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锂电池负极材料知识,锂电负极材料市场竞争加剧

来源:小鱼儿玄机2站  日期:2019-08-05 10:14  浏览量:

  锂电池负极材料知识,锂电负极材料市场竞争加剧。负极材料是锂离子电池储存锂的主体,使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。负极材料作为锂电池四大组成材料之一,在提高电池的容量以及循环性能方面起到了重要作用,处于锂电池产业中游的核心环节。负极是电池放电时流出电子的一极,负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等,负极材料的性能也直接影响锂电池的性能。存能小编将带你了解锂电池负极材料的相关知识,介绍锂电负极材料市场竞争情况。

锂电池.jpg

  锂电池负极材料种类

  ●碳负极材料

  其已经实际用于锂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。其中碳材料主要使用纳米碳管和石墨烯。近年来,石墨烯材料受到科学家最热门研究材料之一。

  ●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。

  ●硅基负极材料

  为了改善硅基负极材料的循环稳定性,通常将硅材料纳米化,主要研究方向有:硅纳米颗粒、硅纳米线、硅薄膜和3D多空硅等。

  ●钛酸锂负极材料

  此材料不但具有安全性能非常高,而且不形成SEI膜,因而不会因为化成而降低电池容量循环性能很好。

  ●纳米氧化钨

  紫色氧化钨具有非常高的化学活性,可此增强电子传导性。由于该材料内阻小,而且具备优异的Li离子扩散性,采用紫色氧化钨作为电池负极可以实现大电流的充放电。目前已有不少锂电公司已经开始使用纳米氧化钨添加在以前传统的石墨,锡氧化物,纳米碳管里面,极大地提高锂电池的充放电量和充放电次数。

  锂电池负极材料除了有以上这几种材料外,还有一些未商业化氮化物等材料。

  锂电池对负极材料的要求

  负极材料作为锂电池的核心部件,在应用时通常需要满足以下条件:

  ①嵌锂电位低且平稳,以保证较高的输出电压;

  ②允许较多的锂离子可逆脱嵌,比容量较高;

  ③在充放电过程中结构相对稳定,具有较长的循环寿命;

  ④较高的电子电导率、离子电导率和低的电荷转移电阻,以保证较小的电压极化和良好的倍率性能;

  ⑤能够与电解液形成稳定的固体电解质膜,保证较高的库仑效率;

  ⑥制备工艺简单,易于产业化,价格便宜;

  ⑦环境友好,在材料的生产和实际使用过程中不会对环境造成严重污染;

  ⑧资源丰富等。

  锂电负极材料市场竞争加剧

  全球来看,目前锂电池负极材料生产企业主要在中国和日本,中国的优势是石墨资源,日本优势是技术。负极材料产品市场呈现出明显的寡头垄断格局。

  大能量密度的非碳负极材料是目前负极材料的研究方向。碳材料当中,石墨类碳材料目前被研究得比较透彻,应用范围最广。目前市面上绝大多数锂电池都是采用石墨类的碳材料作为负极材料。但是,碳材料的局限性也是明显的:比容量与一些非碳材料相比较低,并且还存在首次充放电效率低,有机溶剂共嵌入等问题。所以人们在开放碳材料的同时也在积极研究非碳材料作为负极材料,如硅基负极材料、钛基复合材料等。

  未来三年,我国动力电池企业竞争格局将发生较大变化,且动力电池对负极材料的需求量远大于3C数码电池,人造石墨的应用比例会越来越高。受广大应用前景吸引,2017年多家负极材料企业加大产能扩产,且有一批新进入企业进入。高工产研锂电研究所(GGII)认为未来三年,负极材料市场竞争将进一步加剧,低端重复产能将被淘汰,拥有核心技术和优势客户渠道的企业才能获得长足的发展,市场集中度将有所提高。

  总之,在未来几年内,整个锂离子电池负极材料的市场需求量将继续保持持续增长的趋势。而从负极材料的种类上来看,整个负极材料市场将仍然以天然石墨和人造石墨为主体。随着整个市场对高容量、高功率负极材料需求的逐步提升以及新一代负极材料(如硅基材料等)制备工艺的逐渐成熟,市场重心也会逐步向新一代负极材料偏移。

  近年来,在国家的大力支持下,锂电池行业发展势头良好,负极材料迎来了前所未有的机遇。由于新能源行业对锂电池能量密度的要求越来越高,石墨和钛酸锂材料的性能正在不断地优化。与此同时,下一代锂电池负极材料——硅,也正在逐步开始商业化。因此,需要对原有的负极标准进行升级,甚至是编制新的标准,从而促进我国锂电池行业的健康和可持续发展。

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