鋰離子電池的負(fù)極是由負(fù)極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)干燥、滾壓而成。

 

        負(fù)極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素之一，把握著動力電池安全性命脈。目前商業(yè)化鋰離子電池采用的負(fù)極材料主要包括：①石墨類碳材料，分為天然石墨、人造石墨；②無序碳材料，包括硬碳、軟碳等；③鈦酸鋰材料；④硅基材料，主要分為碳包覆氧化亞硅復(fù)合材料、納米硅碳復(fù)合材料、無定形硅合金。

 

        根據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2017年，中國鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)量14.6萬噸，相比去年增長23.7%。此外，中國負(fù)極市場產(chǎn)值同比增長28.5%，達(dá)83億元，增速高于同期產(chǎn)量增速，其主要原因是針狀焦價格上漲和石墨化加工費(fèi)用上調(diào)。

 

        在鋰離子電池負(fù)極材料中，除石墨化中間相碳微球(MCMB)、無定形碳、硅或錫類占據(jù)小部分市場份額外，天然石墨和人造石墨占據(jù)著90%以上的負(fù)極材料市場份額。天然石墨具有儲量較大、成本低、配套生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備成熟、安全無毒等優(yōu)點(diǎn)，其初始庫倫效率低、倍率性能不好等缺點(diǎn)可以通過顆粒球形化、表面包覆技術(shù)來解決，基本能夠滿足消費(fèi)類電子對小型電池性能的要求。人造石墨與天然石墨相比除具有相似優(yōu)點(diǎn)外，其石墨晶粒較小，石墨化程度稍低，結(jié)晶取向度偏小，所以在倍率性能以及體積膨脹、防止電極反彈方面優(yōu)于天然石墨。

 

        2017年，人造石墨出貨量增長強(qiáng)勢，達(dá)到10.2萬噸，同比增長30%，在所有負(fù)極材料出貨量占比近70%，其次為天然石墨，占比25%。其主要原因是新能源汽車動力電池負(fù)極材料使用人造石墨占比高達(dá)90%以上，因此大幅拉動其需求量；此外，高端數(shù)碼產(chǎn)品占比不斷提高，對于鋰電池大倍率充放電、循環(huán)性能、安全性能方面的要求逐步提高，因此市場使用人造石墨替代天然石墨。

 

        石墨類負(fù)極材料獨(dú)占鰲頭的同時，鈦酸鋰材料和硅基材料等新材料也在不斷發(fā)展，被認(rèn)為是未來鋰離子電池負(fù)極材料發(fā)展的重要方向。國內(nèi)近年來開發(fā)的硅基材料基本能達(dá)到高比容量、高功率特性和長循環(huán)壽命的要求，但產(chǎn)業(yè)化還須突破工藝、成本和環(huán)境方面的制約。

 

        鋰電負(fù)極材料市場概況

 

        全球來看，負(fù)極材料行業(yè)主要集中在日本與中國，兩國的全球市場占有率合計達(dá)到95%以上，具有集中程度高，產(chǎn)品替代風(fēng)險小的特點(diǎn)。日本的日立化成和中國的貝特瑞為兩國龍頭企業(yè)，兩家企業(yè)全球市場占有率接近50%(2015年)。貝特瑞客戶群體包括三星、LG、松下、比亞迪、天津力神、合肥國軒、光宇電源等眾多國內(nèi)外知名企業(yè)，產(chǎn)品也應(yīng)用于電子產(chǎn)品與動力電池等多系列產(chǎn)品。隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場增速放緩，天然石墨和人造石墨市場規(guī)模增長將會逐步放緩，但是其中高倍率和高容量產(chǎn)品的比重將會逐步提升。

 

        此外，鋰離子電池負(fù)極材料呈現(xiàn)多樣性，硅-碳(Si-C)復(fù)合材料成為新趨勢。隨著技術(shù)進(jìn)步，目前鋰離子電池負(fù)極材料已經(jīng)從單一人造石墨發(fā)展到天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主，軟碳、硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負(fù)極材料共存的局面。天然石墨負(fù)極材料技術(shù)進(jìn)步較大，可逆容量達(dá)360mAh/g以上，并在消費(fèi)型鋰離子電池中獲得廣泛應(yīng)用。預(yù)計在未來小型電池中，高容量電池仍將以天然石墨為主；人造石墨負(fù)極材料當(dāng)前應(yīng)用非常廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是長壽命，而缺點(diǎn)是容量相對較低，目前人造石墨技術(shù)改進(jìn)使得人造石墨可逆容量達(dá)350mAh/g。人造石墨與天然石墨復(fù)合作為鋰離子電池負(fù)極材料也已被許多電池廠家所認(rèn)可。在消費(fèi)類電子產(chǎn)品方面，需要提高電池能量密度，以硅-碳(Si-C)復(fù)合材料為代表的新型高容量負(fù)極材料是未來發(fā)展趨勢，在動力電池方面，鈦酸鋰材料是新發(fā)展方向。目前，鈦酸鋰、硅基材料等非碳材料年出貨量占比不到1%(2016年)，隨著制作工藝及改性處理工藝的不斷發(fā)展，這些具有更大潛力的非碳負(fù)極材料將會逐步得到更為廣泛的應(yīng)用。

 

        國內(nèi)主要負(fù)極材料供應(yīng)商

 

        2018年上半年，面對激烈的市場競爭、上游原材料價格大幅波動以及下游電芯行業(yè)的優(yōu)勝劣汰，杉杉股份(600884)鋰電池材料業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)營業(yè)績的穩(wěn)健增長。根據(jù)2018年上半年半年報顯示，杉杉股份主營業(yè)務(wù)收入33.48億元，同比增長15%。其中，負(fù)極材料銷售量14650噸，營收7.76億元，同比增長11.56%。

