当前位置: 中国电池联盟网 > 数说 > 材料 >

锂电池产业的大舞台:负极材料

时间:2018-10-26 10:20来源:粉体圈 作者:综合报道
点击:

        锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。
 
        负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素之一,把握着动力电池安全性命脉。目前商业化锂离子电池采用的负极材料主要包括:①石墨类碳材料,分为天然石墨、人造石墨;②无序碳材料,包括硬碳、软碳等;③钛酸锂材料;④硅基材料,主要分为碳包覆氧化亚硅复合材料、纳米硅碳复合材料、无定形硅合金。
 
        根据高工产研锂电研究所调研数据显示,2017年,中国锂电池负极材料产量14.6万吨,相比去年增长23.7%。此外,中国负极市场产值同比增长28.5%,达83亿元,增速高于同期产量增速,其主要原因是针状焦价格上涨和石墨化加工费用上调。
 
        在锂离子电池负极材料中,除石墨化中间相碳微球(MCMB)、无定形碳、硅或锡类占据小部分市场份额外,天然石墨和人造石墨占据着90%以上的负极材料市场份额。天然石墨具有储量较大、成本低、配套生产技术及设备成熟、安全无毒等优点,其初始库伦效率低、倍率性能不好等缺点可以通过颗粒球形化、表面包覆技术来解决,基本能够满足消费类电子对小型电池性能的要求。人造石墨与天然石墨相比除具有相似优点外,其石墨晶粒较小,石墨化程度稍低,结晶取向度偏小,所以在倍率性能以及体积膨胀、防止电极反弹方面优于天然石墨。
 
        2017年,人造石墨出货量增长强势,达到10.2万吨,同比增长30%,在所有负极材料出货量占比近70%,其次为天然石墨,占比25%。其主要原因是新能源汽车动力电池负极材料使用人造石墨占比高达90%以上,因此大幅拉动其需求量;此外,高端数码产品占比不断提高,对于锂电池大倍率充放电、循环性能、安全性能方面的要求逐步提高,因此市场使用人造石墨替代天然石墨。
 
        石墨类负极材料独占鳌头的同时,钛酸锂材料和硅基材料等新材料也在不断发展,被认为是未来锂离子电池负极材料发展的重要方向。国内近年来开发的硅基材料基本能达到高比容量、高功率特性和长循环寿命的要求,但产业化还须突破工艺、成本和环境方面的制约。
 
        锂电负极材料市场概况
 
        全球来看,负极材料行业主要集中在日本与中国,两国的全球市场占有率合计达到95%以上,具有集中程度高,产品替代风险小的特点。日本的日立化成和中国的贝特瑞为两国龙头企业,两家企业全球市场占有率接近50%(2015年)。贝特瑞客户群体包括三星、LG、松下、比亚迪、天津力神、合肥国轩、光宇电源等众多国内外知名企业,产品也应用于电子产品与动力电池等多系列产品。随着消费类电子产品市场增速放缓,天然石墨和人造石墨市场规模增长将会逐步放缓,但是其中高倍率和高容量产品的比重将会逐步提升。
 
        此外,锂离子电池负极材料呈现多样性,硅-碳(Si-C)复合材料成为新趋势。随着技术进步,目前锂离子电池负极材料已经从单一人造石墨发展到天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主,软碳、硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料共存的局面。天然石墨负极材料技术进步较大,可逆容量达360mAh/g以上,并在消费型锂离子电池中获得广泛应用。预计在未来小型电池中,高容量电池仍将以天然石墨为主;人造石墨负极材料当前应用非常广泛,其优点是长寿命,而缺点是容量相对较低,目前人造石墨技术改进使得人造石墨可逆容量达350mAh/g。人造石墨与天然石墨复合作为锂离子电池负极材料也已被许多电池厂家所认可。在消费类电子产品方面,需要提高电池能量密度,以硅-碳(Si-C)复合材料为代表的新型高容量负极材料是未来发展趋势,在动力电池方面,钛酸锂材料是新发展方向。目前,钛酸锂、硅基材料等非碳材料年出货量占比不到1%(2016年),随着制作工艺及改性处理工艺的不断发展,这些具有更大潜力的非碳负极材料将会逐步得到更为广泛的应用。
 
