国产在线观看911_久久国产福利免费_人妻无码精品免费在线_国产操B视频在线观看

負(fù)極材料是鋰電池的關(guān)鍵構(gòu)成部分

鋰離子電池是一種二次電池，主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)工作。在充放電過(guò)程中，Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，充電時(shí)Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，放電時(shí)則相反。鋰離子電池由于其工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車等領(lǐng)域。

鋰電池工作原理

負(fù)極材料占鋰電池材料成本比重約10%。鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等組成，由于材料類別不同或價(jià)格變化，分別占材料成本比重為40-46%/ 5-15%/5-11%/10-14%。

2016年鋰電池材料成本占比

2017年12月LFP/NCM523電池材料成本構(gòu)成

人造石墨已成為主流負(fù)極材料

負(fù)極材料主要分為碳材和非碳材兩類。鋰電池負(fù)極是由活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和添加劑制成糊狀膠合劑后，涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)過(guò)干燥、滾壓制得，根據(jù)活性物質(zhì)的不同可分為碳材料和非碳材料兩類。(1)碳材料中的石墨類為鋰離子電池主要負(fù)極材料，具體可分為天然石墨和人造石墨兩種，人造石墨又可分為中間相炭微球和石墨化碳纖維;(2)非碳材料包括鈦基材料、硅基材料等。

負(fù)極材料分類

石墨類是較早應(yīng)用的負(fù)極材料，與其他碳材料相比，其導(dǎo)電性、結(jié)晶度更高，良好的層狀結(jié)構(gòu)和充放電電壓也適合正極材料的脫/嵌運(yùn)動(dòng)，且目前工藝成熟、成本較低，是較為理想的負(fù)極材料。

鈦酸鋰作為鈦基材料的代表，具有高熱穩(wěn)定性，是一種安全性能優(yōu)異的負(fù)極材料，但是其能量密度低、價(jià)格高等問(wèn)題限制了它的發(fā)展。硅基材料具有極高的比容量，被認(rèn)為是有潛力的新一代高容量鋰離子電池負(fù)極材料。

負(fù)極材料性能對(duì)比

天然石墨是從天然石墨礦石中提純得到，是成本低的一種負(fù)極材料，比容量較高，但其充放電循環(huán)性能不佳，首次效率一般只能達(dá)到90%，主要應(yīng)用于消費(fèi)類電池領(lǐng)域。

人造石墨是易石墨化碳(石油焦、針狀焦)經(jīng)過(guò)高溫處理后生成的石墨產(chǎn)品。雖然其工藝流程較為復(fù)雜、成本相對(duì)較高、能量密度也略低于天然石墨，但是其循環(huán)性能、大倍率充放電效率、與電解液的相容性、容量區(qū)間均優(yōu)于天然石墨，現(xiàn)已成為動(dòng)力電池和中高端消費(fèi)電池的主流負(fù)極材料。

天然石墨與人造石墨對(duì)比

隨著動(dòng)力電池和高端消費(fèi)電池的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)電池性能的要求不斷提高，人造石墨因其優(yōu)異性能逐步成為主流負(fù)極材料。根據(jù)旺鈷鋰材的數(shù)據(jù)，人造石墨的產(chǎn)量占比已從2013年的39.7%持續(xù)增長(zhǎng)至2016年的68.9%， 并有望持續(xù)增長(zhǎng)。

2013-2016負(fù)極材料產(chǎn)量(萬(wàn)噸)

動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)負(fù)極材料市場(chǎng)增長(zhǎng)

隨著新能源汽車的快速成長(zhǎng)，交通用動(dòng)力電池已成為主要需求來(lái)源。2014年起，我國(guó)新能源汽車行業(yè)進(jìn)入發(fā)展快車道，2014年新能源汽車銷量7.5萬(wàn)輛(+323.8%)，2015年銷量33.1萬(wàn)輛(+342.9%)，2016 年銷量50.7萬(wàn)輛(+53.1%)，2017年銷量77.7萬(wàn)輛(+53.3%)。交通市場(chǎng)鋰電規(guī)模隨之逐漸增大，從2015年的16.0GWh增長(zhǎng)至2017年35GWh，占比從15.63%增長(zhǎng)至50.67%。

