天津裕丰碳纤维产品有限公司

2018年我国锂子电池负极材料市场现状及需求量预测分析

2018-08-10 10:54 浏览

  负极材料主要分为碳材和非碳材两类。锂电池负极是由活性物质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后,涂抹在铜箔两侧,经过干燥、滚压制得,根据活性物质的不同可分为碳材料和非碳材料两类。其中碳材料中的石墨类为锂离子电池主要负极材料,具体可分为天然石墨和人造石墨两类;非碳材料包括钛基材料、硅基材料等。

  石墨类是较早应用的负极材料,与其他碳材料相比,其导电性、结晶度更高,良好的层状结构和充放电电压也十分适合正极材料的脱/嵌运动,且目前工艺成熟、成本较低,是较为理想的负极材料。 

 

 

  负极材料性能对比

 

  相关报告:智研咨询发布的《2018-2024年中国锂电池负极材料行业市场运营态势及发展前景预测报告》

  天然石墨是从天然石墨矿石中提纯得到,虽其充放电循环性略差,但是成本最低的一种负极材料,且比容量较高,目前仍为消费电池最优选择。人造石墨是易石墨化碳(石油焦、针状焦)经过高温处理后生成的石墨产品,循环性能优于天然石墨,现在逐渐成为动力电池主流负极材料,但其能量密度略低于天然石墨、且工艺流程较为复杂、成本相对较高.

 

 

天然石墨与人造石墨对比

项目
天然石墨
人造石墨
生产原材料
天然石墨矿石
石油焦、针状焦、沥青焦
生产过程
粉碎-球化-化学钝化-表面处理
粉碎-改性-分级-高温石墨化
优点
工艺简单、成本低;比容量略高
循环性能好;充放电效率高;容量区间大;与电解液相容性好
缺点
比能量已达极限;循环性能较差;安全性能较差
工艺复杂、价格略高;能量密度较低
应用领域
消费类电池
动力电池、中高端消费类电池

 

天然石墨负极材料制备流程

  

人造石墨负极材料制备流程

石油焦价格变化(元/吨)

 

 根据数据,我们测算出,到2020年,全球锂电池负极材料需求量约19万吨,2018-2020年CAGR22%。在新能源汽车需求的持续拉动下,预计到2020年,国内动力电池需求量约94GWh,相应负极材料需求量将约7万吨;到2025年,动力电池需求量将达到310GWh,相应负极材料需求量将达19万吨。 

  

  2016-2020E全球锂电负极材料总需求量(万吨)  

  

  2014-2025E国内动力电池负极材料总需求量

 新能源汽车的发展对动力电池的比能量在不断提出了更高的要求。工信部等四部委发布的《促进汽车动力电池产业发展行动计划》中表明到2020年,新型锂离子动力电池单体比能量超300Wh/公斤,系统比能量达260Wh/公斤;到2025年,单体比能量达500Wh/公斤。传统石墨很难达到这一要求,而硅碳复合材料的超高理论能量密度可以显著提升单体比容量,有望成为未来主流负极材料

 

  硅碳复合材料性能特点 

 

优势
产业化障碍
《重点新材料首批次应用示范指导目录(2017年版)》硅碳负极性能要求
比容量高达4200mAh/g(石墨的10倍)
膨胀问题:压实密度较低,嵌锂后体积显著膨胀(100%-300%)
 
 
低比容量(1.5,循环寿命>300圈(80%,1C)
地壳中储量丰富(26.4%,第二位)
首次充放电效率低:首次充放电时形成SEI膜,并在体积变化影响下反复破坏、形成,锂离子被大量消耗,电池容量下降
循环稳定性好、导电性能优异
材料加工成本高:纳米化对研磨机的性能要求极高,生产效率不高,复合过程复杂
高比容量(>600mAh/g):压实密度>1.3,循环寿命>100圈(80%,0.5C)
可缓冲硅体积膨胀

 

 锂电池硬碳负极材料    http://tianjinyufeng.com

 


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