[调研报告]锂离子电池负极材料市场分析

锂离子电池负极材料市场分析1、碳负极材料碳负极锂离子电池在安全和循环寿命方面显示出较好的性能，并且碳材料价廉、无毒， 目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。众所周知，碳材料种类繁多，目前研究得较多且较为成功的碳负极材料有石墨、乙炔黑、微珠碳、石油焦、碳纤维、裂解聚合物和裂解碳等.在众多的用作碳负极的材料中，天然石墨具有低的嵌入电位，优良的嵌入脱嵌性能，是良好的锂离子电池负极材料。通常锂在碳材料中形成的化合物的理论表达式为 LiC6，按化学计量的理论比容量为 372mAh/g。近年来随着对碳材料研究工作的不断深入，已经发现通过对石墨和各类碳材料进行表面改性和结构调整，或使石墨部分无序化，或在各类碳材料中形成纳米级的孔、洞和通道等结构，锂在其中的嵌入脱嵌不但可以按化学计量 LiC6 进行，而且还可以有非化学计量嵌入脱嵌，其比容量大大增加，由 LiC6 的理论值 372mAh/g 提高到 700mAh/g1000mAh/g，因此而使锂离子电池的比能量大大增加。所以近年来锂离子电池的研究工作重点在碳负极材 料的研究上，且已经取得了许多新的进展。2、非碳负极材料近年来对 LIB 非碳类负极材料的研究也非常广泛。根据其组成通常可分为：锂过渡金属氮化物、过渡金属氧化物和纳米合金材料。锂过渡金属氮化物具有很好的离子导电性、电子导电性和化学稳定性，用作锂离子电池负极材料，其放电电压通常在1.0V 以上。电极的放电比容量、循环性能和充、放电曲线的平稳性因材料的种类不同而存在很大差异。如Li3FeN2 用作 LIB 负极时，放电容量为 150mAh/g、放电电位在 1.3V(vs Li/Li+)附近，充、放电曲线非常平坦，无放电滞后，但容量有明显衰减。Li3-xCoxN 具有 900mAh/g的高放电容量，放电电位在 1.0V 左右，但充、放电曲线不太平稳，有明显的电位滞后和容.量衰减。目前来看，这类材料要达到实际应用，还需要进一步深入研究。SnO/SnO2 用作LIB 负极具有比容量高、放电电位比较低(在 0.40.6V vs Li/Li+附近)的优点。但其首次不可逆容量损失大、容量衰减较快，放电电位曲线不太平稳。SnO/SnO2 因制备方法不同电化学性能有很大不同。如低压化学气相沉积法制备的 SnO2 可逆容量为 500mAh/g 以上，而且循环寿命比较理想，100 次循环以后也没有衰减。在 SnO(SnO2)中引入一些非金属、金属氧化物，如 B、Al、Ge、Ti、Mn、Fe 等并进行热处理，可以得到无定型的复合氧化物称为非晶态锡基复合氧化物(Amorphous Tin-based Composite Oxide 简称为 ATCO)。与锡的氧化物(SnO/SnO2)相比锡基复合氧化物的循环寿命有了很大的提高，但仍然很难 达到产业化标准。纳米负极材料主要是希望利用材料的纳米特性，减少充放电过程中体积膨胀和收缩对结构的影响，从而改进循环性能。实际应用表明：纳米特性的有效利用可改进这些负极材料的循环性能，然而离实际应用还有一段距离。关键原因是纳米粒子随循环的进行而逐渐发生结合，从而又失去了纳米粒子特有的性能,导致结构被破坏，可逆容量发生衰减。此外，纳 米材料的高成本也成为限制其应用的一大障碍。某些金属如 Sn、Si、Al 等金属嵌入锂时，将会形成含锂量很高的锂-金属合金。如 Sn的理论容量为 990mAh/cm3，接近石墨的理论体积比容量的 10 倍。合金负极材料的主要问题首次效率较低与循环稳定性问题，必须解决负极材料在反复充放电过程中的体积效应造成电极结构破坏。单纯的金属材料负极循环性能很差，安全性也不好。采用合金负极与其他 柔性材料复合有望解决这些问题。总之，非碳负极材料具有很高的体积能量密度，越来越引起引起科研工作者兴趣，但是也存在着循环稳定性差，不可逆容量较大，以与材料制备成本较高等缺点，至今未能实现产业化。负极材料的发展趋势是以提高容量和循环稳定性为目标，通过各种方法将碳材料与各种高容量非碳负极材料复合以研究开发新型可适用的高容量、非碳复合负极材料。.3 、产业化现状在锂离子电池负极材料中，石墨类碳负极材料以其来源广泛，价格便宜，一直是负极材料的主要类型。除石墨化中间相碳微球（MCMB）、低端人造石墨占据小部分市场份额外，改性天然石墨正在取得越来越多的市场占有率。