石油焦在负极材料中的应用

一、什么是负极材料?

负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中,是指起氧化作用的电极,电池反应中写在左边。从物理角度来看,是电路中电子流出的一极。而负极材料,则是指电池中构成负极的原料,目前常见的负极材料有碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料和纳米级负极材料。


二、负极材料的分类


负极材料技术较为成熟,主要分为碳材料和非碳材料两类:其中碳材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳等;非碳材料包括硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硬碳和软碳在技术上还不够成熟,硅基等合金类负极材料虽然已开始在特斯拉、松下动力电池上应用,但仍处于推广初期,需求有限。中间相碳微球具备倍率性能优异的特点,但是制备工艺复杂、产率低、成本高,发展受限。目前应用最广的负极材料仍是天然石墨和人造石墨两大类(以及性能介于天然石墨和人造石墨之间,以天然石墨和其他负极材料掺杂形成的复合石墨)。

负极材料种类

锂电池负极材料上游为石油焦、针状焦、沥青等化工产品,中游为负极材料制造,下游为动力电池、消费电池及工业储能电池的应用。

三、负极材料行业发展趋势分析


2019年,三位锂电池科学家获得了诺贝尔化学奖,因为他们用锂电池重新“定义”了人类生活。从最早应用于心脏起搏器,到如今手机、笔记本、家用小电器以及电动汽车所使用的动力源都是锂电池,它已经深入人们的日常生活。而作为锂电池的重要组成部分,正、负极必不可少,它们很大程度上决定了锂电池的“带电量”。
我国目前已是锂电池负极材料的世界龙头。我国负极材料企业目前已与三星、LG、松下、比亚迪(002594)、宁德时代(300750)等全球顶级锂电池生产商建立了稳定的合作关系。
随着下游市场对锂电池的要求越来越高,当前主流正、负极材料已经达到物理极限,新一代材料呼之欲出,上游锂电材料供应商们也纷纷提前布局,为未来“埋单”。
如果将锂电池拆分开来,它并不复杂,主要由四种材料组成:正极、负极、电解质和隔膜。虽然看似简单,但每种材料都“暗藏玄机”。以负极材料为例,它是锂电池充电时储存锂的主体,占到锂电池成本的10%-15%左右。目前,石墨类材料是锂电池负极材料的主流,可分为天然石墨和人造石墨。
受益车企电动化浪潮,作为电动汽车的“心脏”,动力电池也是电动汽车行业的核心竞争力,并且占据着一辆电动汽车接近一半的成本。新能源汽车以节能、环保成为全球各国重点发展的产业。如今,挪威、芬兰、德国、英国、法国分别宣布在 2025 年至2040 年期间开始全面禁售燃油车。与此同时,2020年中国海南省也正式发布了通告,将在2030年实现全面禁售燃油车。众多汽车品牌也相继公布停止销售燃油车的时间计划。大众汽车计划在2030年实现所有车型电动化,传统燃油车彻底停止销售;2017年,长安汽车提出2025年停止销售传统燃油车的计划;北汽也表示将于2025年在中国境内全面停止生产和销售自主品牌传统燃油乘用车。在“禁燃”的大背景下,新能源汽车将逐步接手这个万亿级别的市场,电动化将成为所有传统车企的必经之路。以德系三兄弟BBA为例,奔驰、宝马、奥迪都选择了“all in”电动化,到2022年,奔驰的全部车型都将有电动版,而奥迪和宝马则是将在2025年前分别推出20款和12款电动车型。而这些传统车企的新能源电池供应都离不开LG、松下、三星、宁德时代、日立等全球顶级电池生产商,作为这些生产商的电极材料供应商,负极材料的需求也将继续增长。

不仅如此,新能源汽车只是锂电池的一个应用领域,锂电池在消费电子领域也应用十分广泛。以智能手机为例,2018年国内智能手机出货量为4.7亿部,全球智能手机出货量为14.7亿部,同比增长9.3%和2.1%,虽然已是存量市场的智能手机产业增幅并不大,但同样会给上游带来收益增长。而接下来,由5G等新型信息技术带来的“换机潮”将再次带动锂电池行业的发展。


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