負極材料主要分為碳系材料和非碳系材料,碳系材料主要是石墨類的負極材料,非碳系材料中硅基負極材料是目前大家關注更多的。
目前石墨類的負極材料為主流的負極材料,主要分為人造石墨以及天然石墨。
天然石墨源自礦山,從礦山采礦并經過浮選、球化、表面包覆制成;人造石墨源于煤和石油化工副產物,是以石油或煤化工的副產物煤焦油瀝青或渣油為原料,經延遲焦化制成針狀焦,并經過造粒、石墨化制成。
隨著新能源汽車及動力電池銷量持續增長,負極材料需求依舊旺盛,負極材料以人造石墨和天然石墨為主。
其中,人造石墨占80%以上,那么天然石墨和人造石墨誰更具潛力呢?
天然石墨大小顆粒不一,粒徑分布廣,開采出來的天然石墨礦需要經過經過浮選、球化、表面包覆等步驟制成天然石墨負極材料,而人造石墨在形貌以及粒徑分布上較為一致。
天然石墨的容量高,壓實密度高,價格也比較便宜,但是由于顆粒大小不一,表面缺陷較多,與電解液的相容性比較差,副反應比較多;而人造石墨的各項性能則比較均衡,循環性能好,與電解液的相容性也比較好,因此價格也會貴一些。
天然石墨雖具備成本和比容量優勢,但其循環壽命低,且一致性低于人造石墨,相較于天然改性石墨,國內人造石墨技術發展較為成熟。
天然石墨主要用于小型鋰電池和一般用途的電子產品鋰電池,人造石墨則憑借優良的循環性能、大倍率充放電效率和電解液相容性等顯著優勢,廣泛應用于車用動力電池及中高端電子產品領域。
目前隨著動力電池市場的持續擴大,對材料成本、加工性能、能量密度、循環壽命、快充倍率等因素的綜合要求提升,助力人造石墨成為我國負極材料中最主要的材料。
人造石墨和天然石墨技術路線并沒有明確的優劣之分,更多的是根據自身技術路線的選擇。
天然石墨的結構決定了石墨在鋰嵌入和脫嵌過程中體積產生較大的變化,導致石墨層結構破壞,進而造成了較大的不可逆容量損失和循環性能的劇烈惡化。
因此,天然石墨在使用時往往側重于對其進行改性研究,改善其自身結構缺點提升電池性能。
預計未來幾年,受新能源汽車應用影響,人造石墨占比將繼續上升。
而天然石墨由于其優良的特性,例如,在膨脹石墨方面,人造石墨無法取代天然石墨;并且目前人造石墨摻雜天然石墨的復合石墨路線,也使天然石墨的需求量逐步提升,未來的經濟發展中天然石墨還是有自己不可取代的市場。