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詳細(xì)解讀鋰電池包負(fù)極材料分類、硅碳材料市場潛力

來源:未知  日期:2018-07-10 08:55  瀏覽量:

  詳細(xì)解讀鋰電池包負(fù)極材料分類、硅碳材料市場潛力。負(fù)極材料主要影響鋰電池包的首次效率、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)外大量企業(yè)前赴后繼奔赴“戰(zhàn)場”,鋰電池包負(fù)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(fù)極是由負(fù)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(fù)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(fù)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(fù)極表面電離成鋰離子和電子,并在正極處合成鋰原子。

  二、鋰電池包負(fù)極材料分類

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  國內(nèi)現(xiàn)有負(fù)極材料產(chǎn)品主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;而非碳材料方面主要包括錫基材料、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。

  目前的鋰電池包負(fù)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(fù)極材料共存的局面。

  三、鋰電池包負(fù)極材料市場行情

  從技術(shù)角度來看,未來鋰電池包負(fù)極材料將會呈現(xiàn)出多樣性的特點?,F(xiàn)階段,石墨材料是負(fù)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。

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  2016年中國負(fù)極材料產(chǎn)量12.25萬噸,同比增長68.27%。當(dāng)前的增速主要由于: 1)國內(nèi)動力電池產(chǎn)量同比增長超過 200%,帶動負(fù)極材料的需求;2)中國數(shù)碼市場增速雖放緩,但仍小幅增長。

  四、硅碳材料優(yōu)點和缺點

  石墨類負(fù)極作為主要的負(fù)極材料,應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,但是石墨類負(fù)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(xué)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(dá)3572 mA·h/g,遠(yuǎn)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(fù)極材料一直備受科研人員關(guān)注,是最具潛力的下一代鋰電池包負(fù)極材料之一。

  但是,由于硅在充放電過程中容易產(chǎn)生體積膨脹(~300%),這限制了硅負(fù)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(fù)極優(yōu)異的電化學(xué)性能吸引了許多負(fù)極材料廠商投入到硅碳材料的研發(fā)和生產(chǎn)當(dāng)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(fù)極具有非常廣闊的市場空間。負(fù)極材料技術(shù)相對比較成熟,且其集中度較高,產(chǎn)能由日本向中國轉(zhuǎn)移比較明顯。目前負(fù)極材料以碳素材料為主,占鋰電池包成本較低,在國內(nèi)基本全面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。從區(qū)域看,中國和日本是全球主要的產(chǎn)銷國,動力電池企業(yè)采購負(fù)極主要來自于日本企業(yè)。硅碳負(fù)極材料是未來鋰電池包負(fù)極材料最具應(yīng)用潛力的,可見硅碳負(fù)極材料的市場容量有多大。

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  六、硅碳材料市場短期內(nèi)不會大規(guī)模爆發(fā)

  供應(yīng)端方面,由于硅碳負(fù)極的價格非常高,對于生產(chǎn)環(huán)境的要求也非常高,短期內(nèi)產(chǎn)能很難得到釋放。應(yīng)用端方面,與硅碳負(fù)極相匹配的電解液和正極材料體系還不成熟,硅碳負(fù)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)方型鋰電池包逐漸開始使用硅碳負(fù)極,硅碳負(fù)極的市場需求才會快速增長。

  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。

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