鉅大LARGE | 點擊量：1132次 | 2021年05月06日
詳細解讀鋰電池包負極材料分類、硅碳材料市場潛力
詳細解讀鋰離子電池包負極材料分類、硅碳材料市場潛力。負極材料重要影響鋰離子電池包的首次效率、循環(huán)性能等。新能源汽車領(lǐng)域的日趨火爆，吸引著國內(nèi)外大量公司前赴后繼奔赴“戰(zhàn)場”，鋰離子電池包負極產(chǎn)業(yè)市場占有率不斷提高。
一、鋰離子電池工作原理
鋰離子電池的負極是由負極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)干燥、滾壓而成。負極材料是鋰離子電池儲存鋰的主體，使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。鋰離子電池充電時，正極中鋰原子電離成鋰離子和電子，并且鋰離子向負極運動與電子合成鋰原子。放電時，鋰原子從石墨晶體內(nèi)負極表面電離成鋰離子和電子，并在正極處合成鋰原子。
二、鋰離子電池包負極材料分類
國內(nèi)現(xiàn)有負極材料產(chǎn)品重要為碳材料和非碳材料，其中碳材料又可以分為石墨類碳材料和無定型碳材料，石墨類碳材料應(yīng)用比較多的是天然石墨和人造石墨;而非碳材料方面重要包括錫基材料、硅基材料、氮化物、鈦基材料，其中硅基材料和鈦基材料在市場上有少量應(yīng)用。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前的鋰離子電池包負極材料已經(jīng)從單一的人造石墨發(fā)展到了天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主，軟碳/硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負極材料共存的局面。
三、鋰離子電池包負極材料市場行情
從技術(shù)角度來看，未來鋰離子電池包負極材料將會呈現(xiàn)出多樣性的特點。現(xiàn)階段，石墨材料是負極材料的主流，未來石墨烯、鈦酸鋰、硅碳復(fù)合材料未來其良好發(fā)展前景。
2016年我國負極材料產(chǎn)量12.25萬噸，同比上升68.27%。當前的增速重要由于： 1)國內(nèi)動力鋰電池產(chǎn)量同比上升超過 200%，帶動負極材料的需求;2)我國數(shù)碼市場增速雖放緩，但仍小幅上升。
四、硅碳材料優(yōu)點和缺點
石墨類負極作為重要的負極材料，應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但是石墨類負極材料容量已做到360mAh/g，已經(jīng)接近372mAh/g的理論克容量，再想提升其空間已很難實現(xiàn)。而硅與碳化學性質(zhì)相近，硅在常溫下可與鋰合金化，生成Li15Si4相，理論比容量高達3572 mA·h/g，遠高于商業(yè)化石墨理論比容量，在地殼元素中儲量非常豐富，成本低、環(huán)境友好，因而硅負極材料一直備受科研人員關(guān)注，是最具潛力的下一代鋰離子電池包負極材料之一。
但是，由于硅在充放電過程中容易出現(xiàn)體積膨脹(~300%)，這限制了硅負極的商業(yè)化應(yīng)用，并且價格和成本比較高。硅體積膨脹會導(dǎo)致顆粒粉化，循環(huán)性能差，活性物質(zhì)與導(dǎo)電劑粘結(jié)劑接觸差。
五、硅碳材料的市場潛力
硅碳負極優(yōu)異的電化學性能吸引了許多負極材料廠商投入到硅碳材料的研發(fā)和生產(chǎn)當中，國內(nèi)包括國軒高科、寧德時代、比克電池、比亞迪、天津力神等都已經(jīng)開始布局相關(guān)產(chǎn)品。
硅碳負極具有非常廣闊的市場空間。負極材料技術(shù)相比較較成熟，且其集中度較高，產(chǎn)量由日本向我國轉(zhuǎn)移比較明顯。目前負極材料以碳素材料為主，占鋰離子電池包成本較低，在國內(nèi)基本全面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。從區(qū)域看，我國和日本是全球重要的產(chǎn)銷國，動力鋰電池公司采購負極重要來自于日本公司。硅碳負極材料是未來鋰離子電池包負極材料最具應(yīng)用潛力的，可見硅碳負極材料的市場容量有多大。
六、硅碳材料市場短時間內(nèi)不會大規(guī)模爆發(fā)
供應(yīng)端方面，由于硅碳負極的價格非常高，關(guān)于生產(chǎn)環(huán)境的要求也非常高，短時間內(nèi)產(chǎn)量很難得到釋放。應(yīng)用端方面，與硅碳負極相匹配的電解液和正極材料體系還不成熟，硅碳負極的大規(guī)模應(yīng)用也比較困難，目前為止只有少部分圓柱廠商的18650產(chǎn)品得到了量產(chǎn)應(yīng)用。預(yù)計到2020年后，隨著國內(nèi)方型鋰離子電池包逐漸開始使用硅碳負極，硅碳負極的市場需求才會快速上升。
總結(jié)：技術(shù)創(chuàng)新固然可喜，但尋找性價比更高、儲藏量更大、具有更多定價話語權(quán)的新鋰離子電池包原材料，才是提升行業(yè)終端降本增效能力的治本之法。
