鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:205次 | 2024年07月29日
鋰離子電池行業(yè)負(fù)極材料可多重選擇
目前負(fù)極材料的市場大部分為天然石墨和人造石墨混搭使用,既能新增電池容量,又能新增循環(huán)次數(shù)。一位在鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域多年的從業(yè)人員表示。據(jù)了解,負(fù)極材料最初商業(yè)化的只有MCMB(中間相碳微球),接著人造石墨開始大量應(yīng)用,彼時(shí)天然石墨也有,但很多廠商應(yīng)用得并不好。隨著電池工藝和電解液技術(shù)的不斷進(jìn)步,天然石墨以其較低的價(jià)格越來越多地應(yīng)用在各類鋰離子電池中。
在商業(yè)應(yīng)用中,石墨類碳材料技術(shù)較為成熟,市場價(jià)格也比較穩(wěn)定,因鋰離子動(dòng)力鋰離子電池對能力密度、功率密度,以及安全性能等要求不斷提升,高容量、高安全、穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉的負(fù)極材料成為研究討論的熱點(diǎn)。
上海杉杉科技有限公司研發(fā)總監(jiān)喬永民指出,動(dòng)力鋰離子電池的負(fù)極材料還未形成自己的體系,廠家也有不同的選擇。
人造與天然石墨混搭
國內(nèi)最先應(yīng)用的是人造石墨,這幾年反過來開始用天然石墨了,目前國內(nèi)天然石墨的出貨量還是非常高的。深圳貝特瑞先進(jìn)材料事業(yè)部總監(jiān)王政表示。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
他認(rèn)為,人造石墨的循環(huán)性能相對會(huì)好一些,但是天然石墨做好了,循環(huán)性能也不會(huì)差,貝特瑞以出口為主,三星用貝特瑞的天然石墨,性價(jià)比就非常高,關(guān)鍵在于與電解液的匹配。
一般來講,天然石墨容量高、壓實(shí)高、加工性能好、成本低,安全性差、循環(huán)性能差、對電解液的選擇較挑剔,但由于可以使正極容量發(fā)揮提高,相對成本還會(huì)下降,因此普遍用做小電池和手機(jī)電池。人造石墨克容量發(fā)揮較低、壓實(shí)低、加工性能難以把握、成本高,循環(huán)和倍率性能好、對電解液的選擇不挑剔,一般用做大容量電池和倍率電池。
記者了解到,由于現(xiàn)在大多廠商越來越追求高能量密度,對負(fù)極材料能使用的壓實(shí)密度要求也越來越高,但純天然石墨因其循環(huán)膨脹較大,電解液消耗多,高壓實(shí)下吸液性能較差,倍率性能較差,所以真正能夠應(yīng)用到高容量體系的不多。
有關(guān)天然石墨產(chǎn)品的穩(wěn)定性和循環(huán)壽命,考驗(yàn)的是每個(gè)廠的生產(chǎn)加工流程和工藝、技術(shù)的控制,一位負(fù)極材料技術(shù)研發(fā)人員告訴記者,日本之所以用天然石墨也能將電池容量和性能做得很好,是因?yàn)樗麄儗鴥?nèi)廠商所供應(yīng)的石墨粉買回去,自己還會(huì)進(jìn)一步加工處理,之后再使用或輾轉(zhuǎn)高價(jià)賣回國內(nèi)市場,而國內(nèi)目前的技術(shù)水平還用不好天然石墨。
同時(shí),他指出,正因?yàn)閲鴥?nèi)電池公司技術(shù)還有所欠缺,所以目前國內(nèi)市場以天然和人造石墨混用為主,降低成本的同時(shí)也降低了電池的制造難度。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
