石墨負極密集投產(chǎn) 硅碳助力突破300Wh/kg比能量
受益于全球汽車(chē)電動(dòng)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，鋰電負極材料需求呈現高速增長(cháng)態(tài)勢。此前有業(yè)內機構預測，2020年全球動(dòng)力電池負極材料需求量約28萬(wàn)噸；到2025年僅中國動(dòng)力電池需求量就將達到310GWh，相應負極材料需求量將達26萬(wàn)噸，市場(chǎng)空間十分巨大。
石墨負極投產(chǎn)加速
浦項化學(xué)近日表示，電動(dòng)汽車(chē)二次電池市場(chǎng)預計將從2020年的194GWh增長(cháng)到2023年的366GWh。因此，對人造石墨負極材料的需求也將劇增，有必要擴充生產(chǎn)能力。浦項化學(xué)計劃以2023年的產(chǎn)量為基礎，擴增天然石墨負極材料10.5萬(wàn)噸、1.6萬(wàn)噸人造石墨以及9萬(wàn)噸的正負極材料，提高全球市場(chǎng)份額。
據韓國媒體報道，浦項化學(xué)決定投資2177億韓元（約合1.8億美元）建立新的人造石墨負極材料工廠(chǎng)。新的材料工廠(chǎng)位于韓國浦項市的藍谷國家工業(yè)園區，預計年產(chǎn)1.6萬(wàn)噸，可供應約36萬(wàn)輛50kWh電動(dòng)汽車(chē)。該工廠(chǎng)建設于今年動(dòng)工，計劃將于2023年完工。
據悉，負極材料是鋰電池充電時(shí)儲存鋰的主體，占到鋰電池成本的10%-15%左右。目前，石墨類(lèi)材料是鋰電池負極材料的主流，可分為天然石墨和人造石墨。由于原材料和工藝特性，人造石墨負極材料的內部結構比天然石墨產(chǎn)品更穩定。另外，其壽命長(cháng)并且有利于快速充電。從全球范圍來(lái)看，日本和中國企業(yè)一直主導著(zhù)人造石墨負極材料市場(chǎng)。
今年以來(lái)，中國材料企業(yè)也是動(dòng)作不斷。3月底，璞泰來(lái)計劃在內蒙古烏蘭察布市建設“年產(chǎn)5萬(wàn)噸鋰離子電池負極材料石墨化項目”，該項目總投資12.81億元，建設周期兩年。璞泰來(lái)表示，該項目將可實(shí)現公司負極材料加工生產(chǎn)工序全覆蓋，生產(chǎn)一體化，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力。
在此之前，中科電氣表示，公司初步預計到2020年年底將形成4-5萬(wàn)噸負極材料產(chǎn)能。同時(shí)，目前公司在貴州格瑞特建成1萬(wàn)噸石墨化產(chǎn)能，正在進(jìn)行新增1萬(wàn)噸石墨化產(chǎn)能建設，爭取在2020年上半年投產(chǎn)，參股公司集能新材料新增1萬(wàn)噸石墨化產(chǎn)能主體設施建設基本完成。此外，湖南宸宇富基新能源科技有限公司“年產(chǎn)2萬(wàn)噸鋰離子電池負極材料項目”第一期工程于今年年初竣工投產(chǎn)。
動(dòng)力電池應用分會(huì )研究部統計數據顯示，2019年我國新能源汽車(chē)動(dòng)力電池裝機量約62.2GWh，同比增長(cháng)9.3%。動(dòng)力電池市場(chǎng)增長(cháng)帶動(dòng)上游材料需求增加，2019年國內鋰電池負極材料的產(chǎn)量約25萬(wàn)噸，其中人造石墨市場(chǎng)占比估計在75%以上。未來(lái)隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，市場(chǎng)規模還將大幅擴大。
從市場(chǎng)格局來(lái)看，開(kāi)源證券研報指出，國內負極材料行業(yè)集中度較高，呈現“三大五小”的競爭格局，“三大”分別指貝特瑞、杉杉股份和紫宸科技，“五小”分別指凱金能源、正拓能源、深圳斯諾、湖南星城、翔豐華。負極材料市場(chǎng)競爭格局將聚焦于各龍頭之間競爭，低端產(chǎn)能將被逐步出清，擁有核心技術(shù)和優(yōu)勢客戶(hù)渠道的企業(yè)將會(huì )獲得更多市場(chǎng)份額，市場(chǎng)集中度將進(jìn)一步提升。
硅碳助力能量密度大提高
隨著(zhù)鋰電池技術(shù)的發(fā)展，負極材料產(chǎn)品升級是必然趨勢，石墨負極體系向硅基負極體系升級是主要方向。在多種新型負極材料中，硅具有超高的理論比容量（4200mAh/g，高出傳統石墨材料10倍）和較低的脫鋰電位，且由于其電壓平臺與石墨相比較高，在充電時(shí)更難引起表面鋰離子析出，電池綜合安全性能更為出色，是替換鋰離子電池碳基負極最為實(shí)際的選擇。
據了解，硅碳負極材料的比容量可以達到天然石墨電極、人工石墨電極的數倍，其在鋰電池中應用將大幅提升能量密度上限。這一新型材料已經(jīng)被全球新能源汽車(chē)明星特斯拉所應用，其車(chē)型Model 3的動(dòng)力電池中就使用了硅碳負極材料。
目前，國內不少材料企業(yè)都在積極布局硅碳負極，貝特瑞、杉杉股份、江西紫宸、深圳斯諾、中科電氣、江西正拓、創(chuàng )亞動(dòng)力、大連麗昌等都在積極推進(jìn)硅碳負極的產(chǎn)業(yè)化。其中，杉杉股份的高容量硅合金負極材料已產(chǎn)業(yè)化，可滿(mǎn)足新能源乘用車(chē) 300wh/kg 性能要求，并已對 CATL 供貨。
除了CATL，目前國內的力神電池、國軒高科、比亞迪、比克動(dòng)力、萬(wàn)向A123、微宏動(dòng)力等涉電池類(lèi)企業(yè)正在加快硅碳負極體系的研發(fā)和試生產(chǎn)。高鎳三元+硅碳復合材料一直被認為是黃金搭配。目前，國軒高科和力神電池研發(fā)的高鎳三元電芯，負極采用硅碳材料，能量密度可達300Wh／kg。
不難斷定，隨著(zhù)硅碳負極制備工藝及電池廠(chǎng)商對于高鎳體系掌握的技術(shù)逐步成熟，硅碳負極未來(lái)將迎來(lái)較為廣闊的市場(chǎng)。
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