借低成本、高安全性和良好的低温性能，在新能源电池领域展现出巨大的应用潜力。而钠离子电池这一新兴技术的快速发展，也在一定程度上带动了钠电正负极材料的创新突破，也催生了钠离子电池上下游相关产业的进一步发展。

其中，钠电正极材料的产能建设已实现从千吨级向万吨级迈进，结合起点研究院（SPIR）最新数据来看，2025Q1钠电正极材料出货合计4340吨，同比增长178%。钠电负极材料的产能建设也普遍在千吨级，不少企业已经开始将万吨级产能建设纳入规划，结合起点研究院（SPIR）最新数据来看，2025Q1钠电硬碳负极材料出货量为2070吨，同比增长211%。

01

硬碳负极是主流

作为钠离子电池的关键主材之一，钠电负极材料对钠电池的能量密度、循环寿命等关键性能指标有着重要的影响。一般来说，负极材料的比容量越高，电池能够存储的电能就越多，电池的能量密度也越高；负极材料的稳定性越高，循环性能越好。

而由于钠离子半径较大，石墨的层间距较小，钠离子在嵌入和脱出过程中会受到严重的空间限制，导致其扩散动力学缓慢，难以实现高效的充放电过程。此外，钠离子在石墨层间的嵌入还会引起石墨结构的不稳定，进一步降低电池的循环寿命和安全性。因此，传统石墨负极材料难以满足钠离子的应用需求，而开发新型负极材料以解决这一问题，成为钠离子电池研究的核心方向之一。

目前，常见的钠电负极种类有：碳基材料（硬碳/软碳/石墨等）、合金类（锡基、硅基）材料、钛基材料以及有机类材料等。

其中，合金类材料（如锡基、锑基合金）具有较高的理论比容量，通常超过500mAh/g，但存在体积膨胀问题，表现为钠离子嵌入合金时，材料体积膨胀率可能超过300%，导致材料粉化，循环寿命缩短。

钛基材料（如钛酸钠）具有优异的结构稳定性和安全性，循环寿命可超过5000次，但比容量相对较低，通常在100mAh/g左右。

有机类材料（如对苯二甲酸二钠等羰基化合物）具有低成本、可设计性强等优点，其比容量可达250mAh/g。但这些材料在电解液中易溶解，导致稳定性较差。

相较而言，碳基材料具有较大的层间距和丰富的孔隙结构，能够有效容纳钠离子，同时其无序结构降低了钠离子嵌入和脱出的阻力，从而实现高比容量和良好的循环稳定性。且碳基材料成本低廉、来源广泛，并具有低工作电压、高倍率性能和良好的安全性，综合性能优异，能够满足钠离子电池在储能和动力领域的应用需求，是比较适合用做钠电负极的材料。

进一步细分，碳基材料一般又包含软碳、硬碳、石墨类等不同类别。其中，石墨储钠困难，不适合用作钠电负极。

硬碳是在2800℃以上高温处理后不能石墨化的碳，软碳是指在2500℃以上可以石墨化的碳材料，即经高温处理后可以石墨化的碳。前者内部晶体排布杂乱无序，孔隙更多，且石墨片层间、封闭微孔、表面和缺陷位点都能储钠，所以容量较高；后者具有石墨化结构，具有较高的导电性和较好的循环稳定性，但比容量相对较低储钠量较低。

常见的软碳材料包括石油焦、针状焦、碳微球等。其中，石油焦是由石油减压渣油在500-550℃下裂解焦化生成的固体焦炭，具有高度芳构化结构，但杂质含量较高。作为钠电负极材料，石油焦成本低、来源广，适合大规模生产，且经过低温热处理后比容量可达300-400mAh/g，其多孔结构赋予了良好的倍率性能，有利于钠离子的快速嵌入和脱出。

然而，石油焦作为钠电负极也存在明显不足，其结构在多次充放电过程中容易发生变化，导致循环稳定性差、容量衰减快；加上石油焦中硫、灰分等杂质含量高，需要进行纯化处理，且表面活性位点多，易与电解液发生不可逆反应，降低充放电效率。