2015-2020年國(guó)內(nèi)鋰電池需求結(jié)構(gòu)分布

2010-2017年新能源汽車銷量(萬(wàn)輛)

在新能源汽車需求的持續(xù)拉動(dòng)下，根據(jù)節(jié)能與新能源汽車網(wǎng)的數(shù)據(jù)，我們測(cè)算出，到2020年，動(dòng)力電池需求量約94GWh，相應(yīng)負(fù)極材料需求量將約7萬(wàn)噸，動(dòng)力電池負(fù)極材料市場(chǎng)規(guī)模約40億元;到2025年，動(dòng)力電池需求量將達(dá)到310GWh，相應(yīng)負(fù)極材料需求量將達(dá)19萬(wàn)噸，動(dòng)力電池負(fù)極材料市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)100億元。

動(dòng)力電池負(fù)極總需求量(萬(wàn)噸)

格局基本穩(wěn)定，行業(yè)集中度相對(duì)較高

負(fù)極材料市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局基本穩(wěn)定，總體表現(xiàn)為寡頭壟斷。貝特瑞、上海杉杉、江西紫宸三家公司市場(chǎng)份額占整個(gè)負(fù)極市場(chǎng)57%。

2016年整體負(fù)極市場(chǎng)份額占比

其中天然石墨市場(chǎng)貝特瑞占比超50%，貝特瑞、長(zhǎng)沙星城、上海杉杉三家公司占比79%。

2016年天然石墨市場(chǎng)份額占比

人造石墨市場(chǎng)，江西紫宸、上海杉杉、深圳斯諾三家占比54%。二線廠商深圳斯諾、翔豐華、長(zhǎng)沙星城、湖南創(chuàng)亞也擁有有穩(wěn)定市場(chǎng)份額。

2016年人造石墨市場(chǎng)份額占比

隨著市場(chǎng)越發(fā)成熟，以及技術(shù)更新?lián)Q代，具有規(guī)模及技術(shù)優(yōu)勢(shì)的負(fù)極龍頭企業(yè)將更具競(jìng)爭(zhēng)力，行業(yè)將呈現(xiàn)強(qiáng)者恒強(qiáng)的局面。

硅碳負(fù)極潛力巨大，產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)步推進(jìn)

硅碳負(fù)極的應(yīng)用有望大幅提升電池能量密度

新能源汽車的發(fā)展對(duì)動(dòng)力電池的比能量不斷提出更高的要求，工信部等四部委發(fā)布的《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》中提出，到2020年， 新型鋰離子動(dòng)力電池單體比能量超300Wh/公斤，系統(tǒng)比能量達(dá)260Wh/公斤;到2025年，單體比能量達(dá)500Wh/公斤。傳統(tǒng)石墨很難達(dá)到這一要求， 而硅碳復(fù)合材料的超高理論能量密度可以顯著提升單體比容量，有望成為未來(lái)主流負(fù)極材料。

硅碳負(fù)極的優(yōu)勢(shì)

硅與碳的相似化學(xué)性質(zhì)為其結(jié)合提供了理論依據(jù)，但不同的結(jié)合方式也對(duì)復(fù)合材料的性能起著重大影響。硅碳復(fù)合材料主要分為三種結(jié)構(gòu)：包覆型、嵌入性、摻雜型。包覆型的表面碳層主要為無(wú)定型碳，嵌入型碳基質(zhì)主要為無(wú)定型碳、石墨和石墨烯等，目前摻雜型硅碳復(fù)合材料為研究熱點(diǎn)。

