四种锂电池负极材料的PK

四种锂电池负极材料的PK

作者：中国储能网新闻中心来源：电池中国网发布时间：2016-8-8 18:46:00

中国储能网讯：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。调研显示，2015年中国负极材料产量7.28万吨，同比增长42.7%，国内产值为38.8亿元，同比增长35.2%。这标志着锂电池负极材料市场

迎来了发展的春天。

负极材料分类众多，其中石墨类碳材料一直处于负极材料的主流地位。编辑总结发现，近日受到追捧的石墨烯概念、业内使用较为普遍的人工石墨、性能稳定的中间相碳微球以及有“新大陆”之称的硅碳复合材料，在

负极材料领域形成了“四方争霸”的局面。下面就让编辑带大家了解一下

这“四方霸主”的厉害吧。

独占一方的石墨烯

石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，因为质地薄、硬度大且电子移动速度快而被科学家广泛推崇，并冠以“新材料之王”的

美誉。尽管这位“王者”优异的化学性能被新能源市场所看好，但是至今

为止依然停留在“概念化”的阶段。

如果将石墨烯用作锂电负极材料的话，需要独立的上下游产业链、昂

贵的价格还有复杂的工艺，这让众多负极材料厂商望而却步。尽管如此，

国内依然有一些企业砥砺前行，目前中国安宝、大富科技以及贝特瑞等知

名企业已经开始布局石墨烯产业。

但是，行业内关于石墨烯用作负极材料的质疑也在不断发酵，有人认

为石墨烯的振实和压实密度都非常低，又加之成本昂贵，作为电池负极材

料前景十分渺茫。但是鉴于它的热潮还在持续，说它是“一方霸主”也不

为过。

控制“主场”的人工石墨

目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主，这两种石墨各有优劣。湖州创亚总经理胡博表示：“天然石墨克容量较高、工艺简单、价格便宜，但吸液及循环性能差一些；人造石墨工艺复杂些、价格贵些，但循环及安

全性能较好。通过各种手段的技术改进，这两种石墨负极材料都可以‘扬

长避短’，但就目前来看，人造石墨用于动力电池上占据一定的优势”。

而这一说法也在市场中得到了印证。相关媒体调研数据显示，今年第

一季度中国天然石墨产量4770吨，同比增长16.3%；人造石墨出货15160吨，同比增长110.5%。从以上数据来看，人造石墨出货量远高于天然石墨，而造成这一现象的重要原因，是今年以来市场对动力电池的强

劲需求。

性能稳定的中间相碳微球

中间相碳微球具有高度有序的层面堆积结构，是典型的软碳，石墨化

程度较高，结构稳定，电化学性能优异。据中咨网研究部统计数据显示，2012年中国负极材料出货量为27650吨，其中天然石墨出货量占比59%，人造石墨30%，石墨化中间碳微球8%。就此说来，中间相碳微球是仅次于天然石墨和人工石墨的第三大主流碳类负极材料。

据悉，中间相碳微球在倍率性能上高出天然石墨和人工石墨，用在航模、动力工具上具有明显的优势。此外，它的热稳定性和化学稳定性决定

了它不易发生化学反应，使用在锂电池上加大了安全保证。但是其制作成

本高，工艺复杂且容易被替代，因此中间相碳微球产销一直处于稳定地位，没有被过多的发展。

“新大陆”硅碳复合材料

近日，一篇文章吸引了编辑的注意，文章中写道，硅负极材料理论容

量比达到4200mAh/g以上，远高于石墨类负极(372mAh/g)。但硅负极材料却存在天然的缺陷，即锂嵌入到硅的晶胞内，会导致硅材料发生严重

的膨胀，造成容量迅速下降，为了克服硅负极材料的这些缺点，科学家将

硅负极和石墨材料结合在一起，硅碳复合材料由此而生，并被称为“锂电

负极材料的新大陆”。

据悉，特斯拉发布的Model 3就采用了硅碳负极作为动力电池新材料。通过在人造石墨中加入10%的硅基材料，特斯拉让电池容量达到了

550mAh/g以上，电池能量密度可达300wh/kg。现在，这种用硅碳复

合材料来提升电池能量密度的方式已是业界公认的方向之一。

编辑认为，负极材料“四大霸主”虽各有千秋。但就目前的负极材料

市场看来，石墨烯未来的发展捉摸不定。而近年来一直处于消费首位的人

工石墨，也面临着高性能的硅碳复合材料的挑战，世界新能源汽车市场的

领头者特斯拉对硅碳复合材料的使用，必定会掀起一阵硅碳复合材料的热潮，受其影响，未来锂电池负极材料市场或将重新洗牌。而一直处于稳定地位的中间相碳微球，未来则不会产生太大的波动。