鋰電池石墨負極材料的開發

石墨由於儲量豐富、能量密度高、功率密度高、成本低,長期以來一直佔據鋰離子電池負極材料的主導地位。

隨著新能源車、儲能產業的強勁發展,石墨負極材料產量加快。 根據統計,2023年上半年全球鋰電池負極材料出貨量為74.8萬噸,較去年同期成長17.4%。 中國鋰電池負極材料全球市佔率進一步提升至97%。

石墨負極材料的起步階段持續了約30年。 按照目前的擴張趨勢,石墨負極材料的成長期(後石墨負極時代)可能會在5-10年內完成,很快就會進入成熟階段。

在目前的鋰離子電池材料體系中,下一代負極材料如矽碳、鋰金屬等被認為工業應用技術不夠成熟、成本較高,且需要配套的電解液、黏結劑等。制度仍需調整和完善,短期內難以撼動石墨陽極的主流地位。 石墨負極材料仍將是市場的絕對主流,但其產業結構或將發生重大變化。

天然石墨因其無需石墨化過程、成本低廉、產業鏈供應鏈安全穩定等優勢,在各應用領域的滲透率將會得到一定程度的提升。 然而,人們對鋰電池壽命的要求不斷提高以及快充技術的進步,需要負極材料的比容量不斷突破。 尤其是在動力電池領域,由於使用環境惡劣,對負極材料的比容量、一致性、倍率、低溫性能等要求較高,天然石墨仍有許多技術難題需要攻克。

另一方面,石墨化能耗高、成本高的問題凸顯,以人造石墨為主的負極材料企業壓力加大。 改進現有石墨化製程和設備技術,降低成本,提高效率。

同時,隨著固態電池、燃料電池和石墨烯技術的快速發展,石墨負極的未來發展充滿不確定性和挑戰。

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