鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1103次 | 2020年04月03日
鋰電儲能市場蓄勢待發(fā) 鋰離子電池負(fù)極材料需求高速上升
負(fù)極指電源中電位(電勢)較低的一端。在原電池中,是指在電池反應(yīng)中給出電子,做還原劑的部分。負(fù)極材料則是指做負(fù)極原材料。從鋰離子電池的發(fā)展歷史來看,負(fù)極材料的研究對鋰離子電池的出現(xiàn)起著決定性用途。鋰離子電池最早研究的負(fù)極材料是金屬鋰,由于電池的安全問題以及循環(huán)性能不佳,鋰二次電池未能實(shí)用。90年代SONY公司首次將碳材料用于鋰離子電池負(fù)極,實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池的商業(yè)化。在此之后,鋰離子電池的重要的研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向正極材料方面,隨著新能源汽車的發(fā)展,動力鋰電池技術(shù)的快速升級,正極材料的發(fā)張已經(jīng)相對成熟。已經(jīng)逐步確立了以三元材料為主的正極材料技術(shù)路線,160wh/kg以上的動力鋰電池成為行業(yè)分水嶺。
除去正極材料之外,鋰離子電池負(fù)極材料的能量密度是影響鋰離子電池能量密度的重要因素之一,且按鋰離子電池成本比例,負(fù)極材料占比鋰離子電池總成本的25%~28%。就目前的技術(shù)現(xiàn)狀而言,目前鋰離子電池負(fù)極材料的研究相對滯后,正極材料取得較大突破的可能性較小。固態(tài)電池的技術(shù)雖然取得突破,但正式的商用仍要3-5年時(shí)間。
相關(guān)于鋰離子電池正極材料,負(fù)極材料的研究方興未艾。較為理想的負(fù)極材料最少要具備以下7點(diǎn)條件:化學(xué)電位較低,與正極材料形成較大的電勢差,從而得到高功率電池;應(yīng)具備較高的循環(huán)比容量;在負(fù)極材料中Li+應(yīng)該容易嵌入和脫出,具有較高的庫倫效率,以至于在Li+脫嵌過程中可以有較穩(wěn)定的充放電電壓;有良好的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率;有良好的穩(wěn)定性,對電解質(zhì)有一定的兼容性;關(guān)于材料的來源應(yīng)該資源豐富,價(jià)格低廉,制造工藝簡單;安全、綠色無污染。
符合以上各個(gè)條件的負(fù)極材料目前基本不存在,因此研究能量密度高,安全性能好,價(jià)格便宜,材料易得的新型負(fù)極材料成為當(dāng)務(wù)之急,這也是現(xiàn)階段鋰離子電池研究領(lǐng)域的熱門課題,目前已經(jīng)成為鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
從目前的負(fù)極材料的種類來看,按照材料的組分,通??梢詫囯x子電池負(fù)極材料分為2大類:碳材料和非碳質(zhì)材料。碳材料負(fù)極進(jìn)一步分類為天然石墨負(fù)極、人造石墨負(fù)極、中間相碳微球(MCMB)、軟炭(如焦炭)負(fù)極、硬炭負(fù)極、碳納米管、石墨烯、碳纖維等;其他非碳負(fù)極材料重要分為硅基及其復(fù)合材料、氮化物負(fù)極、錫基材料、鈦酸鋰、合金材料等。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
負(fù)極材料包括碳系與非碳系負(fù)極材料.
資料來源:公開資料整理
近年來負(fù)極材料規(guī)模的迅速上升受益于新能源汽車發(fā)展:鋰離子電池根據(jù)其應(yīng)用可分為消費(fèi)電池、動力鋰電池和儲能電池三類。消費(fèi)電池重要用于手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、可穿戴設(shè)備等,是鋰離子電池三大終端應(yīng)用市場中規(guī)模最大的領(lǐng)域。儲能電池市場目前尚處于培育階段,相比其他兩類市場規(guī)模很小。動力鋰電池重要應(yīng)用于新能源汽車生產(chǎn),故而動力鋰電池市場與新能源汽車市場高度重合。而我國近年來國家政策大力扶持新能源汽車,新能源汽車的爆發(fā)上升帶動動力鋰電池的上升,進(jìn)而使負(fù)極材料的需求大幅上升,負(fù)極材料市場迅速擴(kuò)大。
在負(fù)極材料需求量方面,通過對國內(nèi)近年來鋰離子電池的產(chǎn)量,再假設(shè)每KWH鋰離子電池負(fù)極材料的平均用量為1.35kg,以此來對國內(nèi)負(fù)極材料的需求數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。2011年我國負(fù)極材料行業(yè)需求約1.69萬噸,到2018年需求達(dá)到了14.02萬噸。