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针状焦石墨方向
针状焦石墨方向

热门关键词:针状焦  油浆  石墨电极  等静压石墨 

石墨负极材料的发展方向

DATE:2018-07-18

  负极材料生产过程主要包括头次加工、石墨化外协加工和二次加工环节,其中头次加工包括原材料粗碎、粉碎、改性、整形等环节。头次加工得到的半成品通威委外加工进行石墨化;石墨化外协加工完成后,再进行二次加工,包括成品混批、筛分除磁等环节。部分产品需要进行碳化处理。

针状焦

  人造石墨负极材料可分为高、中、低端三类,其原材料主要是焦类、沥青。低端人造石墨负极以石油焦为原材料,中、高端人造石墨负极的原材料是针状焦。人造石墨负极材料涨价前,低端产品中约10%的成本为石油焦,中高端产品中约25%的成本是针状焦,沥青占比约为5%,石墨化成本约占到60%,部分公司需要使用石墨,约占比5%,原材料在成本中占比相对较低。从量上而言,每吨低端人造石墨负极材料需要的石油焦大约为1-2吨,中高端人造石墨产品的针状焦约需要0.5-1吨,沥青约0.05吨。

  2017年,由于供给侧改革力度加大,炼钢质量要求提高,市场逐步使用电弧炉替代中频炉,使得电弧炉生产用料石墨电极需求猛增,而前期市场低迷,国内石墨电极产能萎缩,无法满足快速增长的需求,供需失衡推动石墨电极价格一路上涨,同时带动上游针状焦、石油焦、煅烧焦等原料跟涨。由于补贴退坡和政策规划,电池企业降成本意愿强烈,因此虽受到上游涨价推动,负极厂商涨价幅度明显受限。另外考虑到技术、资金、环保成本等问题,负极材料厂商的石墨化环节一般采取代工方式,其代工成本占到整个采购成本的60%左右。2017 年以来,除原材料涨价外,负极厂商同时面临石墨化代工紧张的局面。2017年我国锂电池负极材料总产能高达37万吨,而总体产量只有18.5万吨,负极材料行业的平均产能利用率仅为50%左右。出于压缩成本和缓解石墨化紧张的原因,主流负极厂商纷纷自行投产建设石墨化厂,或并购现有石墨化厂。

  负极材料企业石墨产能及扩张计划

针状焦

  新能源汽车的发展对动力电池的比能量不断提出更高的要求,工信部等四部委发布的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》中提出,到2020年,新型锂离子动力电池单体比能量超300Wh/kg,系统比能量达260Wh/kg;到2025年,单体比能量达500Wh/kg。传统石墨很难达到这一要求,而硅碳复合材料的超高理论能量密度可以显著提升单体比容量,有望成为未来主流负极材料。

  硅与碳的相似化学性质为其结合提供了理论依据,但不同的结合方式也对复合材料的性能起着重大影响。硅碳复合材料主要分为三种结构:包覆型、嵌入性、掺杂型。包覆型的表面碳层主要为无定型碳,嵌入型碳基质主要为无定型碳、石墨和石墨烯等,目前掺杂型硅碳复合材料为研究热点。

  国外企业已经实现硅碳负极材料量产,松下2013年量产的NCR18650C型号电池即采用硅碳负极材料,特斯拉推出的Model 3成功应用硅碳负极材料,实现300Wh/kg比能量,更加明确了硅碳负极的未来地位。国内部分企业也已实现了碳硅复合材料的小规模量产,惠州贝特瑞已经具备1000吨/年的产能,且还有1000吨产能在建,江西正拓也已经具备了4000吨/年的量产产能。

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