 

        近年來，杉杉股份致力于打造正負(fù)極材料巨無霸，其在負(fù)極材料業(yè)務(wù)也不斷加碼。2017年8月，杉杉股份下屬控股子公司寧波杉杉新材料科技有限公司擬投資38.07億元，在包頭投資建設(shè)負(fù)極一體化基地項目。該項目規(guī)劃建設(shè)年產(chǎn)10萬噸鋰離子電池負(fù)極材料一體化基地，涵蓋從原材料加工、生料加工、石墨化、碳化到成品加工，集五大工序于一體的負(fù)極材料生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)以低成本為絕對核心競爭力的大宗動力電池和儲能電池負(fù)極材料產(chǎn)品。同年10月，杉杉股份控股子公司甬源投資以自籌資金9.3億元對寧波杉杉新材料進(jìn)行增資，以提升其盈利能力，其中，寧波杉杉新材料為公司負(fù)極材料業(yè)務(wù)主要經(jīng)營平臺。

 

        區(qū)別于杉杉股份成為全球鋰電池正負(fù)極材料巨無霸的雄心壯志，貝特瑞(835185)扎根于鋰電材料行業(yè)18年，在2006年已是國內(nèi)負(fù)極材料最大供應(yīng)商，2010年負(fù)極材料出貨量超過日本，成為世界第一。2017年，公司的硅碳負(fù)極材料實(shí)現(xiàn)了中國出口的“零突破”。目前，公司構(gòu)建了從礦石到成品的負(fù)極材料完整產(chǎn)業(yè)鏈，全球負(fù)極材料市場占有率達(dá)到25%，是鋰離子電池負(fù)極材料國家標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位。

 

        公司負(fù)極材料產(chǎn)品具備國際領(lǐng)先水平，運(yùn)用獨(dú)特整形分級、機(jī)械改性(利用機(jī)械能誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，誘導(dǎo)材料組織、結(jié)構(gòu)、性能變化)、熱化學(xué)提純技術(shù)，將普通鱗片石墨加工成球形石墨，純度提高到99.95%以上，最高可達(dá)99.9995%，并通過機(jī)械融合、化學(xué)改性(通過化學(xué)反應(yīng)改變聚合物的物理、化學(xué)性質(zhì))等先進(jìn)表面改性技術(shù)，研制、生產(chǎn)高端負(fù)極材料，其首次放電容量達(dá)360mAh/g，首次效率大于95%(電池在首次充放電過程中，負(fù)極會消耗一部分來自正極的鋰離子，電池實(shí)際容量比理論容量相應(yīng)減少)，壓實(shí)比達(dá)1.7g/cm3，循環(huán)500次容量保持在88%以上。

 

        伴隨著2017年以來針狀焦價格上漲，掌握其鋰電池原材料企業(yè)也對有意進(jìn)軍負(fù)極材料行業(yè)。2017年8月，方大炭素(600516)發(fā)布公告稱，公司擬新增鋰電池負(fù)極材料的研制，以將產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步向下游延伸。據(jù)悉，方大炭素?fù)碛嗅槧罱巩a(chǎn)能6萬噸，若發(fā)展負(fù)極材料業(yè)務(wù)，在原材料環(huán)節(jié)將有顯著優(yōu)勢。

 

        另一個進(jìn)入負(fù)極材料的上市公司為硅寶科技(300019)，該公司主營業(yè)務(wù)為有機(jī)硅密封膠，2017年12月26日，硅寶科技公告稱，由硅寶科技牽頭承擔(dān)成都市科學(xué)技術(shù)局“產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同創(chuàng)新項目”中的“高安全、高比能動力鋰離子電池關(guān)鍵材料”項目獲批立項。該項目針對新能源汽車用動力鋰離子電池的重要應(yīng)用需求，解決安全性差和比能量低兩個重大難題，本項目研發(fā)的鋰電池負(fù)極所用的材料就是硅碳負(fù)極材料，該項目的其中一個目標(biāo)就是將其產(chǎn)業(yè)化。

 

        目前來看，從負(fù)極材料企業(yè)產(chǎn)能加碼以及新玩家的不斷加入來看，產(chǎn)業(yè)資本對于負(fù)極材料市場仍寄予厚望，在高價原料的支撐下，以及對動力電池市場產(chǎn)量爆發(fā)的預(yù)期下，負(fù)極材料產(chǎn)量會有一個明顯的增長，但其價格很難出現(xiàn)較大幅下跌。

 

        小結(jié)

 

        隨著消費(fèi)電子類產(chǎn)品更新?lián)Q代、新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展、智能電網(wǎng)的迅速推廣以及其它技術(shù)領(lǐng)域?qū)τ诟咝阅茈姵氐耐�盛需求，鋰電池行業(yè)還將持續(xù)高速發(fā)展。這為鋰離子電池負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了很大的機(jī)遇，但同時也提出更高的要求。

 

        目前，人造石墨與改性天然石墨負(fù)極材料還可以繼續(xù)在新興領(lǐng)域獲得應(yīng)用，但性能提升的幅度不大，技術(shù)成熟度很高，生產(chǎn)企業(yè)較多，利潤率較低。在電化學(xué)性能方面，其它負(fù)極材料還存在著不同程度的不足，例如硅基材料首周效率、循環(huán)性能等仍有待提高，體積膨脹問題也需要解決。同時，新材料的產(chǎn)業(yè)化程度和配套技術(shù)成熟度與石墨類碳材料相比還有一定距離。在未來幾年，整個鋰離子電池負(fù)極材料的市場需求量將繼續(xù)增長，石墨類碳材料仍將獨(dú)占鰲頭。