通常將鋰電池負(fù)極材料分為兩大類：碳材料和非碳材料。其中碳材料又分為石墨和無(wú)定形碳，如天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、軟炭（如焦炭）和一些硬炭等；其他非碳負(fù)極材料有氮化物、硅基材料、錫基材料、鈦基材料、合金材料等。

鋰電池負(fù)極材料處于鋰電池產(chǎn)業(yè)中游的最核心的環(huán)節(jié)，按電池成本分布，鋰電池負(fù)極材料及其他占比鋰離子電池總成本的28%左右。好的負(fù)極材料應(yīng)該滿足如下要求：比能量高、相對(duì)鋰電極的電極電勢(shì)低；充放電反應(yīng)可逆性好；與電解液和粘結(jié)劑的兼容性好；比表面積小（<10m2/g）；振實(shí)密度高（>2.0g/cm3）；嵌鋰過(guò)程中尺寸和機(jī)械穩(wěn)定性好；資源豐富、價(jià)格低廉；在空氣中穩(wěn)定、無(wú)毒副作用。目前主要是中間相碳微球（MCMB）、天然石墨（NGR）和硬碳（HC）。

負(fù)極材料在國(guó)內(nèi)已幾乎全部實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前，國(guó)內(nèi)負(fù)極材料產(chǎn)能也較大，基本能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）調(diào)研顯示，2015年我國(guó)負(fù)極材料產(chǎn)量7.28萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)42.7%；國(guó)內(nèi)負(fù)極材料產(chǎn)值為38.8億元，同比2014年增長(zhǎng)35.2%。2015年負(fù)極材料均價(jià)保持下滑，幅度在5%~10%。雖價(jià)格整體下降，但負(fù)極材料產(chǎn)值增速接近產(chǎn)量增速，因?yàn)樨?fù)極材料的結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化。受動(dòng)力電池帶動(dòng)，2015年國(guó)內(nèi)負(fù)極材料的需求增長(zhǎng)最快的是人造石墨，而人造石墨的均價(jià)高于天然石墨。

 

全球負(fù)極材料總出貨量中天然石墨占比55%，人造石墨占比35%，中間相炭微球占比7.4%，鈦酸鋰、鋅、硅合計(jì)占比約1%。綜合而看石墨類負(fù)極材料占總出貨量的90%。全球來(lái)看，目前鋰電池負(fù)極材料生產(chǎn)企業(yè)主要在中國(guó)和日本，中國(guó)的優(yōu)勢(shì)是石墨資源，日本優(yōu)勢(shì)是技術(shù)。負(fù)極材料產(chǎn)品市場(chǎng)呈現(xiàn)出明顯的寡頭壟斷格局，負(fù)極材料市場(chǎng)集中度高決定了行業(yè)盈利的相對(duì)穩(wěn)定，但是國(guó)內(nèi)產(chǎn)能的集中建成，預(yù)計(jì)產(chǎn)品價(jià)格會(huì)小幅走低。

 

硅合金和鈦酸鋰等負(fù)極新材料有望大幅提高產(chǎn)品性能。隨著鋰電池交通工具以及儲(chǔ)能領(lǐng)域的快速增長(zhǎng)，由于石墨類負(fù)極的高性價(jià)比，未來(lái)2~3年石墨類負(fù)極材料仍會(huì)作為主流，我們預(yù)計(jì)產(chǎn)量將保持年20%左右的增長(zhǎng)。天然石墨主要用在數(shù)碼產(chǎn)品及筆記本電腦上，人造石墨多用于交通工具領(lǐng)域，其增長(zhǎng)速度會(huì)高于負(fù)極材料的增長(zhǎng)速度。而天然石墨的增長(zhǎng)會(huì)低于負(fù)極材料的增長(zhǎng)速度。從技術(shù)來(lái)講，石墨負(fù)極材料的性能逐漸趨于理論值，如石墨的克容量為372mAh/g，目前部分廠家產(chǎn)品可以達(dá)到365mAh/g，由于生產(chǎn)工藝和固有缺陷，這已經(jīng)基本達(dá)到極限值。

 

四種負(fù)極材料的PK  

 

獨(dú)占一方的石墨烯

 

石墨烯是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體，因?yàn)橘|(zhì)地薄、硬度大且電子移動(dòng)速度快而被科學(xué)家廣泛推崇，并冠以“新材料之王”的美譽(yù)。盡管這位“王者”優(yōu)異的化學(xué)性能被新能源市場(chǎng)所看好，但是至今為止依然停留在“概念化”的階段。

 

如果將石墨烯用作鋰電負(fù)極材料的話，需要獨(dú)立的上下游產(chǎn)業(yè)鏈、昂貴的價(jià)格還有復(fù)雜的工藝，這讓眾多負(fù)極材料廠商望而卻步。盡管如此，國(guó)內(nèi)依然有一些企業(yè)砥礪前行，目前中國(guó)安寶、大富科技以及貝特瑞等知名企業(yè)已經(jīng)開始布局石墨烯產(chǎn)業(yè)。

 

但是，行業(yè)內(nèi)關(guān)于石墨烯用作負(fù)極材料的質(zhì)疑也在不斷發(fā)酵，有人認(rèn)為石墨烯的振實(shí)和壓實(shí)密度都非常低，又加之成本昂貴，作為電池負(fù)極材料前景十分渺茫。但是鑒于它的熱潮還在持續(xù)，說(shuō)它是“一方霸主”也不為過(guò)。

 

控制“主場(chǎng)”的人工石墨

 

目前負(fù)極材料主要以天然石墨和人造石墨為主，這兩種石墨各有優(yōu)劣。湖州創(chuàng)亞總經(jīng)理胡博表示：“天然石墨克容量較高、工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，但吸液及循環(huán)性能差一些；人造石墨工藝復(fù)雜些、價(jià)格貴些，但循環(huán)及安全性能較好。通過(guò)各種手段的技術(shù)改進(jìn)，這兩種石墨負(fù)極材料都可以‘揚(yáng)長(zhǎng)避短’，但就目前來(lái)看，人造石墨用于動(dòng)力電池上占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)”。

 

而這一說(shuō)法也在市場(chǎng)中得到了印證。相關(guān)媒體調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，今年第一季度中國(guó)天然石墨產(chǎn)量4770噸，同比增長(zhǎng)16.3%；人造石墨出貨15160噸，同比增長(zhǎng)110.5%。從以上數(shù)據(jù)來(lái)看，人造石墨出貨量遠(yuǎn)高于天然石墨，而造成這一現(xiàn)象的重要原因，是今年以來(lái)市場(chǎng)對(duì)動(dòng)力電池的強(qiáng)勁需求。

 

性能穩(wěn)定的中間相碳微球

 

中間相碳微球具有高度有序的層面堆積結(jié)構(gòu)，是典型的軟碳，石墨化程度較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電化學(xué)性能優(yōu)異。據(jù)中咨網(wǎng)研究部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2012年中國(guó)負(fù)極材料出貨量為27650噸，其中天然石墨出貨量占比59%，人造石墨30%，石墨化中間碳微球8%。就此說(shuō)來(lái)，中間相碳微球是僅次于天然石墨和人工石墨的第三大主流碳類負(fù)極材料。

 

據(jù)悉，中間相碳微球在倍率性能上高出天然石墨和人工石墨，用在航模、動(dòng)力工具上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，它的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性決定了它不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使用在鋰電池上加大了安全保證。但是其制作成本高，工藝復(fù)雜且容易被替代，因此中間相碳微球產(chǎn)銷一直處于穩(wěn)定地位，沒(méi)有被過(guò)多的發(fā)展。