        国内主要负极材料供应商
 
        2018年上半年,面对激烈的市场竞争、上游原材料价格大幅波动以及下游电芯行业的优胜劣汰,杉杉股份(600884)锂电池材料业务实现了经营业绩的稳健增长。根据2018年上半年半年报显示,杉杉股份主营业务收入33.48亿元,同比增长15%。其中,负极材料销售量14650吨,营收7.76亿元,同比增长11.56%。
 
        近年来,杉杉股份致力于打造正负极材料巨无霸,其在负极材料业务也不断加码。2017年8月,杉杉股份下属控股子公司宁波杉杉新材料科技有限公司拟投资38.07亿元,在包头投资建设负极一体化基地项目。该项目规划建设年产10万吨锂离子电池负极材料一体化基地,涵盖从原材料加工、生料加工、石墨化、碳化到成品加工,集五大工序于一体的负极材料生产线,主要生产以低成本为绝对核心竞争力的大宗动力电池和储能电池负极材料产品。同年10月,杉杉股份控股子公司甬源投资以自筹资金9.3亿元对宁波杉杉新材料进行增资,以提升其盈利能力,其中,宁波杉杉新材料为公司负极材料业务主要经营平台。
 
        区别于杉杉股份成为全球锂电池正负极材料巨无霸的雄心壮志,贝特瑞(835185)扎根于锂电材料行业18年,在2006年已是国内负极材料最大供应商,2010年负极材料出货量超过日本,成为世界第一。2017年,公司的硅碳负极材料实现了中国出口的“零突破”。目前,公司构建了从矿石到成品的负极材料完整产业链,全球负极材料市场占有率达到25%,是锂离子电池负极材料国家标准主要起草单位。
 
        公司负极材料产品具备国际领先水平,运用独特整形分级、机械改性(利用机械能诱发化学反应,诱导材料组织、结构、性能变化)、热化学提纯技术,将普通鳞片石墨加工成球形石墨,纯度提高到99.95%以上,最高可达99.9995%,并通过机械融合、化学改性(通过化学反应改变聚合物的物理、化学性质)等先进表面改性技术,研制、生产高端负极材料,其首次放电容量达360mAh/g,首次效率大于95%(电池在首次充放电过程中,负极会消耗一部分来自正极的锂离子,电池实际容量比理论容量相应减少),压实比达1.7g/cm3,循环500次容量保持在88%以上。
 
        伴随着2017年以来针状焦价格上涨,掌握其锂电池原材料企业也对有意进军负极材料行业。2017年8月,方大炭素(600516)发布公告称,公司拟新增锂电池负极材料的研制,以将产业链进一步向下游延伸。据悉,方大炭素拥有针状焦产能6万吨,若发展负极材料业务,在原材料环节将有显著优势。
 
        另一个进入负极材料的上市公司为硅宝科技(300019),该公司主营业务为有机硅密封胶,2017年12月26日,硅宝科技公告称,由硅宝科技牵头承担成都市科学技术局“产业集群协同创新项目”中的“高安全、高比能动力锂离子电池关键材料”项目获批立项。该项目针对新能源汽车用动力锂离子电池的重要应用需求,解决安全性差和比能量低两个重大难题,本项目研发的锂电池负极所用的材料就是硅碳负极材料,该项目的其中一个目标就是将其产业化。
 
        目前来看,从负极材料企业产能加码以及新玩家的不断加入来看,产业资本对于负极材料市场仍寄予厚望,在高价原料的支撑下,以及对动力电池市场产量爆发的预期下,负极材料产量会有一个明显的增长,但其价格很难出现较大幅下跌。
 
        小结
 
        随着消费电子类产品更新换代、新能源汽车产业的蓬勃发展、智能电网的迅速推广以及其它技术领域对于高性能电池的旺盛需求,锂电池行业还将持续高速发展。这为锂离子电池负极材料产业的发展提供了很大的机遇,但同时也提出更高的要求。
 
        目前,人造石墨与改性天然石墨负极材料还可以继续在新兴领域获得应用,但性能提升的幅度不大,技术成熟度很高,生产企业较多,利润率较低。在电化学性能方面,其它负极材料还存在着不同程度的不足,例如硅基材料首周效率、循环性能等仍有待提高,体积膨胀问题也需要解决。同时,新材料的产业化程度和配套技术成熟度与石墨类碳材料相比还有一定距离。在未来几年,整个锂离子电池负极材料的市场需求量将继续增长,石墨类碳材料仍将独占鳌头。
 