我国拥有丰富的天然石墨矿产资源，在以天然石墨为原料的锂离子负极材料的产业化方面，XX 贝特瑞电池材料 XX 以高新科技促进传统产业的发展，运用独特的整形分级、机械改性和热化学提纯技术，将普通鳞片石墨加工成球形石墨，将纯度提高到 99.95%以上，最高可以达到 99.9995%。并通过机械融合、化学改性等先进的表面改性技术研制、生产出具有国际领先水平的高端负极材料产品，其首次放电容量达 360mAh/g 以上，首次效率大于 95%，压实比达 1.7g/cm3，循环寿命 500次容量保持在 88%以上。产品出口至日本、韩国、美国、加拿大、丹麦、印度等国家，并在国内 40 余家锂电厂家应用。该公司年产 1800 吨天然复合石墨（MSG、AMG、 616、717、818 等）、1200 吨人造石墨负极材料（SAG 系列、NAG 系列、316 系列、317系列）、3000 吨球形石墨（SG）、5000 吨天然微粉石墨和 600 吨锰酸锂正极材料，并正在不断扩大生产规模，同时可以根据客户的需求、工艺、设备以与存在的问题为客户开发客户需要的产品。生产的产品品质稳定、均一，具有很好的电化学性能和卓越加工性能，可调产品的比表面积、振实密度、压实密度、不纯物含量和粒度分布等。主要生产设备和检测仪器均从国外进口，从而形成该公司独特的核心竞争力的一部分。在锂离子电池负极材料行 业贝特瑞已经引领了该行业的发展方向。在锂离子电池负极材料领域，该公司的锂离子电池负极材料的已站在新一代国产化材料应用的前沿，代表着石墨深加工的方向。为确保产品持续领先，不断进行技术创新、产品创新、制度创新、思维理念创新，持续进行新产品开发，新近又推出了超高容量的合金负极材料(可逆容量450mAh/g)、复合石墨 PW 系列、BF 系列、纳米导电材料、锂离子动力电池用多元复合负极材料等产品。据来自全球电池强国日本的权威信息表明：XX 市贝特瑞 电子材料 XX 研发生产的锂电池负极材料目前处于国内第一，世界第四的地位。.锂电池负极材料大体分为以下几种：第一种是碳负极材料：目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人 工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。第二种是锡基负极材料：锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指 各种价态金属锡的氧化物。目前没有商业化产品。第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料，目前也没有商业化产品。 第四种是合金类负极材料：包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合 金和其它合金 ，目前也没有商业化产品。第五种是纳米级负极材料：纳米碳管、纳米合金材料。第六种纳米材料是纳米氧化物材料：目前合肥翔正化学科技 XX 根据 2009 年锂电池新能源行业的市场发展最新动向，诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨，锡氧化物，纳米碳管里面， 极大的提高锂电池的冲放电量和冲放电次数。青岛 65.7 亿投向新材料将建全球最大锂电池基地据悉，随着国家将海洋防腐、新能源汽车等规划为产业发展项目，青岛市今年共投资 65.7亿元建设 32 个新材料和新能源项目，即墨、胶南先后建成大型锂电池生产基地，而刚刚签 约的三菱化学项目将使平度成为全球最大锂电池材料基地。据了解，今年青岛海霸能源 XX 和宏耐新能源两个投资 10 亿元以上的大型企业分别在胶南 、即墨开建，建设生产能力为 10 亿安时的动力锂电池，而近日三菱化学一期投资 2.6亿元的锂电池负极材料项目落户平度香店街道，建成后将成为全球最大的锂电池材料加工厂。市经信委有关人士表示，现在 XX、广州先后推行电动车，这为青岛新能源产业带来契机。“咱们生产的电动车动力电池组能循环使用 2000 次，最短半小时就能充满电，现在已经在电动汽车、电动助力车、摩托车、移动等方面投入使用。”这位负责人介绍，青岛乾运 XX 生产的动力锂电池材料已经出口日本和韩国，累计出口额达 1 亿元。此外，海洋化工研究所研发的船舶、港口防腐涂料以与国内首家年产 10 万吨的合成橡胶生产线已投产。其合成橡胶填补了国内空白，将大量地替代天然橡胶，降低了目前国内轮.胎企业成本 25%以上。据介绍，目前全市新材料项目总投资达到 65.7 亿元，达产后将实 现产值 726.8 亿元。.