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背景简述
锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜组成,负极材料是锂离子电池的重要组成部分。负极材料在电池中作为锂离子和电子的载体,起着能量的储存与释放的重要作用,直接影响电池的能量密度、循环寿命、安全性、快充能力等性能,在锂离子电池成本的占比约为 5%-15%。
目前锂电池负极材料主要以人造石墨和天然石墨为主,能量密度更高的硅碳负极具有一定发展潜力。
负极材料上游主要为石油焦、针状焦、沥青或天然石墨矿等产品,下游为各电池厂商,最终应用在新能源汽车、储能、消费电子等领域。
负极材料的主要类型
及现阶段应用情况简述
目前锂离子电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了多种负极材料共存的局面。
负极材料主要分为碳材料和非碳材料两大类。碳材料主要包括人造石墨、天然石墨、中间相炭微球等;非碳材料主要包括钛酸锂、硅基材料等。
不同材料各具优势,各性能指标难以完全兼顾:碳材料中的人造石墨和天然石墨综合性能优异。非碳材料中钛酸锂比容量较差,但其他性能优势明显;硅基材料的理论比容量具备绝对优势,但其他性能仍有待改良。
硅基负极主要分为硅氧和硅碳两种工艺路线。由于硅氧的循环性能和倍率性能更佳,更适合应用于动力电池领域,因此被率先应用在动力电池领域;硅碳负极的克容量较高,首效较高,目前主要应用于消费电子和电动工具等领域。
我国负极材料出货量逐年上升
人造石墨负极占比不断提升
受动力、储能及数码领域快速增长影响,2016-2021 年我国负极材料出货量逐年上升,年均复合增速高达 43.6%。
2021年,受益于下游锂电池市场快速增长(出货量 327GWh,同比增长 129%),我国负极材料出货量为 72 万吨,同比增长 97%。
目前,人造石墨和天然石墨是市场的主流负极材料,出货量占比始终在 90% 以上。石墨类负极的技术及配套工艺更成熟,原料来源广泛,价格便宜,综合性价比方面具备优势。
人造石墨因循环性能、安全性能相对占优,经过多年发展,相关技术和配套工艺已经成熟,成为目前应用最广泛、技术最成熟的负极材料,市场占有率逐年提高,常年占据主导地位。人造石墨的出货量由 2016 年的 7.9 万吨增长至 2021 年的 60.5 万吨,出货量占比由 67% 提升至 84%。
天然石墨受制于体积比能量低、循环性能不理想、吸液性能差、循环膨胀大等性能限制,主要用于 3C 消费电池中,虽负极材料出货量逐年缓慢提升,但出货量占比下降幅度较大,从 2016 年占比 27% 下降至 2021 年的 14%。
化信观点
未来,随着中国新能源汽车双积分制度的落实,动力锂电池在新能源汽车终端的驱动下将保持高增长的趋势。
综合考虑动力、储能、数码领域的应用,预计 2026 年我国锂电负极材料出货量将增长至 272 万吨,2021-2026 年年复合增速约为 30.5%。其中,人造石墨仍将以 31.2% 的高增速稳定增长。
硅基负极材料理论比容量高,是极具应用潜力的负极材料,未来随着负极厂商相关产能释放及硅基材料体积膨胀等问题的解决,其市场渗透率将快速提升,预计 2021-2026 年硅基材料等其他负极材料出货量复合增速将达 38.0%。