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锂电储能市场蓄势待发 锂电池负极材料需求高速增长

北极星储能网  来源:中国产业信息网    2019/2/27 15:22:41  我要投稿  

北极星储能网讯:负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中,是指在电池反应中给出电子,做还原剂的部分。负极材料则是指做负极原材料。从锂离子电池的发展历史来看,负极材料的研究对锂离子电池的出现起着决定性作用。锂离子电池最早研究的负极材料是金属锂,由于电池的安全问题以及循环性能不佳,锂二次电池未能实用。90年代SONY公司首次将碳材料用于锂离子电池负极,实现了锂离子电池的商业化。在此之后,锂离子电池的主要的研究热点转向正极材料方面,随着新能源汽车的发展,动力电池技术的快速升级,正极材料的发张已经相对成熟。已经逐步确立了以三元材料为主的正极材料技术路线,160wh/kg以上的动力电池成为行业分水岭。

除去正极材料之外,锂电池负极材料的能量密度是影响锂电池能量密度的主要因素之一,且按锂离子电池成本比例,负极材料占比锂电池总成本的25%~28%。就目前的技术现状而言,目前锂电池负极材料的研究相对滞后,正极材料取得较大突破的可能性较小。固态电池的技术虽然取得突破,但正式的商用仍需要3-5年时间。

相对于锂电池正极材料,负极材料的研究方兴未艾。较为理想的负极材料最少要具备以下7点条件:化学电位较低,与正极材料形成较大的电势差,从而得到高功率电池;应具备较高的循环比容量;在负极材料中Li+应该容易嵌入和脱出,具有较高的库伦效率,以至于在Li+脱嵌过程中可以有较稳定的充放电电压;有良好的电子电导率和离子电导率;有良好的稳定性,对电解质有一定的兼容性;对于材料的来源应该资源丰富,价格低廉,制造工艺简单;安全、绿色无污染。

符合以上各个条件的负极材料目前基本不存在,因此研究能量密度高,安全性能好,价格便宜,材料易得的新型负极材料成为当务之急,这也是现阶段锂电池研究领域的热门课题,目前已经成为锂离子电池产业中最关键的环节。

从目前的负极材料的种类来看,按照材料的组分,通常可以将锂电池负极材料分为2大类:碳材料和非碳质材料。碳材料负极进一步分类为天然石墨负极、人造石墨负极、中间相碳微球(MCMB)、软炭(如焦炭)负极、硬炭负极、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等;其他非碳负极材料主要分为硅基及其复合材料、氮化物负极、锡基材料、钛酸锂、合金材料等。

负极材料包括碳系与非碳系负极材料.

资料来源:公开资料整理

近年来负极材料规模的迅速增长受益于新能源汽车发展:锂电池根据其应用可分为消费电池、动力电池和储能电池三类。消费电池主要用于手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备等,是锂电池三大终端应用市场中规模最大的领域。储能电池市场目前尚处于培育阶段,相比其他两类市场规模很小。动力电池主要应用于新能源汽车生产,故而动力电池市场与新能源汽车市场高度重合。而我国近年来国家政策大力扶持新能源汽车,新能源汽车的爆发增长带动动力电池的增长,进而使负极材料的需求大幅上升,负极材料市场迅速扩大。

在负极材料需求量方面,通过对国内近年来锂电池的产量,再假设每KWH锂电池负极材料的平均用量为1.35kg,以此来对国内负极材料的需求数据进行分析。2011年我国负极材料行业需求约1.69万吨,到2018年需求达到了14.02万吨。

2011-2018年中国负极材料行业需求市场

资料来源:智研咨询整理

2018年我国锂电负极材料行业产量约19.2万吨,同比2017年的14.9万吨增长了28.9%,近几年我国锂电负极材料行业产量情况如下图所示:

2011-2018年中国负极材料行业供给情况

资料来源:智研咨询整理

2016年我国国内锂电负极材料市场规模为46.53亿元,2017年我国锂电负极材料市场规模增长至60.55亿元,2017年我国锂离子电池负极材料规模达78.23亿元。

2011-2018年我国锂电负极材料市场规模走势

资料来源:智研咨询整理

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