在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）主办的2026 （第十一届）新能源产业博览会-先进材料产业大会上，中南大学教授 唐有根围绕“钠离子电池硬碳负极材料：关键技术突破与产业化路径”的话题展开分享。
钠离子电池的发展
钠离子电池的特点与优势
钠资源丰富，无卡脖子风险，碳酸钠价格仅为碳酸锂的1/300，成本低廉；
安全性更高，高低温性能更好，循环寿命更长
快充性能优：常温下充电15分钟电量可达80%以上
正负极都采用铝箔，电池的结构和组分更简单，也更易于回收再利用。
与锂离子电池的相似性
原理、工艺与锂电池相似，兼容现有锂电装备，电芯与系统可参考锂电设计，因此电芯开发难度低，关键在于材料技术。
能量密度与铁锂电池差异小: 其电芯单体能量密度可达160Wh/kg，已接近铁锂电池的水平。
虽然能量密度略低，但钠离子电池在资源、成本、安全性、功率性能、低温性能等方面具有较大优势，且生产工艺兼容，可与锂离子电池形成互补，应用前景广阔。
钠离子电池的发展
钠离子电池优势：
资源丰富，成本低廉，安全性高，倍率性能好，循环寿命长，高低温性能优，兼容锂电设备。
相对铅酸电池，钠离子电池有绝对优势：相对于磷酸铁锂电池和三元锂电池钠离子电池在成本、安全、快充和低温性能上存在较大优势。
发展概况
01 电芯技术
钠电电芯的能量密度循环寿命不断向上突破
02 产业化进程
2024年钠电池出货量1.5 GWh，2025年全年的钠电池出货量超6GWh，增长率超过300%。经过2025年一年的发展，钠电池无论是在储能、两轮车、A00级车、消费电池、启停电池等等领域都成功实现了应用。负极材料出货超10000吨，钠电的市场化进程进入“GWh”级时代2026年钠离子电池将出现爆发式增长。
应用领域
A00级电动车
主要应用于续航里程要求不高的短程A00级电动车。
小动力市场：铅酸电池替代
主要应用于电动两轮车、电动三轮车、电动自行车等。
电化学储能
主要是应用于户用储能、大型储能电站等。
其他：启停电源、通讯备用电源。
应用前景
未来三年，预计钠离子电池年平均出货量将>50GWh；
有关研究机构认为2030年全球钠离子电池出货量将有望超过1000GWh，产值可达3000亿元。
硬碳负极材料概述
硬碳负极材料概述
常见钠离子电池负极材料包括碳基材料，钛基材料，合金材料，过渡金属化合物等。
碳基材料资源丰富、结构可调控、工作电位低、循环寿命长，是最有潜力的负极材料。
硬碳是一种无定形碳材料(难以石墨化)，其内部碳层弯曲堆形成了大量的闭孔结构可以大量储存钠离子，因此具有较高的比容量，是目前钠离子电池最具应用潜力的负极材料。
硬碳常见工艺路线
不同原材料的硬碳生产工艺存在较大差异，前驱体的选择影响硬碳材料的性价比和产业化进程。
通过不同前驱体原料硬碳的性能比较得出结论，综合来看通过生物质原料制备硬碳具有性能优异、成本低廉、产业化难度低的优势。
生物质基硬碳材料的关键技术
前驱体原料结晶度对闭孔结构的影响
随着前驱体原料结晶度的提升，碳化后出现更长的碳层，闭孔量明显增多。部分保留无定型组分有利于闭孔结构的形成。
纤维素分子调控优化硬碳结构
破坏纤维素主链结构，长度变短，促进形成更丰富、闭孔更小、孔壁更薄的闭孔结构；
储钠容量从207 mAh/g显著提升至330 mAh/g；
首次库伦效率提升至90%；
此外，他还介绍了半纤维素对闭孔形成的影响，调控无定型成分优化硬碳结构，无定型组分对闭孔形成的影响，煅烧温度对闭孔形成的影响，闭孔结构形成的主要影响因素等相关情况。
竹基硬碳负极材料的优势与挑战
竹基硬碳负极材料的优势与挑战
硬碳材料供应链不稳定、价格高和产品性能一致性差等问题制约钠离子电池规模化发展。
供应链不完善：未形成稳定的材料供应链。硬碳以椰壳为前驱体，原料高度依赖东南亚等地区进口；
价格高昂：高端硬碳负极材料依赖进口(售价高达15万元/吨)，成本占钠电总成本的30%；
性能一致性差：椰壳碳前段工序位于国外，批次之间无法有效管控。
竹材产量大，成本低，供应稳定
竹材来源广泛，目前全国总竹林面积为752.7万公顷，其中福建、江西、湖南三省竹资源总量占全国50%，年产竹材1.5亿吨，换算成生物质碳可达3000万吨。其中毛竹(楠竹)占全部竹材品种的70%，价格可低至400元/吨。
结晶纤维素含量高、性能优
竹材纤维素含量高，具有较高的含氧量，有利于碳化过程中闭孔的形成。高纤维素含量的前驱体可以获得更高的储钠性能，同时其所含一定量的木质素有利于提高前驱体的成碳率。
优势
资源与成本优势
竹材生长迅速、资源丰富，成本低廉，且具有可再生性，符合绿色可持续发展要求。
独特微观结构
竹材硬碳天然的孔隙结构，有利于钠离子嵌入/脱嵌，从而改善电池循环稳定性和倍率性能。
市场与政策红利
随着钠离子电池低成本替代方案的逐步商业化，硬碳负极材料需求将快速增长。国家对新能源、储能及绿色材料的政策扶持为竹基硬碳产业发展提供了有利环境。
挑战
开采成本仍然较高
目前竹的开采仍然是通过传统人工砍伐，集材与运输成本较高。为了降低成本，对生产设址存在限制。
工艺流程与规模化生产
规模化生产过程中原料成本仍需要进一步降低、能耗成本较高、材料储钠性能有待进一步提高。
市场竞争压力
除了竹基硬碳外，其他生物质(如椰壳、秸秆等)及合成硬碳材料也在积极研发，如何在性能与成本上形成明显竞争优势需持续创新。
竹基硬碳负极材料的产业化开发
生产制造
质量控制、生产效率、成本优势、市场反馈。
技术路线：是国内率先提出以生物质基(楠竹)作为钠电硬碳负极原材料研发的企业，并生产出高性能、高性价比的产品；
产品升级选代：通过工艺优化，持续对产品升级选代，并完成量产；
客户需求：围绕客户需求，提供不同产品类型的定制化服务。
竹基硬碳产品倍率与低温性能突出，循环稳定性优异，性能指标国际领先。
总结
钠离子电池相比于磷酸铁锂电池在倍率和低温性能方面有显著优势，产业链逐渐成熟，产量已经达10GWh规模；
生物质硬碳闭孔结构的形成与纤维素结晶度、"纤维素、半纤维素素、木质素"成分占比和高温碳化温度有较强相关。前驱体成分调控可有效提升硬碳闭孔储钠性能；
竹基硬碳在原料供应、成本控制、性能指标等方面具有优势，是极具潜力的钠离子电池负极材料；
成果产业化已经完成竹基硬碳从原材料到成品1000吨级产线全工艺贯通，进入量产阶段，万吨级产线在筹建中。
