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Yan Tai Heng Nuo Chemical Technology Co., Ltd.

最新产品 连续相高能量密度多循环式 硅碳负极材料发展应用 (2019/6/21 17:04:22)

【碳材料.中国】连续相高能量密度多循环式 硅碳负极材料发展应用
华恒公司研发的核心产品:硅碳负极材料

负极材料

负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中,是指起氧化作用的电极,电池反应中写在左边。从物理角度来看,是电路中电子流出的一极。而负极材料,则是指电池中构成负极的原料,目前常见的负极材料有碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料和纳米级负极材料。

石墨和多孔碳因在锂化过程中体积变化相对较小(如石墨的体积膨胀率仅为10.6%)且具有良好的循环稳定性和电导率而成为极具潜力的负极材料.与硅材料相比,碳材料具有与其相似的性质,且它们可以紧密结合,所以碳材料自然地被选为用于分散硅颗粒的衬底材料(即分散载体).通过硅碳复合,锂离子电池可获得更高的比容量、更好的导电性与循环稳定性.

高容量硅碳负极材料

01


负极材料的简介


1.1用途及分类

负极材料是锂电池关键材料

  • 碳材料作为负极材料具有高的比容量、高的循环寿命及性能安全等优点

  • 钛酸锂具有高热稳定性,是一种安全性能高的负极材料,但能量密度低

  • 硅基材料具有高的比容量,被认为是最具有潜力的新一代高容量锂离子电池负极材料

负极材料是锂电池的重要组成部分

负极材料分类

负极材料在锂电池充电过程中主要起储锂作用,其脱嵌锂电压和比容量对电池能量密度影响较大。

     负极材料种类较多,可分类碳材料和非碳材料两大类,前者包括人造石墨、天然石墨等石墨类碳材料以及软碳、硬碳等无定型碳材料,后者包括烯基、硅基等合金型材料。人造石墨及天然石墨为商业化应用主流。

                                                               负极材料分类

石墨烯层间嵌入碳涂层硅纳米颗粒

料为主要的负

1.2性能分析

各类性能对比

?碳材料作为负极材料具有高的比容量,高的循环寿命及安全性等优点;

?钛酸钾具有高热稳定性,是一种安全性能由于的负极材料,但能量密度低

?硅基材料具有极高的比容量,被认为是最具潜力的新一代高容量锂离子电池负极材料

现阶段商业化石墨负极材料已经近其理论比容量(372mAh/g),硅在常温下可与锂合金化,理论比容量高达4200mAh/g,是最具潜力的下ー代锂电池负极材料之一。在现有的硅碳复合体系中,硅颗粒作为活性物质,提供储锂容量;碳颗粒既能绶冲充放电过程中硅负极的体积变化,又能改善硅质材料的导电性,还能避免硅颗粒在充放电循环中发生团聚。硅碳负极由于综合性能优势,成为行业下一阶段应用趋势。

石墨化碳材料为最主要的负极材料

碳材料中的石墨化碳材料为主要的负极材料;

>天然石墨、人造石墨、中间相碳微球有较大规模的产业化应用

天然石墨、人造石墨对比

天然石墨、人造石墨、中间相碳微球有较大规模的产业化应用,其中中间相碳微球有着良好的化学稳定性、高堆积密度、易石墨化、热稳定性好以及优良的导电导热性。

锂电池导电黑孔液

1.3 材料分析

天然石墨

天然石墨是从天然石墨矿石中提纯得到,是成本最低的一种负极材料

>能量密度高,且制作工艺简单,成本较低,在消费电池领域应用广阔;

人造石墨

>人造石墨是易石墨化碳(石油焦、针状焦)经过高温处理后生成的石墨产品

>人造石墨主要应用于大容量的车用动力电池和倍率电池以及中高端电子产品锂电池

中间相碳微球

>有着良好的化学稳定性、高堆积密度、易石墨化、热稳定性好以及优良的导电和导热性

>是制备高性能碳材料的优质前驱体,拥有着广泛的应用及发展前景

软碳材料

软碳:热处理温度达到石墨化温度后,材料具有较高的石墨化程度。易石墨化的炭。

>常见的有焦炭、碳红维等。

                                                                          石墨烯导电黑孔液

硬碳材料

>硬碳是指难以被石墨化的碳,是高分子聚合物的热分解。将具有特殊结构的交联树脂在1000左右热分解可得硬碳。这类碳在2500℃以上的高温也难以石墨化。

>常见的硬碳有树脂碳、有机聚合物热解碳和炭黑等。

钛酸锂材料

>新型钛酸锂为“零张力材料,使电池寿命大大延长,充放电循环可达数千次以上;

