鉅大LARGE | 點擊量:623次 | 2019年03月04日
鋰電儲能市場蓄勢待發(fā) 鋰電池負極材料需求高速增長
負極指電源中電位(電勢)較低的一端。在原電池中,是指在電池反應中給出電子,做還原劑的部分。負極材料則是指做負極原材料。從鋰離子電池的發(fā)展歷史來看,負極材料的研究對鋰離子電池的出現(xiàn)起著決定性作用。鋰離子電池最早研究的負極材料是金屬鋰,由于電池的安全問題以及循環(huán)性能不佳,鋰二次電池未能實用。90年代SONY公司首次將碳材料用于鋰離子電池負極,實現(xiàn)了鋰離子電池的商業(yè)化。在此之后,鋰離子電池的主要的研究熱點轉(zhuǎn)向正極材料方面,隨著新能源汽車的發(fā)展,動力電池技術(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以上的動力電池成為行業(yè)分水嶺。
除去正極材料之外,鋰電池負極材料的能量密度是影響鋰電池能量密度的主要因素之一,且按鋰離子電池成本比例,負極材料占比鋰電池總成本的25%~28%。就目前的技術(shù)現(xiàn)狀而言,目前鋰電池負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,但正式的商用仍需要3-5年時間。
相對于鋰電池正極材料,負極材料的研究方興未艾。較為理想的負極材料最少要具備以下7點條件:化學電位較低,與正極材料形成較大的電勢差,從而得到高功率電池;應具備較高的循環(huán)比容量;在負極材料中Li+應該容易嵌入和脫出,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;有良好的電子電導率和離子電導率;有良好的穩(wěn)定性,對電解質(zhì)有一定的兼容性;對于材料的來源應該資源豐富,價格低廉,制造工藝簡單;安全、綠色無污染。
符合以上各個條件的負極材料目前基本不存在,因此研究能量密度高,安全性能好,價格便宜,材料易得的新型負極材料成為當務之急,這也是現(xiàn)階段鋰電池研究領(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)。
從目前的負極材料的種類來看,按照材料的組分,通??梢詫囯姵刎摌O材料分為2大類:碳材料和非碳質(zhì)材料。碳材料負極進一步分類為天然石墨負極、人造石墨負極、中間相碳微球(MCMB)、軟炭(如焦炭)負極、硬炭負極、碳納米管、石墨烯、碳纖維等;其他非碳負極材料主要分為硅基及其復合材料、氮化物負極、錫基材料、鈦酸鋰、合金材料等。
負極材料包括碳系與非碳系負極材料.
近年來負極材料規(guī)模的迅速增長受益于新能源汽車發(fā)展:鋰電池根據(jù)其應用可分為消費電池、動力電池和儲能電池三類。消費電池主要用于手機、筆記本電腦、平板電腦、可穿戴設備等,是鋰電池三大終端應用市場中規(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。動力電池主要應用于新能源汽車生產(chǎn),故而動力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)增長帶動動力電池的增長,進而使負極材料的需求大幅上升,負極材料市場迅速擴大。
在負極材料需求量方面,通過對國內(nèi)近年來鋰電池的產(chǎn)量,再假設每KWH鋰電池負極材料的平均用量為1.35kg,以此來對國內(nèi)負極材料的需求數(shù)據(jù)進行分析。2011年我國負極材料行業(yè)需求約1.69萬噸,到2018年需求達到了14.02萬噸。