(责任编辑:弦吟雪)
文章标签: 锂电池 负极材料
免责声明:本文仅代表作者个人观点,与中国电池联盟无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
凡本网注明 “来源:XXX(非中国电池联盟)”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。
QQ:503204601
邮箱:cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜欢
  • 锂离子电池硅碳复合负极材料的研究进展

    锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长和环境污染少等优点,成为世界各国研究的重点,并且在电脑、手机和其他便携式电子设备中得到了广泛应用。然而,随着电动汽车和先进电子设备的快速发展,对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。如何提高锂离子电池的能
    2018-11-09 17:19
  • 锂电池材料产量三季度数据发布 电池隔膜增产60% 正极材料增产40%

    相较于上半年,三季度的锂电池原材料生产情况有所好转,但同比去年来说增速不明显,全年生产情况较为平滑,淡旺季概念弱化。
    2018-10-29 16:29
  • 中国锂电池铝塑膜贸易商分布

    据统计,中国铝塑膜贸易商有40家,主要分布在广东和上海地区,其中广东省28家,上海10家,两者合计38家,数量占比达到95%。
    2018-10-17 08:35
  • 锂电池原材料的困局

    现阶段动力电池核心材料的技术研发创新、产业化升级需要新思路
    2018-10-15 10:02
  • 硅碳复合负极材料独树一帜

    随着我国“十三五”计划的实施和社会主义核心价值观念和可持续发展观的贯彻,新能源环保材料得到了进一步的重视和发展。锂离子作为一颗冉冉升起的新星,正变得越来越重要。可以想见,各企业纷纷实施相应的政策来应对新的形势。下面的变化。中国国内负极材料市
    2018-10-09 08:49
  • 隔膜并非越薄越好 中科院兰化所研发出黏土矿物超亲电解液锂电池隔膜

    目前,电池高镍化材料体系正逐步建立,干法隔膜也在向更薄发展。国内隔膜龙头企业星源材质最新干法隔膜产品厚度已经可以达到9μm,并能稳定生产10/12/14μm产品。
    2018-09-25 08:40
  • X射线揭示导致锂电池材料失效的隐藏特性

    在过去的三十年中,通过对以锂离子的往复运动而进行循环充放电的锂离子电池的升级研究,从而使得更小的设备能够更快地运行并显著的延长了使用寿命。
    2018-09-21 10:25
  • 4种锂电池隔膜新材料是否会给锂电行业带来改变?

    作为锂电池的关键材料,电池隔膜在其中扮演着电子隔绝的作用,阻止正负极直接接触,允许电解液中锂离子自由通过,同时,隔膜对于保障电池的安全运行也起至关重要的作用。我国锂电池隔膜行业处于高速发展的阶段,湿法隔膜逐渐成为主流的技术路线,但同时国产隔
    2018-09-17 17:08
  • 锂电负极材料市场及前景分析

    负极材料是锂离子电池储存锂的主体,使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。负极是电池放电时流出电子的一极,负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等,负极材料的性能也直接影响锂电池的性能,负极材料占锂电池总成本5~15%左右。
    2018-09-17 09:40
  • 三菱化学:发布新款5μmPP多孔质隔膜,穿刺强度提高2~3倍

    本次研究的产品采用干法双拉工艺,在原有的隔膜产品的基础上进行改良革新,新产品可以维持隔膜原有的绝缘性和离子透过性,材料厚度为由原有产品厚度的20 ~ 30微米减少至5微米,单位厚度的穿刺强度提高了2~3倍(图1),理论上可以提高20%的电池容量(图2)。
    2018-09-14 17:45
专题
相关新闻
  • 锂离子电池硅碳复合负极材料的研究进展

    锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长和环境污染少等优点,成为世界各国研究的重点,并且在电脑、手机和其他便携式电子设备中得到了广泛应用。然而,随着电动汽车和先进电子设备的快速发展,对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。如何提高锂离子电池的能
    2018-11-09 17:19
  • 锂电池材料产量三季度数据发布 电池隔膜增产60% 正极材料增产40%

    相较于上半年,三季度的锂电池原材料生产情况有所好转,但同比去年来说增速不明显,全年生产情况较为平滑,淡旺季概念弱化。
    2018-10-29 16:29
  • 中国锂电池铝塑膜贸易商分布

    据统计,中国铝塑膜贸易商有40家,主要分布在广东和上海地区,其中广东省28家,上海10家,两者合计38家,数量占比达到95%。
    2018-10-17 08:35
  • 锂电池原材料的困局

