貝特瑞龐春雷：預計在2030年之前，鋰電池負極材料仍然以石墨和硅為主
【電池中國 11月30日
上海訊】11月28-30日，由武漢逸飛激光股份有限公司總冠名的“第八屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )(CBIS2023)”在上海舉辦。本屆峰會(huì )由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )、電池中國網(wǎng)主辦，動(dòng)力電池應用分會(huì )、東陽(yáng)光、無(wú)錫先導智能裝備股份有限公司等承辦。本屆峰會(huì )主題為“服務(wù)·合作·共贏(yíng)一一擁抱‘新全球化’大時(shí)代”，來(lái)自國內外新能源汽車(chē)、動(dòng)力電池、儲能產(chǎn)業(yè)鏈超1000位代表共話(huà)全球化背景下產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
江蘇英聯(lián)冠名的“重塑全球鋰電供應鏈”專(zhuān)場(chǎng)論壇上，貝特瑞新材料集團股份有限公司產(chǎn)品線(xiàn)總經(jīng)理龐春雷發(fā)表了題為“貝特瑞負極開(kāi)發(fā)進(jìn)展”的主題演講。
以下為演講內容：
大家上午好，我是來(lái)自貝特瑞的龐春雷，我報告的題目是鋰離子電池負極材料開(kāi)發(fā)方向和供應鏈策略，報告分為四個(gè)方面，首先介紹一下貝特瑞的情況，第二個(gè)分析一下負極材料的市場(chǎng)需求，另外介紹一下負極材料的開(kāi)發(fā)進(jìn)展情況，最后是全球化供應鏈策略，這里主要是對IRA法案的一個(gè)分析。
貝特瑞控股股東是中國寶安集團，貝特瑞從2000年成立以來(lái)一直致力于新能源材料的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的應用，公司有三大業(yè)務(wù)板塊，分別為負極材料、正極材料、以石墨烯為代表的先進(jìn)新材料。
貝特瑞發(fā)展至今總資產(chǎn)達到309億元，員工人數在8000人以上，目前貝特瑞全資或者控股的公司有27家，參股的公司有20家，公司的產(chǎn)品在3C電池、儲能電池、動(dòng)力電池、散熱領(lǐng)域均有比較廣泛的應用。
公司正負極材料近幾年有突飛猛進(jìn)的增長(cháng)，銷(xiāo)售量和市場(chǎng)份額有逐步的提升，左邊是2023年上半年中國負極材料市場(chǎng)的占比情況，貝特瑞市場(chǎng)份額占有率是26%，具有明顯的優(yōu)勢，貝特瑞連續10多年在全球市場(chǎng)份額占有率是第一。
正極材料方面我們聚焦于三元材料的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應用，上半年我們的三元材料的市場(chǎng)占有率14.79%，這些優(yōu)異的市場(chǎng)表現源于我們的技術(shù)優(yōu)勢以及我們對創(chuàng )新不斷的追求。
市場(chǎng)分析部分，基于對行業(yè)信息的關(guān)注和搜集的情況，首先介紹一下產(chǎn)業(yè)鏈的背景和趨勢。在中歐美示范效應下，碳中和已成為全球的共同目標，全球各國也紛紛制定了燃油車(chē)的禁售時(shí)間表，有國家最早從2024年開(kāi)始禁售燃油車(chē)。
根據市場(chǎng)的需求，全球新能源汽車(chē)的需求量到2030年有可能會(huì )達到4700萬(wàn)輛以上，全球新能源汽車(chē)滲透率在2030年可能會(huì )超過(guò)20%，甚至會(huì )達到80%的情況，在政策和市場(chǎng)的雙輪驅動(dòng)下，新能源汽車(chē)發(fā)展進(jìn)入快車(chē)道。
根據權威機構的預測，隨著(zhù)全球鋰電池裝機量的持續增長(cháng)，預測到2030年將會(huì )達到6100GWh，占主要的是動(dòng)力電池，可能在3000GWh以上，相應的負極材料需求量也會(huì )達到732萬(wàn)噸，其中動(dòng)力領(lǐng)域占比可能會(huì )超過(guò)60%。
目前負極材料行業(yè)的現狀是處于階段性產(chǎn)能過(guò)剩。2023年，由于終端市場(chǎng)需求預不及預期，負極材料行業(yè)面臨明顯產(chǎn)能過(guò)剩。根據統計，負極材料的有效產(chǎn)能已經(jīng)達到了318萬(wàn)噸，而實(shí)際產(chǎn)能利用率只有53%，其中負極的關(guān)鍵工序石墨化的產(chǎn)能超過(guò)了340萬(wàn)噸，而實(shí)際的需求量大概只有170萬(wàn)噸，產(chǎn)能利用率預計是低于50%的。