针状焦是一种高度石墨化的碳材料，具有低热膨胀系数、低空隙度、低硫、低灰分、低金属含量和高导电率等优点。作为钠电负极材料时，针状焦表现出优异的性能：其经过高温石墨化处理后比容量可达300mAh/g以上，石墨化程度高使其结构稳定、循环寿命长，同时低杂质含量和高导电率有助于提升电池的整体性能和倍率性能。

当然，针状焦也存在一些不足之处：生产工艺复杂、成本较高，且生产过程中需要高温石墨化处理，能耗较大；此外，针状焦表面需要进行改性处理，以减少与电解液的副反应，进一步提升其在钠离子电池中的应用效果。

总之，石油焦和针状焦作为钠电负极材料各有优缺点。石油焦成本低、比容量高，但循环稳定性差、杂质含量高，适合适合大规模生产；针状焦比容量高、循环稳定性好、杂质含量低，但成本高、制备工艺复杂，适合高端应用。在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的材料，或通过改性处理提高其性能。

而硬碳作为钠电负极材料具有显著的优势，其理论容量可达350-530mAh/g，实际应用中通常在200-350mAh/g，远高于石墨负极，是目前最具有商业化应用前景的钠电池负极材料。

首先，它具有较高的比容量。硬碳内部存在丰富的微孔结构以及缺陷位点，这些特性为钠离子提供了大量的存储空间，使得钠离子能够在充放电过程中高效地嵌入与脱出，从而实现较高的比容量，有助于提升钠离子电池的整体能量密度，满足高能量存储的需求。

其次，硬碳展现出优异的循环稳定性。其独特的结构在钠离子的反复嵌入和脱出过程中能够保持相对稳定的形态，不易发生结构坍塌或性能衰减。这种稳定性使得硬碳负极在长期的充放电循环中能够保持较好的容量保持率，延长钠离子电池的使用寿命，这对于实际应用中的电池性能至关重要。

最后，硬碳还具备良好的倍率性能。由于其内部的微孔通道和开放的结构，钠离子在其中的传输阻力较小，能够在较高的充放电速率下依然保持较好的充放电效率，使得钠离子电池可以在短时间内完成快速充放电，适应不同场景下的快速能量补给需求，拓宽了钠离子电池的应用范围。

02

前驱体影响硬碳负极性能

硬碳材料的制备通常是通过热解各种含碳前驱体得到的，前驱体的不同会导致硬碳材料电化学性能的差别，高一致性的前驱体则是产品一致性和稳定性的重要保障。因此，前驱体材料的选择和制备也是硬碳生产过程中门槛较高的环节。

硬碳负极前驱体材料复杂多样，简单来看，硬碳前驱体主要包括树脂基(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) 、生物质基 (椰壳、竹子、淀粉等)。

其中，树脂硬碳一般指的是酚醛树脂，具备最佳的电化学性能，表现为优异的循环性能、更高的可逆比容量及更好的倍率性能，性能优势明显，如极电特能的钠电负极材料产品在低温热处理后比容量可达300mAh/g以上，多孔结构设计使其在钠离子嵌入和脱出过程中表现出优异的倍率性能。此外，该材料的循环寿命长，经过多次充放电后容量保持率仍较高，适合大规模储能和动力应用。但需要指出的是，树脂的成本高，因此制备成硬碳的生产成本也更高，这也是目前制约树脂硬碳产业化的难题之一。

石油基（沥青基）制备价格低廉、来源广泛、残碳率高、成本低、成品性能优异。如国科炭美生产的硬炭产品已经能做到比容量超过300mAh/g，首次库伦效率达89%以上，粉体压实密度高于1.00g/cm³，能量密度相比国外同类产品提升近10%。另外，煤基硬炭的生产收率高达50%以上，原料成本仅为生物质基硬炭的1/3，显著降低了钠离子电池的材料成本。

