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針狀焦石墨方向
針狀焦石墨方向

熱門關鍵詞:針狀焦  油漿  石墨電極  等靜壓石墨 

石墨負極材料的發展方向

DATE:2018-07-18

  負極材料生產過程主要包括頭次加工、石墨化外協加工和二次加工環節,其中頭次加工包括原材料粗碎、粉碎、改性、整形等環節。頭次加工得到的半成品通威委外加工進行石墨化;石墨化外協加工完成后,再進行二次加工,包括成品混批、篩分除磁等環節。部分產品需要進行碳化處理。

針狀焦

  人造石墨負極材料可分為高、中、低端三類,其原材料主要是焦類、瀝青。低端人造石墨負極以石油焦為原材料,中、高端人造石墨負極的原材料是針狀焦。人造石墨負極材料漲價前,低端產品中約10%的成本為石油焦,中高端產品中約25%的成本是針狀焦,瀝青占比約為5%,石墨化成本約占到60%,部分公司需要使用石墨,約占比5%,原材料在成本中占比相對較低。從量上而言,每噸低端人造石墨負極材料需要的石油焦大約為1-2噸,中高端人造石墨產品的針狀焦約需要0.5-1噸,瀝青約0.05噸。

  2017年,由于供給側改革力度加大,煉鋼質量要求提高,市場逐步使用電弧爐替代中頻爐,使得電弧爐生產用料石墨電極需求猛增,而前期市場低迷,國內石墨電極產能萎縮,無法滿足快速增長的需求,供需失衡推動石墨電極價格一路上漲,同時帶動上游針狀焦、石油焦、煅燒焦等原料跟漲。由于補貼退坡和政策規劃,電池企業降成本意愿強烈,因此雖受到上游漲價推動,負極廠商漲價幅度明顯受限。另外考慮到技術、資金、環保成本等問題,負極材料廠商的石墨化環節一般采取代工方式,其代工成本占到整個采購成本的60%左右。2017 年以來,除原材料漲價外,負極廠商同時面臨石墨化代工緊張的局面。2017年我國鋰電池負極材料總產能高達37萬噸,而總體產量只有18.5萬噸,負極材料行業的平均產能利用率僅為50%左右。出于壓縮成本和緩解石墨化緊張的原因,主流負極廠商紛紛自行投產建設石墨化廠,或并購現有石墨化廠。

  負極材料企業石墨產能及擴張計劃

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  新能源汽車的發展對動力電池的比能量不斷提出更高的要求,工信部等四部委發布的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》中提出,到2020年,新型鋰離子動力電池單體比能量超300Wh/kg,系統比能量達260Wh/kg;到2025年,單體比能量達500Wh/kg。傳統石墨很難達到這一要求,而硅碳復合材料的超高理論能量密度可以顯著提升單體比容量,有望成為未來主流負極材料。

  硅與碳的相似化學性質為其結合提供了理論依據,但不同的結合方式也對復合材料的性能起著重大影響。硅碳復合材料主要分為三種結構:包覆型、嵌入性、摻雜型。包覆型的表面碳層主要為無定型碳,嵌入型碳基質主要為無定型碳、石墨和石墨烯等,目前摻雜型硅碳復合材料為研究熱點。

  國外企業已經實現硅碳負極材料量產,松下2013年量產的NCR18650C型號電池即采用硅碳負極材料,特斯拉推出的Model 3成功應用硅碳負極材料,實現300Wh/kg比能量,更加明確了硅碳負極的未來地位。國內部分企業也已實現了碳硅復合材料的小規模量產,惠州貝特瑞已經具備1000噸/年的產能,且還有1000噸產能在建,江西正拓也已經具備了4000噸/年的量產產能。

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