在這種情況之下，2023年1-10月份，主要的負極材料包括人造石墨、天然石墨月度均價(jià)均有了大幅的降低。其中低端的人造石墨月度均價(jià)最高下降了33.2%，高端天然石墨價(jià)格也下降了24.6%。隨著(zhù)鋰電池其他零部件的價(jià)格下降，整個(gè)鋰電池的綜合成本得到大幅的降低。但是由于整個(gè)的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩的情況，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節企業(yè)的利潤率也是在持續的下滑。
技術(shù)趨勢方面，鋰離子電池能量密度提升和成本下降是兩個(gè)主要的方向。針對不同的應用領(lǐng)域可能有不同的性能要求的區別，比如動(dòng)力類(lèi)要求快充、儲能類(lèi)要求長(cháng)循環(huán)等等。鋰離子電池性能的提升，主要是以?xún)?yōu)化電池體系為主，尤其是以正負極材料為主的主材。
預計到2030年，鋰電池負極材料仍然是以石墨和硅為主，后續也有望在固態(tài)電池領(lǐng)域規?；瘧?。
為了滿(mǎn)足不同應用領(lǐng)域的需求，新型的電池技術(shù)開(kāi)發(fā)也是非常有必要的。其中，鈉離子以其成本低、環(huán)境友好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)最近也是受到了非常大的關(guān)注，有望大規模應用于儲能領(lǐng)域。鈉離子電池的負極材料目前是以硬炭材料為主流。我們認為鈉離子電池應該是與鋰離子電池共同發(fā)展相互補充的一個(gè)關(guān)系。
固態(tài)電池也是鋰離子電池一個(gè)比較有潛力的發(fā)展方向。固態(tài)電池的負極材料目前用的比較多的主要是石墨、金屬鋰，以及以硅為代表的相關(guān)材料體系。短期內固態(tài)電池比較有應用前景的負極可能是以石墨和硅負極。雖然固態(tài)電池面臨一些問(wèn)題和挑戰，比如界面阻抗大，加工性能差等，短時(shí)間內尚不能應用于市場(chǎng)，但是產(chǎn)業(yè)界對它的期待還是非常的高，抱有很大的期望。
第三部分介紹一下負極材料開(kāi)發(fā)進(jìn)展情況。鋰離子電池能量密度主要是以正負極材料決定的。不同的正極材料比容量差異性要小一些，而負極材料的選擇相對多一些。負極材料主要分為以下四個(gè)部分：嵌入型負極、合金類(lèi)負極、轉化型負極和金屬鋰負極。
嵌入型負極是目前應用的最多，它是鋰離子嵌入石墨層，對材料的結構破壞比較小，因此有比較良好的穩定性，循環(huán)性能比較好，但是它的容量是比較低的，不能滿(mǎn)足進(jìn)一步提升能量密度的需求。
硅負極它的容量是比較高的，但是它的膨脹比較大，所以不能大規模應用，而只能是以添加劑的形式在石墨負極中少量的添加，限制了它的應用。
轉化型負極主要是以一些金屬氧化物，由于它脫鋰的轉化能力比較高，可逆性也比較差，所以沒(méi)有進(jìn)入商業(yè)化應用。
金屬鋰負極=其實(shí)在20世紀已經(jīng)有一些應用，但是由于它的安全性比較低，所以受到了一定的限制，隨著(zhù)固態(tài)電池的技術(shù)進(jìn)步，有望重新進(jìn)入商業(yè)化應用階段。
貝特瑞在負極方向主要是專(zhuān)注于石墨和硅負極。隨著(zhù)我們對新技術(shù)和新工藝的追求，目前已經(jīng)形成了四大類(lèi)的負極材料：人造石墨、天然石墨、硅碳負極和氧化硅負極。
石墨負極根據不同的應用領(lǐng)域，分為高能量密度型、快充型、長(cháng)循環(huán)型以及極致性?xún)r(jià)比的石墨。
硅碳隨著(zhù)我們的技術(shù)發(fā)展，容量逐步提升。從最初的一代的670毫安時(shí)每克到現在的1800到2000毫安時(shí)每克。氧化硅首效逐步的在提升，從最初的77%提升到目前的92%，硬炭材料我們也有推廣的產(chǎn)品。
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步以及應用需求的提升，我們在石墨方向主要聚焦于超長(cháng)循環(huán)的石墨，高倍率石墨和低成本石墨的開(kāi)發(fā)。在硅負極方面進(jìn)一步重點(diǎn)解決低膨脹、低成本以及長(cháng)循環(huán)的問(wèn)題。
同時(shí)也我們也推出一些硅基專(zhuān)用的石墨，更好的發(fā)揮硅和石墨的一個(gè)性能。