但需要注意的是，采用石油基（沥青基）制备工艺要求高，为避免直接碳化形成类石墨结构，需要对沥青进行预处理，且制备出的产品容易出现质量不均等情况，另外，制备过程还会产生废水烟气，存在环境污染等问题。

生物质基硬碳技术相对成熟，前驱体来源广泛，包括椰壳、竹子、秸秆、芦苇等，大多是工农业生产中的副产物，容量也较高，但由于品种繁多，且具有季节性等问题，原料的一致性差，原材料的批量且稳定供应得不到保证，进而影响产品的一致性和稳定性。

同时，生物类硬碳加工的步骤多，不同的品种对应不同的生产处理工艺，增加了工艺与设备选型的复杂性。如毛竹、稻壳等生物质硬碳需要经过原料预处理、碳化、酸洗、水洗与干燥、表面改性等一系列步骤，以提高其电化学性能。淀粉生物质硬碳的制备也需要经过预碳化、离子掺杂、高温碳化等操作。

另外，成本涨价也是重要的影响因素，如生物质基中的椰壳基，受2024 年东南亚灾害导致原料紧张，2025 年进口价持续增加影响，椰壳炭进口持续涨价。据海关总署最新数据，2025年5月果壳炭进口量11622.7吨，环比减少15%，同比减少21%。价格方面，果壳炭5月进口均价为593.18美元/吨，明显高于3月进口均价549.46美元/吨。

因此，短期内，生物质前驱体是较好的前驱体选择，但考虑到原料供应及稳定性，以及相关技术的不断提升突破等因素，乐观预计，树脂基和石油基制备的成本也有望实现下降，成为制备硬碳负极前驱体的重要选择。

此外，据起点钠电了解，硬碳制备还可以采用塑料类前驱体，该品类前驱体的原料纯度高，供应量大，供应链成熟，加工成硬碳的产品一致性好，综合成本低，性价比高。具体的性能表现方面，以珠海纳甘为例，其塑料类硬碳负极材料产品目前容量能做到300-350毫安时每克，远期能做到400毫安时每克以上，首效能做到90%以上，远期能做到94%以上，压实能做到1.05g/cm³以上。但难点在于这是一类新兴的技术路线，目前只有为数不多的几家企业在做产业化。

03

钠电负极产业化进程加速

产业链方面，据起点钠电不完全梳理，截至目前，国内已有超过30家企业布局钠电负极材料，且绝大部分为硬碳负极，选择的前驱体也多为生物质硬碳，软碳负极只有少数几家企业在研发投入生产。

产业化进程方面，传统锂电负极企业如杉杉股份、贝特瑞等纷纷布局，新兴企业如成都佰思格、国科炭美、极电特能、富钠能源、天钠科技等也积极投入研发和生产，更有不少企业已经将万吨级钠电硬碳负极材料产线建设纳入规划。

杉杉股份：聚焦钠电硬碳负极，已推出第四代高压密硬碳负极材料，能显著提升钠电的能量密度和循环性能，性能优异。目前，杉杉股份的钠电负极材料已通过宁德时代、比亚迪等头部电池企业的送样测试，并在国内实现吨级销售，海外客户也已进入批量验证阶段。产能方面，杉杉股份的硬碳负极产能预计在2025年提升至5万吨/年。

贝特瑞：钠电负极材料采用多种工艺技术路线，包括煤基、沥青基、生物质基和树脂基等。2022年，贝特瑞率先实现钠电硬碳材料的批量出货，并于2023年5月在国内首发钠离子电池硬炭负极材料“探钠350”。该材料已通过国内部分客户认证，具备了量产供货条件。另外，贝特瑞已建设2条硬炭产线，分别为年产400吨的中试线及条年产3000吨的量产线。

成都佰思格：已推出YHC-1、YHC-2、YHC-2B、NHC-4、NHC-330等多款钠电硬碳负极材料，克容量达到330mAh/g，部分产品克容量≥400mAh/g、首效≥92%。产能布局方面，一期生产基地位于遂宁高新区，年产能6000吨，已于2023年1月投产；二期生产基地位于巴中经开区，年产能2万吨，预计2025年二季度投产，计划到2025年将总产能扩大到5万吨。

