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：寶鄂實業(yè)
2019-10-27 11:07
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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
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。
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。
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。