性能和成本是石墨負極比較重要的兩個(gè)研發(fā)方向。從2012年到2020年，鋰離子電池的平均成本已經(jīng)下降了82%。作為鋰電池主要負極材料的石墨也需要在保障性能的前提下持續降本，這個(gè)是市場(chǎng)的需求。
因而，我們在保證性能的同時(shí)也進(jìn)行了一系列降本技術(shù)的開(kāi)發(fā)，比如天然石墨，我們開(kāi)發(fā)了一些新型的浮選技術(shù)，從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈角度，從前端的浮選、球形化、提純以及碳化等等都開(kāi)發(fā)了一系列先進(jìn)的技術(shù)，成本得到了大幅的降低;在人造石墨降本方面，我們首先是建立了低成本的原料篩選系統，另外開(kāi)發(fā)了新型的造粒技術(shù)、石墨化技術(shù)以及碳化的技術(shù)。
對硅材料的問(wèn)題大家可能相對比較熟悉一些，因為硅材料它的體積膨脹大，造成不可逆的損失，導電性也比較差，繼而引發(fā)一系列的問(wèn)題，比如結構裂化、SEI膜不穩定、電荷傳導力慢等等，因此限制了它的應用，只能以10%以下的比例來(lái)應用。
針對這些問(wèn)題也有一些改善的思路，包括抑制膨脹、改善循環(huán)、提高首效、優(yōu)化倍率。
抑制方向方面，我們設計一些新型的結構，進(jìn)行一些微納結構的構建，以及硅的非晶化策略，來(lái)降低它的膨脹。
在循環(huán)方面進(jìn)行調控技術(shù)開(kāi)發(fā)，以及碳層結構的設計。另外表面修飾的技術(shù)開(kāi)發(fā)來(lái)來(lái)改善它的循環(huán)。
優(yōu)化倍率方向主要是通過(guò)提升載流子的傳輸效率來(lái)改善。
鈉離子電池主要的優(yōu)勢是成本低、低溫性能和安全性能較好。目前主流的負極材料是硬炭材料。硬炭材料具有存儲量豐富，儲鈉電位低，循環(huán)好等優(yōu)點(diǎn)。隨著(zhù)技術(shù)性能的提升和開(kāi)發(fā)，包括結構的優(yōu)化，電解液的優(yōu)化，以及表面改性等等。目前鈉離子電池的性能也得到了很快的進(jìn)步，到目前為止貝特瑞已經(jīng)開(kāi)發(fā)了5款硬炭材料。鈉離子電池性能的持續提升以及低成本的兌現是后面發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)，包括硬炭材料成本也是需要持續降低。
金屬鋰負極它的優(yōu)點(diǎn)是容量比較高，但是它的反應活性也比較高，會(huì )導致它有比較大的體積膨脹，繼而造成一系列的電池方面的應用困難。近年來(lái)隨著(zhù)研發(fā)人員技術(shù)設計創(chuàng )新，包括電解液設計，負極結構設計，解決了一些問(wèn)題，但還需要進(jìn)一步的持續的開(kāi)發(fā)，貝特瑞在這方面也做了大量的工作。
最后介紹一下供應鏈策略，這個(gè)主要是對針對美國IRA法案的分析。這個(gè)方案出臺是美國歷史上最大的氣侯法案，2022年8月16日正式公布。今年4月17日，法案實(shí)施細則正式適用。它規定了50種關(guān)鍵礦物質(zhì)，明確列舉的有25種，25種里面就包含正負極材料所含有的一些礦物質(zhì)，比如正極的鈷、鋰、錳、鎳以及負極的石墨。負極材料的石墨是明確規定在IRA法案的關(guān)鍵礦物質(zhì)里面的。而且它在2025年將會(huì )適用于FEOC，行業(yè)內的人員都在保持高度的關(guān)注。如果該法案一旦頒布，對整個(gè)全球供應鏈都將會(huì )造成巨大的影響。
以天然石墨為例，要求提取或者加工商必須要回避FEOC，比如天然石墨里面的工序主要包括鱗片石墨的提取，球形化的加工，以及負極活性物質(zhì)的制作，這三個(gè)過(guò)程中就必須要考慮到FEOC，才能滿(mǎn)足IRA法案的要求。硅元素它并沒(méi)有被列為關(guān)鍵礦物質(zhì)，所以對硅的影響相對較小。
貝特瑞也是一直堅持全球戰略，已經(jīng)在美國、日本、韓國以及歐洲設立了分公司，以更好的服務(wù)客戶(hù)。除了中國的生產(chǎn)基地，在IRA法案公布之前，我們就已經(jīng)公布了印尼基地的建設，預計將于2024年底可以進(jìn)行投產(chǎn)。貝特瑞在歐洲和非洲的基地目前也是在規劃中。通過(guò)這種戰略，我們希望能夠積極的應對海外行業(yè)法規，滿(mǎn)足合作伙伴的要求，爭取在全球產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮更大的作用。
謝謝大家!
以上為演講速記，內容未經(jīng)演講者審閱。
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