石墨負極密集投產 硅碳助力突破300Wh/kg比能量
發布時間:2020-04-06 10:57:00

石墨負極密集投產 硅碳助力突破300Wh/kg比能量


受益于全球汽車電動化進程的快速推進,鋰電負極材料需求呈現高速增長態勢。此前有業內機構預測,2020年全球動力電池負極材料需求量約28萬噸;到2025年僅中國動力電池需求量就將達到310GWh,相應負極材料需求量將達26萬噸,市場空間十分巨大。


石墨負極投產加速   


浦項化學近日表示,電動汽車二次電池市場預計將從2020年的194GWh增長到2023年的366GWh。因此,對人造石墨負極材料的需求也將劇增,有必要擴充生產能力。浦項化學計劃以2023年的產量為基礎,擴增天然石墨負極材料10.5萬噸、1.6萬噸人造石墨以及9萬噸的正負極材料,提高全球市場份額。


據韓國媒體報道,浦項化學決定投資2177億韓元(約合1.8億美元)建立新的人造石墨負極材料工廠。新的材料工廠位于韓國浦項市的藍谷國家工業園區,預計年產1.6萬噸,可供應約36萬輛50kWh電動汽車。該工廠建設于今年動工,計劃將于2023年完工。


據悉,負極材料是鋰電池充電時儲存鋰的主體,占到鋰電池成本的10%-15%左右。目前,石墨類材料是鋰電池負極材料的主流,可分為天然石墨和人造石墨。由于原材料和工藝特性,人造石墨負極材料的內部結構比天然石墨產品更穩定。另外,其壽命長并且有利于快速充電。從全球范圍來看,日本和中國企業一直主導著人造石墨負極材料市場。


今年以來,中國材料企業也是動作不斷。3月底,璞泰來計劃在內蒙古烏蘭察布市建設“年產5萬噸鋰離子電池負極材料石墨化項目”,該項目總投資12.81億元,建設周期兩年。璞泰來表示,該項目將可實現公司負極材料加工生產工序全覆蓋,生產一體化,降低生產成本,提高產品競爭力。


在此之前,中科電氣表示,公司初步預計到2020年年底將形成4-5萬噸負極材料產能。同時,目前公司在貴州格瑞特建成1萬噸石墨化產能,正在進行新增1萬噸石墨化產能建設,爭取在2020年上半年投產,參股公司集能新材料新增1萬噸石墨化產能主體設施建設基本完成。此外,湖南宸宇富基新能源科技有限公司“年產2萬噸鋰離子電池負極材料項目”第一期工程于今年年初竣工投產。


動力電池應用分會研究部統計數據顯示,2019年我國新能源汽車動力電池裝機量約62.2GWh,同比增長9.3%。動力電池市場增長帶動上游材料需求增加,2019年國內鋰電池負極材料的產量約25萬噸,其中人造石墨市場占比估計在75%以上。未來隨著產業發展,市場規模還將大幅擴大。


從市場格局來看,開源證券研報指出,國內負極材料行業集中度較高,呈現“三大五小”的競爭格局,“三大”分別指貝特瑞、杉杉股份和紫宸科技,“五小”分別指凱金能源、正拓能源、深圳斯諾、湖南星城、翔豐華。負極材料市場競爭格局將聚焦于各龍頭之間競爭,低端產能將被逐步出清,擁有核心技術和優勢客戶渠道的企業將會獲得更多市場份額,市場集中度將進一步提升。


硅碳助力能量密度大提高   


隨著鋰電池技術的發展,負極材料產品升級是必然趨勢,石墨負極體系向硅基負極體系升級是主要方向。在多種新型負極材料中,硅具有超高的理論比容量(4200mAh/g,高出傳統石墨材料10倍)和較低的脫鋰電位,且由于其電壓平臺與石墨相比較高,在充電時更難引起表面鋰離子析出,電池綜合安全性能更為出色,是替換鋰離子電池碳基負極最為實際的選擇。


據了解,硅碳負極材料的比容量可以達到天然石墨電極、人工石墨電極的數倍,其在鋰電池中應用將大幅提升能量密度上限。這一新型材料已經被全球新能源汽車明星特斯拉所應用,其車型Model 3的動力電池中就使用了硅碳負極材料。


目前,國內不少材料企業都在積極布局硅碳負極,貝特瑞、杉杉股份、江西紫宸、深圳斯諾、中科電氣、江西正拓、創亞動力、大連麗昌等都在積極推進硅碳負極的產業化。其中,杉杉股份的高容量硅合金負極材料已產業化,可滿足新能源乘用車 300wh/kg 性能要求,并已對 CATL 供貨。


除了CATL,目前國內的力神電池、國軒高科、比亞迪、比克動力、萬向A123、微宏動力等涉電池類企業正在加快硅碳負極體系的研發和試生產。高鎳三元+硅碳復合材料一直被認為是黃金搭配。目前,國軒高科和力神電池研發的高鎳三元電芯,負極采用硅碳材料,能量密度可達300Wh/kg。


不難斷定,隨著硅碳負極制備工藝及電池廠商對于高鎳體系掌握的技術逐步成熟,硅碳負極未來將迎來較為廣闊的市場。


稿件來源: 電池中國網
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