    现阶段动力电池核心材料的技术研发创新、产业化升级需要新思路
    2018-10-15 10:02
  • 硅碳复合负极材料独树一帜

    随着我国“十三五”计划的实施和社会主义核心价值观念和可持续发展观的贯彻,新能源环保材料得到了进一步的重视和发展。锂离子作为一颗冉冉升起的新星,正变得越来越重要。可以想见,各企业纷纷实施相应的政策来应对新的形势。下面的变化。中国国内负极材料市
    2018-10-09 08:49
  • 隔膜并非越薄越好 中科院兰化所研发出黏土矿物超亲电解液锂电池隔膜

    目前,电池高镍化材料体系正逐步建立,干法隔膜也在向更薄发展。国内隔膜龙头企业星源材质最新干法隔膜产品厚度已经可以达到9μm,并能稳定生产10/12/14μm产品。
    2018-09-25 08:40
  • X射线揭示导致锂电池材料失效的隐藏特性

    在过去的三十年中,通过对以锂离子的往复运动而进行循环充放电的锂离子电池的升级研究,从而使得更小的设备能够更快地运行并显著的延长了使用寿命。
    2018-09-21 10:25
  • 4种锂电池隔膜新材料是否会给锂电行业带来改变?

    作为锂电池的关键材料,电池隔膜在其中扮演着电子隔绝的作用,阻止正负极直接接触,允许电解液中锂离子自由通过,同时,隔膜对于保障电池的安全运行也起至关重要的作用。我国锂电池隔膜行业处于高速发展的阶段,湿法隔膜逐渐成为主流的技术路线,但同时国产隔
    2018-09-17 17:08
本月热点
  • 推进氢能产业链发展 厚普股份与ALAT成立合资公司

    近日,厚普股份发布公告称,公司全资子公司四川厚普卓越氢能科技有限公司(以下简称“厚普氢能”)与Air Liquide(法国液化空气集团)的全资子公司Air Liquide Advanced Technologies S.A.(液化空气先进技术有限公司)(以下简称“ALAT”)共同投资在成都设
    2018-11-05 16:54
  • 专访章桐:燃料电池汽车与纯电动汽车两者是互补的

    章桐教授为“国家千人计划”专家,主要科研方向为新能源汽车动力系统;现承担国家科技部,上海市新能源汽车重大专项、带领团队进行新能源汽车的研发,在燃料电池汽车、纯电动汽车和混合动力汽车等方面取得了重大的技术突破和技术积累,开发的新一代燃
    2018-11-05 15:24
  • 专访孟宪明:详解新能源汽车轻量化材料铝合金的特性

    孟宪明,博士,高级工程师,学科带头人,汽车轻量化与材料性能研究团队负责人,主要从事汽车轻量化技术与车用新材料性能研究与应用技术工作,主持完成30余项企业项目,主持或参与完成多项科研项目,其中国家重点研发计划项目2项、省部级项目1项。
    2018-10-25 11:11
  • 山东5批次锂电池不合格

    电动自行车已成为市民出行的重要的交通工具,不过最近,山东检测出5批次不合格电动车电池。
    2018-10-21 14:06
  • 韩国SK集团确认出席2018动力电池回收再利用产线建设研讨会

    2018年11月29-30日,由中国电子节能技术协会电池专委会、中国电器工业协会、中国电池联盟、清华大学、北京理工大学联合主办的2018动力电池回收再利用产线建设及经济性分析研讨会即将在中国•天津市召开。
    2018-10-26 15:57
  • 空气产品公司助力锂电材料快速发展

    随着中国锂电行业发展进入高速发展期,空气产品公司的高纯气体如氧气、氮气、氩气、氦气等应用于锂电行业生产的各个环节,已经为世界前列的锂电材料生产商提供各种气体产品及制气设备。
    2018-10-22 10:02
  • 锂电池产业的大舞台:负极材料

    负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素之一,把握着动力电池安全性命脉。
    2018-10-26 10:20
  • 多方研讨合作共建 氢能及燃料电池汽车产业创新联盟在江苏如皋成立

    10月25日,江苏省氢能及燃料电池汽车产业创新联盟成立大会在如皋市经济技术开发区举行。如皋市委常委、如皋经济技术开发区党工委副书记马金华,如皋市副市长高峰及相关企业、学会代表出席大会。
    2018-10-26 08:53
欢迎投稿
联系人:王女士
Email:cbcu#cbcu.com.cn
发送邮件时用@替换#
电话:010-51489854
在线投稿
手机版
微信公众号