負極材料是鋰離子電池的核心材料之一。在鋰電池充放電過程中,負極作為載體負責(zé)儲存并釋放鋰離子并使電流從外電路通過。負極材料占鋰電池制造成本的5%~15%,三元電芯的負極材料成本占比約7%。
新型負極材料有硅基負極和硬碳等,硅基負極搭配高鎳三元正極材料成為未來高端長續(xù)航鋰電池發(fā)展趨勢。1)硅基負極材料主要優(yōu)勢是超高理論比容量(4200mAh/g)、低脫嵌鋰電位(0.3V-0.5V)、硅資源儲量豐富、低成本等;主要缺點是低導(dǎo)電率和易體積膨脹。為解決上述缺點,目前主要通過摻雜碳系石墨和改性的方法來優(yōu)化材料性能,例如硅氧復(fù)合材料和硅碳復(fù)合材料。除優(yōu)化材料性能外,電池體系優(yōu)化路徑也在研究中。2)硬碳的可逆比容量較高(500~700mAh/g),并擁有極佳的低溫倍率性能和優(yōu)異的電解液兼容性,是最具有潛力的負極材料之一。
負極材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以人造石墨為主,天然石墨為輔。2021年人造石墨、天然石墨出貨量占比分別為84%、14%。人造石墨成本方面,原材料價格和石墨化費用(石墨化成本中電費占比高)上漲等因素均使其成本持續(xù)攀升,降本成為企業(yè)主要盈利手段。我們認為目前主要有三種降本措施:1)一體化產(chǎn)能建設(shè),通過向上游延伸和提高石墨化自供比例達成;2)廂式爐工藝替代傳統(tǒng)的艾奇遜爐工藝,以降低石墨化的單位耗電量;3)降低電價成本,將石墨化產(chǎn)能建在電費更低的地區(qū)。
負極材料下游消費端需求持續(xù)擴張。全球負極材料需求2025年有望達到241.41萬噸,其中動力電池、儲能電池、消費電池的用量預(yù)計分別為196.89、30.56、13.96萬噸。
原標(biāo)題:鋰電負極材料:一體化、大宗化、新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化