2023年炭基储能材料行业下游细分市场销售规模分析预测及投资战略规划指导可行性研究

A、硬炭市场规模：硬炭是指高温下难以被石墨化的炭，其具有很高的可逆比容量，低或非石墨化的硬炭可作为动力型锂离子或钠离子电池的负极材料。

硬炭早期为锂离子电池负极材料所开发，首效等电化学性能有待提高限制了应用。硬炭负极材料比容量高，理论值约为530mAh/g，但是存在首次库伦效率低、长循环稳定性不高和压实密度低的问题。同时由于硬炭基材料储钠机理本身存在严重争议，不利于开发一种高性能硬炭基储钠负极，这些都限制了硬炭的早期应用。早期硬炭主要在锂电负极材料中和石墨掺混使用，以提高快充和低温下的电池性能。

目前钠离子电池负极材料的研究主要集中在炭基材料、合金类、过渡金属氧化物及有机化合物等。在众多负极材料中硬炭材料具有结构多样、价格低廉、导电性良好、储钠容量高、嵌钠后体积形变小、环境友好和低氧化还原电位等优点。

中金企信国际咨询公布的《2023-2029年炭基储能材料行业全产业结构深度分析及投资战略可行性评估预测报告》

储能场景为钠电应用提供坚实支撑，动力电池丰富了钠电应用场景。储能为钠电的应用提供了坚实的应用场景支撑，考虑到钠电产业化进程较缓的现状，在电化学储能领域，预估2025年新增部分钠电占比在15%左右。动力电池领域，钠离子电池主要对铅酸电池、磷酸铁锂市场进行部分替代，主要应用场景在低速乘用车以及商用车。当下由于钠电产业化还不成熟，成本较高，据此预估2024年前相关动力电池应用场景的渗透率不会超过2%。

硬炭市场从无到有，2022-2025年需求量有望从0.2万吨提升到10.5万吨。考虑硬炭主要供给钠离子电池负极材料以及部分掺杂硬炭的锂离子动力电池，测算得出2022~2025年硬炭材料的需求量有望从0.2万吨/年提升到10.5万吨/年。考虑到近两年市场主要以进口为主，进口硬炭价格20万元/吨，国产硬炭价格普遍在10万元/吨或更低，随着国产硬炭出货量增加，估计硬炭平均价格会持续回落，预计至2025年硬炭材料市场空间为63亿元。

中金企信国际咨询公布的《2023-2029年超级电容炭行业市场运行格局分析及投资战略可行性评估预测报告》

B、超级电容炭市场规模：超级电容炭通常称为超级活性炭或炭电极材料，是一种新型高吸附活性炭，其介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性。超级电容在军工、制造业等领域应用广泛，另外其还具备电池的储能特性，并且可以重复使用，其具有超长的循环寿命，可循环约20万次到100万次，在生命周期里储存和释放的电量大概是锂离子电池的6-10倍，放电时利用移动导体间的电子（而不依靠化学反应）释放电流，从而为设备提供电源。作为超级电容电极的核心材料，超级电容炭由于具有较大的比表面积、良好的导电性能、低廉的价格、较长的循环使用寿命和稳定的理化性质等特点常被视为制备双层电容器的首选电极材料，也是目前在超级电容器领域实现商业化应用的最为主要的电极材料，其在电容电极原料中使用量占比在90%左右，生产成本占比约30%-50%。随着未来对超级电容器需求量的增长，超级电容炭的市场需求也会随之增加。

中金企信统计数据显示：2021年全球超级电容市场规模达29.2亿美元，预计2025年市场规模达83.3亿美元，对应2021-2025年CAGR为30%。超级电容器上游有电极、电解液、隔膜、引线等辅助材料，其中电极是超级电容的关键部件，电极成本占到整个电容器材料成本的40-50%。电容炭在超级电容电极材料中占比高达47%。因此，超级电容炭作为超级电容器的核心材料，需求规模也将随超级电容器市场的增长而快速增长。

中国是全球最大超级电容炭市场，超级电容炭需求将快速增长，国产替代空间广阔。2020年全球超级电容炭需求量约为1万吨，中国作为全球第一大超级电容炭市场，需求量占全球比重超过50%。2025年中国超级电容炭需求将超过1.3万吨，对应2021-2025年CAGR为14.6%。但是超级电容炭技术门槛高，我国市场长期被海外企业垄断。中金企信统计数据显示日本可乐丽、韩国PCT占据我国超级电容炭80%以上市场份额。随着元力股份等国内企业在特种高端活性炭领域取得突破，国产超级电容炭质量已达到国际水平，国产替代率有望稳步上升。

中金企信国际咨询公布的《2023-2029年硅碳复合材料行业全景深度分析及投资战略可行性评估预测报告》

C、硅碳复合材料市场规模：锂离子电池是主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四部分组成，负极材料主要分为碳材料与非碳材料两类，目前常用的负极材料为碳基石墨类负极。石墨的理论克容量为372mAh/g，目前高端石墨达到360-365mAh/g，且具有优异的循环性能，但难以有进一步提升。我国新能源汽车产业蓬勃发展，下游客户对快充性能、续航时间提出更高要求，解决上述问题除了增加电池尺寸，更重要的是提高电池的能量密度。硅材料的常温理论克容量3580mAh/g，高温理论克容量4200mAh/g。与石墨相比，硅的理论克容量接近其十倍。同时，硅还具有环境友好、资源丰富等优点，因此成为倍受关注的高能量密度负极材料。

但是硅材料容易受热膨胀限制了硅基负极材料的发展，硅负极与碳复合材料优势互补，可明显改善硅材料体积膨胀情形。碳负极材料具有良好的循环稳定性能和优异的导电性，且锂离子对其层间距并无明显影响，在一定程度上可以缓冲和适应硅的体积膨胀；此外，硅与碳化学性质相近，二者结合紧密，因此碳常用作与硅复合的首选基质。在硅碳复合体系中，硅颗粒作为活性物质，提供储锂容量；碳既能缓冲充放电过程中硅负极的体积变化，又能改善硅系材料的导电性，还能避免硅碳颗粒在充放电循环中发生团聚。因此硅碳复合材料综合吸收了二者特有的优点，在锂电池上表现出高质量比容量和长循环寿命，可代替石墨成为新一代锂离子电池负极材料。

当前硅基负极渗透率较低，根据中金公司研判，2022年有望成为硅基负极产业化元年，预计2025年全球硅基负极需求量有望达到20万吨，其中消费电池渗透率有望达50%，对应约7万吨硅基负极需求；圆柱和方形动力电池中渗透率分别达到35%和20%，对应约13万吨硅基负极需求。