硅碳復(fù)合材料分類

硅碳復(fù)合材料逐步產(chǎn)業(yè)化，技術(shù)成為制勝關(guān)鍵

國(guó)外企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)硅碳負(fù)極材料量產(chǎn)，松下2013 年量產(chǎn)的NCR18650C 型號(hào)電池即采用硅碳負(fù)極材料;日本GS湯淺推出的硅基負(fù)極材料鋰電池也已應(yīng)用于三菱汽車;特斯拉推出的Model3 成功應(yīng)用硅碳負(fù)極材料，實(shí)現(xiàn)300Wh/kg 比能量，更加明確了硅碳負(fù)極的未來(lái)地位。

我國(guó)硅碳材料發(fā)展較晚，工藝技術(shù)相對(duì)落后，生產(chǎn)成本居高不下，成為限制其應(yīng)用的主要原因。目前主流負(fù)極廠商已擴(kuò)大硅碳負(fù)極投入，新進(jìn)入者也開(kāi)始布局硅碳負(fù)極，新增產(chǎn)能2017 年底開(kāi)始陸續(xù)投產(chǎn)。提前布局硅碳負(fù)極、擁有技術(shù)優(yōu)勢(shì)、更快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，將有望改變負(fù)極產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)有格局。

國(guó)內(nèi)企業(yè)硅碳負(fù)極進(jìn)展及規(guī)劃

貝特瑞

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：產(chǎn)能1000 噸，2016 年出貨300 噸，2017 年出貨1000 噸;是早從事硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，也是擁有硅碳負(fù)極外國(guó)訂單的企業(yè);貝特瑞研究所推出的硅碳負(fù)極和NCA 正極材料，能量密度較傳統(tǒng)正負(fù)極材料提升一倍以上，有望提升新能源汽車?yán)m(xù)航里程至500公里以上。

杉杉股份

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：月出貨量噸級(jí)水平，技術(shù)儲(chǔ)備充足;預(yù)計(jì)2017年底形成4000 噸/年產(chǎn)能。

璞泰來(lái)

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：計(jì)劃投資50 億元在江蘇溧陽(yáng)建隔膜、負(fù)極材料等項(xiàng)目，其中包括與中科院物理所合作量產(chǎn)新型硅碳復(fù)合負(fù)極材料。

紫宸科技

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：璞泰來(lái)全資子公司，硅碳負(fù)極材料系列，比容量380mAh/g-900mAh/g不等，可用于3C、儲(chǔ)能及新能源汽車動(dòng)力電池。

力神電池

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：承擔(dān)國(guó)家項(xiàng)目“高比能量密度鋰離子動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)”，開(kāi)發(fā)完成能量密度達(dá)260Wh/kg 的動(dòng)力單體電池，350 次循環(huán)后容量保持率達(dá)83.28%，該款電池使用硅碳復(fù)合材料。

國(guó)軒高科

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：牽頭承擔(dān)“高比能量動(dòng)力鋰離子電池的研制與集成使用”項(xiàng)目開(kāi)發(fā)完成，能量密度達(dá)281Wh/kg 和302Wh/g的電池選用硅基負(fù)極材料。

普萊德

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：開(kāi)始導(dǎo)入能量密度更高的“高鎳正極+硅碳負(fù)極”電芯。

斯諾

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：Si-C石墨材料2016 年處于研究階段，2017年實(shí)現(xiàn)試產(chǎn)且小批量供貨，預(yù)計(jì)2018年達(dá)到500噸/年產(chǎn)能;SiO-C石墨材料2016年處于研究階段，2017年試產(chǎn)且小批量供貨，預(yù)計(jì)2018年形成5000噸/年生產(chǎn)能力。

湖州創(chuàng)亞

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：硅碳負(fù)極材料可達(dá)600mAh/g，2017年上半年進(jìn)入中試量產(chǎn)。

比亞迪

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：計(jì)劃2018年三元電池能量密度達(dá)240Wh/kg，2020年達(dá)300Wh/kg。正極采用高鎳三元，負(fù)極采用氧化亞硅或納米硅。

寧德時(shí)代

硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)：“十三五”期間希望實(shí)現(xiàn)350Wh/kg 目標(biāo)，材料體系為高鎳三元/硅碳材料

原標(biāo)題:負(fù)極材料：人造石墨主流 硅碳領(lǐng)航