>具有高安全性,是动力电池和储能电池负极材料的理想候选。

硅碳复合材料

>硅碳复合材料是“锂电负极材料的新大陆”,将成为负极材料未来方向;

>硅基材料具有极高的比容量,被认为是最有潜力的新一代高容量锂离子电池负极材料

硅碳负极材料革新及其未来潜力分析

02


现状分析


2.1国产率分析

电池材料国产化率不断提升

2018年我国正极、负极、隔膜、电解液四大材料国产化率不断提升,负极材料、电解液的国产化率超过95%,只有少部分依靠进口。

2018年我国主要负极材料天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、钛酸锂、S硅材料其国产化率在8397%不等。


2.2  价格分析

价格变动平稳

最近半年,除人造石墨、钛酸锂材料平均价格变动较大外,其他负极材料价格变化较平稳。

? 天然石墨:201914月平均价格为2.9万元吨,同比増长1.8%;

?硬碳材料:2019年14月平均价格为11.0万元/吨,同比増长-2.1%;

?人造石墨:201914月平均价格为6.4万元/吨?同比増长-9.7%;?钛酸锂:201914月平均价格为101万元吨,同比増长-18.3%;

?中间碳微球:201914月平均价格为78万元/吧?同比増长-13

?SI硅材料:201914月平均价格为8.1万元/吨,同比増长-58%;

?软碳材科:2019年14月平均价格为11.7万元/吧,同比増长-2.0%。

2.3 格局分析

中日龙头瓜分全球负极材料市场

>中日是全球主要产销国,总量占全球87%以上

>我国优势在于丰富石墨资源,日本优势在于先进技术

0


02


市场需求分析



3.1 全球市场分析

2018年全球市场需求稳步增长,价格略有下降

2018年全球电池负极材料市场规模及销量呈现稳步増长,平均价格略有下降。其中:

ロ市场规模达到173亿元,同比増长10.1%;

ロ销量为24.1吨,同比增长18.2%;

ロ平均价格为9.1万元/吨,同比下降3.19%;

 全球电池负极材料发展情况

2018年我国电池负极材料市场需求波动较大

2018年我国电池负极材料市场销量保持快速发展,但受市场价格大幅下降影响,导致我国电池负极材料整体市场规模増长乏力。其中:

ロ市场规模达到16.2亿元,同比增长11%;

ロ销量为17.5万吨,同比増长166

ロ平均价格为7.8万元/吨,同比下降105%;

我国电池负极材料发展情况

      近年来,我国锂离子电池产业发展迅速,全球市场份额不断攀升,在大规模的锂离子电池产业投资的带动下,锂离子电池负极材料的需求不断上升。硅负极具有更高的质量能量密度和体积能量密度,采用硅负极材料的锂离子电池的质量能量密度可以提升8%以上,体积能量密度可以提升10%以上,同时每千瓦时电池的成本可以下降至少3%,因此硅负极材料将具有非常广阔的应用前景。

公司简介

烟台华恒节能科技有限公司成立于2011年,公司坐落于美丽的沿海开放城市-烟台国家级经济技术开发区-烟台留学人员创业园区内,是一家集功能纳米新材料研发 生产 销售为一体的科技型创新企业。

公司核心技术产品:

(一)SAMYO?烯碳复合高分子纳米合金抗磨自修复材料;实现了重负荷条件下极压抗磨效果接近“零磨损”的突破。

(二) 烯碳复合高分子(RTFE)弹性体重防腐材料(涂料);耐磨、保温、 防腐、抗酸碱。

(三)石墨烯/碳纳米管复合高分子导电材料;降低粘结剂用量,改善导电性,增加活性物质含量,提升能量密度。

                                                            公司重点研发实验室

                                                      公司中试生产车间

公司核心技术产品应用领域:



华恒节能目标和愿望:努力打造一支烯碳复合耐磨、防腐、导电材料,国内领先,国际先进,研发运营团队,更好的服务市场与社会。


                              全国服务电话:

                             

                              0535-6397790


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