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锂电池负极材料的分类与发展趋势

来源: | 作者:admin | 分类:供应 | 时间:2016-04-11 | 浏览:17553
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锂电池四大材料中,负极材料的技术相对最成熟。通常将锂电池负极材料分为两大类:碳材料和非碳材料。其中碳材料又分为石墨和无定形碳,如天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软炭(如焦炭)和一些硬炭等;其他非碳负极材料有氮化物、硅基材料、锡基材料、钛基材料、合金材料等。

锂电池负极材料性能对比

锂电池负极材料处于锂电池产业中游的最核心的环节,按电池成本分布,锂电池负极材料及其他占比锂离子电池总成本的28%左右。好的负极材料应该满足如下要求:比能量高、相对锂电极的电极电势低;充放电反应可逆性好;与电解液和粘结剂的兼容性好;比表面积小(<10m2/g);振实密度高(>2.0g/cm3);嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好;资源丰富、价格低廉;在空气中稳定、无毒副作用。目前主要是中间相碳微球(MCMB)、天然石墨(NGR)和硬碳(HC)。

锂电池负极材料工业化流程


负极材料在国内已几乎全部实现产业化。目前,国内负极材料产能也较大,基本能满足国内市场的需求。高工产研锂电研究所(GGII)调研显示,2015年我国负极材料产量7.28万吨,同比增长42.7%;国内负极材料产值为38.8亿元,同比2014年增长35.2%。2015年负极材料均价保持下滑,幅度在5%~10%。虽价格整体下降,但负极材料产值增速接近产量增速,因为负极材料的结构在发生变化。受动力电池带动,2015年国内负极材料的需求增长最快的是人造石墨,而人造石墨的均价高于天然石墨。

全球锂电池负极材料占比

全球负极材料总出货量中天然石墨占比55%,人造石墨占比35%,中间相炭微球占比7.4%,钛酸锂、锌、硅合计占比约1%。综合而看石墨类负极材料占总出货量的90%。全球来看,目前锂电池负极材料生产企业主要在中国和日本,中国的优势是石墨资源,日本优势是技术。负极材料产品市场呈现出明显的寡头垄断格局,负极材料市场集中度高决定了行业盈利的相对稳定,但是国内产能的集中建成,预计产品价格会小幅走低。

硅合金和钛酸锂等负极新材料有望大幅提高产品性能。随着锂电池交通工具以及储能领域的快速增长,由于石墨类负极的高性价比,未来2~3年石墨类负极材料仍会作为主流,我们预计产量将保持年20%左右的增长。天然石墨主要用在数码产品及笔记本电脑上,人造石墨多用于交通工具领域,其增长速度会高于负极材料的增长速度。而天然石墨的增长会低于负极材料的增长速度。从技术来讲,石墨负极材料的性能逐渐趋于理论值,如石墨的克容量为372mAh/g,目前部分厂家产品可以达到365mAh/g,由于生产工艺和固有缺陷,这已经基本达到极限值。

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