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2026多孔碳材料技术壁垒:造孔工艺决定硅碳性能,树脂法25万/吨与生物质法5万/吨路线之争|东吴证券
东吴证券剖析多孔碳材料:孔径/孔容/孔隙率决定硅碳负极性能(椰壳炭基克容量2482mAh/g vs 石油焦基膨胀132.7%),树脂法(25万/吨)与生物质法(5万/吨)路线并存,2030年4万吨需求支撑50亿市场。
 2026-07-30
 电力行业
 45页
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电力设备与新能源行业硅碳负极专题:CVD技术利刃破局2025年放量起航-250127(45页) 查看报告
多孔碳是CVD硅碳负极的“灵魂材料”——其孔径、孔容、孔隙率直接决定了纳米硅的沉积效果和最终电池性能。东吴证券报告指出,多孔碳当前为非标准化定制产品,技术壁垒极高。树脂法(酚醛树脂)成本25-30万元/吨但化学结构可控,生物质法(椰壳/淀粉)成本约5万元/吨但均一性差。2030年多孔碳需求预计4万吨,对应50亿市场空间。元力股份、圣泉集团等国内企业正加速布局,技术突破和降本路径清晰。

多孔碳——决定硅碳性能的核心环节

多孔碳是CVD法硅碳负极的碳骨架,其作用远超“载体”:高比表面积可结合更多锂离子(提升容量);多维孔洞结构为锂离子提供快速扩散通道(改善倍率性能);纳米孔道缓冲硅膨胀(延长循环寿命)。多孔碳的孔径、孔容、孔隙率需要下游电池厂按需定制,是非标准化的“配方材料”。

以兰溪致德专利数据为例,不同工艺制备的多孔碳对硅碳负极性能影响巨大。椰壳炭基+水热法23h:克容量2482mAh/g、首效94.5%、100圈容量保持率98.3%、极片膨胀率92.7%;石油焦基:克容量1903mAh/g、首效92.9%、100圈容量保持率90.2%、极片膨胀率132.7%。多孔碳选型不当会导致产品一致性差、SEI稳定性变差、硅沉积不均匀,直接影响电池寿命和安全性。

多孔碳的技术核心在于造孔工艺——主要通过水蒸气或碱活化法(800℃以上高温碳化+活化剂反应)。比表面积、孔隙分布、均匀性等参数至关重要,不均匀会导致产品批次间性能波动,难以满足车规级要求。

树脂法vs生物质法——两条技术路线的博弈

多孔碳原材料主要有树脂法和生物质法两条路线,技术路线尚未完全收敛。

树脂法以酚醛树脂为原料,生产工艺成熟、分子结构可控、产品一致性好,目前广泛应用于高端硅碳负极。但树脂成本较高,多孔碳售价25-30万元/吨,占总成本约44%。圣泉集团是国内树脂多孔碳的主要供应商,已供货天目先导、兰溪致德、璞泰来等一线硅碳厂商。

生物质法以椰壳、淀粉等为原料,原材料成本极低(普通级别约5万元/吨),但样品均一性和可重复性差,目前难以满足硅碳负极的性能要求。元力股份采用椰子壳材料,已实现吨级出货,产品一致性好(技术壁垒体现在独特的工艺控制),深度绑定宁德时代。

技术路径的演进方向:生物质法的降本潜力巨大,但需要突破均一性瓶颈;树脂法可通过原材料替代和规模效应降低成本(圣泉集团已布局高性价比树脂多孔碳)。两条路线将长期共存,适配不同应用场景——消费电池对一致性要求极高(倾向树脂法),动力电池更关注成本(生物质法有潜力)。

市场空间——2030年4万吨需求,50亿市场

多孔碳需求直接锚定硅碳负极产量。按0.5吨多孔碳/吨硅碳负极的消耗比例,2030年硅碳负极需求7.7万吨,对应多孔碳需求3.85万吨。多孔碳价格从当前25-30万元/吨降至13万元/吨左右,对应市场空间约50亿元。

2024-2030年多孔碳需求CAGR约100%(从20吨级→4万吨级)。率先突破技术瓶颈、实现稳定量产的企业将占据先发优势。目前国内主要供应商:元力股份(生物质法,500吨产能,绑定宁德时代)、圣泉集团(树脂法,1000吨产能,供货天目先导/兰溪致德/璞泰来)。

多孔碳是硅碳负极产业链中技术壁垒最高的环节之一,定价权较强,利润率水平有望高于下游硅碳负极。建议重点关注元力股份、圣泉集团。
多孔碳不同工艺性能对比(兰溪致德专利)
样品克容量(mAh/g)首效(%)100圈容量保持率(%)极片膨胀率(%)
椰壳炭基+水热法23h248294.598.392.7
椰壳炭基+水热法8h189393.298.689.5
椰壳炭基+木质素5%192193.199.280.2
椰壳炭基+AIPO4包覆189593.398.985.8
石油焦基190392.990.2132.7
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