储能材料

2018年我国负极材料行业市场份额及市场规模预测

2018-06-25 13:38:30 中国产业信息网

 负极材料种类繁多,人造石墨及天然石墨为商业化应用主流。负极材料在锂电池充电过程中主要起储锂作用,其脱嵌锂电压和比容量对电池能量密度影响较大。优异的负极材料需同时具备低的脱嵌锂电压、高的比容量以及良好的倍率特征和循环性能。负极材料种类较多,可分类碳材料和非碳材料两大类。前者包括人造石墨、天然石墨等石墨类碳材料以及软碳、硬碳等无定型碳材料。后者包括锡基、硅基、钛基等合金型材料。

软碳材料首周不可逆容量较大,对锂平均电位较高,压实密度低,能量密度偏低。非碳材料为合金化型负极材料,尽管能量密度较高,但由于储锂过程锂离子通过与材料加成反应实现,造成材料相结构变化,因此导致体积膨胀大和较差的循环性能,目前仍主要处于研究阶段。

主要负极材料性能特征对比

数据来源:公开资料整理

由于现阶段商业化石墨负极材料已经接近其理论比容量(372mAh/g),寻找更高比容量负极材料成为产业研究重点。硅在常温下可与锂合金化,理论比容量高达4200mAh/g,是最具潜力的下一代锂电池负极材料之一。但由于硅在充放电过程中存在严重的体积膨胀(300%),目前普遍采用复合化技术,利用“缓冲骨架”补偿材料膨胀。在现有的硅碳复合体系中,硅颗粒作为活性物质,提供储锂容量;碳颗粒既能缓冲充放电过程中硅负极的体积变化,又能改善硅质材料的导电性,还能避免硅颗粒在充放电循环中发生团聚。因此硅碳复合材料综合了二者的优点,表现出高比容量和较长循环寿命。目前特斯拉已率先采用硅碳负极的动力电池,中国锂电池产业也在积极推进,硅碳负极由于综合性能优势,成为行业下一阶段应用趋势。

2017年中国负极材料产量约为14.6万吨,同比增长23.44%,其中人造石墨产量10.05万吨,同比增长25.20%,天然石墨3.68万吨,同比增长15%,两大类负极出货量在整个负极材料产业中的占比达到94%以上,是现阶段商业化应用主流。2017年负极材料市场规模约80亿,预计到2020年负极材料产量将超过30万吨,市场规模将超过150亿,年均复合增长率23%。

人造石墨产量高速增长(万吨)


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人造石墨市场高速增长


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2017年人造石墨市场份额


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