国科炭美：已攻克生物质、煤、沥青三种原料技术路线，研发出GHC-A300、B280、C300、C300A等硬炭产品，产品性能优异。已建成年产1000吨锂/钠电池负极材料项目，现有硬炭产能1000吨/年。今年6月，国科炭美与中煤华利能源控股有限公司联合承担的千吨级煤基硬炭项目也已通过验收。

天钠科技：已推出TN-4、TN-X等硬碳负极材料产品，公司总部位于武汉，拥有庐江、阜阳、大同等生产基地，在武汉设有负极、电芯中试线，产能100吨/年；在庐江、阜阳、大同等生产基地设有硬碳负极量产线，规划产能分别为5万吨/年、10万吨/年、10万吨/年。

另外，容百科技在湖北仙桃追加投资12亿元建设0.6万吨钠电正极材料及配套负极产线；超威新能源计划在湖南湘潭投资20亿元，规划3万吨钠电硬炭负极材料，目前已完成签约，计划分阶段建设；中森碳投计划总投资100亿元，在广西百色打造中森碳投负极材料产业园，分三期建设35万吨正负极材料，首期规划5万吨负极材料。

相关材料订单也主要围绕硬碳负极材料展开。

如贝特瑞在钠离子电池负极材料领域已有布局，2023年其钠离子正、负极材料已通过国内部分客户认证，实现吨级以上订单；钠科新材的硬碳负极材料产品已经过多次迭代升级，已具备吨级交付能力，且与多家行业头部企业签订战略合作协议。

佰思格与超威旗下的安庆超仁能源签订五年战略合作协议，合作期间，安庆超仁公司将向佰思格采购3万吨以上负极材料，用于超威钠离子电池的大规模生产。同时，佰思格将充分发挥自身技术优势，为安庆超仁公司开发独家钠离子电池负极材料。

天钠科技2000吨钠离子电池硬碳负极量产线顺利达产后，签署了《1000吨硬碳材料年度采购合同》，合同价值数千万元；2024年12月，乐普钠电与钠能时代达成战略合作，同时，乐普钠电计划向钠能时代采购1000吨负极材料，并根据市场变化灵活调整。

04

钠电负极发展趋势预判

当然，钠电硬碳负极材料的产业化仍面临一些挑战。如技术方面，硬碳负极材料在大电流循环过程中稳定性不足，倍率性能有待提升，还存在首次库仑效率低、循环稳定性不足等问题，同时生产工艺复杂，前驱体选择与调控困难，质量一致性控制难度大，产业链协同不足等等。

另外，钠离子电池的整体能量密度仍低于磷酸铁锂电池，限制了其在部分高端动力领域的应用，也给对正负极材料等环节带来了一定的压力，加上部分制备硬碳的原材料成本高等，也在一定影响了钠电负极材料的产业化发展。

值得一提的是，据起点钠电了解，为解决钠电硬碳负极的高容量材料瓶颈问题，也有派能电池、华宇钠电、希倍动力、晟钠新能源、兆钠新能源、隐功科技等不少企业提出“无负极”设计理念，通过取消钠电负极，或使用少量负极材料，破解钠离子电池能量密度难题。不过，相关的技术研发与布局仍在推进之中。

因此，短期来看，钠电负极材料的产业化或将继续以硬碳为主导，结合起点研究院（SPIR）预计数据来看，2025年钠电负极出货将达到27810吨，硬碳仍将占据绝对主流。到2030年全球钠电负极材料需求为170.8万吨，其中硬碳负极为156.1万吨，占比达91.4%。价格方面，预计2025年，钠电负极降至3.2万元/吨，预计2030年将有望降至2万元/吨。

长远来看，钠电负极材料需要解决高容量材料瓶颈。尤其是硬碳材料的理论比容量有限，难以满足未来对高能量密度钠离子电池的需求。因此，研发新型高容量负极材料，如合金类材料、金属氧化物材料等，成为产业发展的关键方向。