現(xiàn)在很多手機(jī)電池廠商,為了彌補(bǔ)天然石墨的缺點(diǎn),按一定比例摻雜人造石墨,如鋁殼電池用高端天然石墨摻混少量低端人造石墨,對提高循環(huán)和降低成本效果就不錯(cuò)。青島一負(fù)極材料廠的業(yè)務(wù)經(jīng)理徐小姐指出,隨著客戶對各項(xiàng)性能要求的提高,高端人造石墨在手機(jī)電池將得到廣泛應(yīng)用。
長沙星城副總經(jīng)理黃越華也表示,目前國內(nèi)市場以人造石墨居多,天然石墨原材料受限,制作工藝簡單,克容量最高只能做到370mAh/g,人造石墨目前可做到400mAh/g以上。
他認(rèn)為,人造石墨這兩年的使用會(huì)越來越超過天然石墨。
高倍率負(fù)極材料的選擇
隨著這幾年動(dòng)力鋰離子電池的發(fā)展,以及人們有關(guān)快充和大倍率充電性能的追求,高倍率的電極材料日益受到重視。
貝特瑞的天然石墨重要是用在消費(fèi)類電池,長沙星城的人造石墨則重要針對動(dòng)力鋰離子電池市場,2011年公司動(dòng)力類負(fù)極材料占比40%。黃越華表示,天然石墨受限于原材料,人造石墨的原材料來源更廣泛。
對此,王政認(rèn)為,人造石墨的原材料重要是石油焦,來源不穩(wěn)定,因此批次的穩(wěn)定性很差。天然石墨的原材料因?yàn)閬碓从谑V,一致性非常好。
日本重要用的也是天然石墨,貝特瑞在國內(nèi)整個(gè)負(fù)極材料市場占比30%左右,大部分就是天然石墨。
人造石墨雖在國內(nèi)應(yīng)用較早,但是更核心的技術(shù)仍為日本廠商所壟斷。從長遠(yuǎn)看,我認(rèn)為天然石墨是個(gè)趨勢。一位負(fù)極材料技術(shù)人員告訴記者。
他表示,日本已用天然石墨做動(dòng)力鋰離子電池,就是在天然石墨表面包覆一層導(dǎo)電炭黑,以解決其吸液性問題和晶面取向問題,但是容量和首次效率會(huì)略受影響。國內(nèi)也有人在天然石墨表面包覆硬炭的,但不是很均勻,且批次穩(wěn)定性不好,制約了推廣。
此外,安全性、循環(huán)性、大倍率充放電性能好的鈦酸鋰,也成為動(dòng)力鋰離子電池負(fù)極材料的最佳選擇之一。喬永民認(rèn)為,鈦酸鋰在混合動(dòng)力汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域有一定的需求空間。但因電壓平臺太高,脹氣等問題難以解決,國內(nèi)廠商技術(shù)不足,且價(jià)格較貴,目前還無法批量使用。從成本上講,軟碳和天然石墨可能會(huì)是未來應(yīng)用的趨勢,現(xiàn)實(shí)是因?yàn)楦邷匦阅茈y以解決,使軟碳和硬碳目前實(shí)用化仍比較困難。
有業(yè)內(nèi)人士表示,軟碳單獨(dú)使用沒有優(yōu)勢,與石墨摻雜使用應(yīng)該可以彌補(bǔ)缺點(diǎn),可用于動(dòng)力鋰離子電池或儲(chǔ)能領(lǐng)域,比如日本的軟碳基本都和人造石墨摻雜使用,目前正在推廣中。
受新能源概念影響,鋰電行業(yè)投資愈演愈熱,日本負(fù)極材料巨頭在華建廠使競爭進(jìn)一步加劇。持有長沙星城40%股份的當(dāng)升科技(300073.SZ)披露,長沙星城今年一季度業(yè)績情況并不理想。
黃越華表示,2011年經(jīng)濟(jì)環(huán)境不好,公司營收2000萬,近一兩個(gè)月稍微好轉(zhuǎn),這幾年負(fù)極材料的小公司也越來越多了。
有關(guān)日本負(fù)極材料巨頭在華建廠對國內(nèi)負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)造成的沖擊,王政則認(rèn)為,這對貝特瑞來講不是個(gè)壞事情,畢竟貝特瑞有產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢在。在他看來,負(fù)極材料的競爭還是要看大家的技術(shù),只要有技術(shù)優(yōu)勢,自然是有信心面對競爭的。