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负极材料行业马太效应凸显 硅碳负极冲击石墨主流地位

作者:中国储能网新闻中心  来源:新材料在线  发布时间:2017-1-9 14:23:01

中国储能网讯:近期,董明珠出资10亿,押上全部身家入股珠海银隆的执著再次震惊国人。她强调,“投资银隆,不是因为格力收购不成功,而是因为我看好了银隆的钛酸锂技术。”

令董明珠如此倾心的钛酸锂电池技术尽管拥有充电快、寿命长、安全性较高和工作温度范围宽等优势,但业界依旧认为其不适合造车。
 

北京大学新能源材料与技术实验室主任、国家“十一五”863电动汽车动力锂电池项目负责人其鲁在接受媒体采访时表示:“钛酸锂电池并不是先进技术,能量密度低,不适合作动力能源。”

资料显示,在新能源客车中,钛酸锂电池的市场份额占比约为5%,远低于磷酸铁锂电池75%的市场份额;而在乘用车领域,钛酸锂电池则和其他少数派技术一起,分享着3%的市场空间。

钛酸锂作为负极材料,市场份额十分小众。但随着动力电池市场需求的急速增加,行业对电池材料的性能也提出了更高的要求,主流的石墨负极材料在能量密度及续航里程等方面同样难以达到电动乘用汽车发展的需求,亟需新型负极材料的创新。

负极材料行业“马太效应”进一步凸显

“十三五”规划深化了新能源汽车的战略地位,行业利好政策频出,新能源汽车增长明显,动力电池成为新增长点。负极材料作为锂电池四大组成材料之一,处于锂电池产业中游的核心环节,在提高电池的容量以及循环性能方面起到了重要作用。在新能源汽车产业大背景下,国内锂电池负极材料生产增长迅猛,市场占有率不断提高。

据赛瑞研究调研报告显示,2015 年,全球负极材料总出货量为11.08 万吨,同比增长29.59%;其中国内负极材料产量7.28 万吨,同比增长41.1%,占比高达66%。近几年,随着中国生产技术的不断提高,中国又是负极材料原料的主要产地,锂电负极产业不断向中国转移,市场占有率不断提高。

业内专家表示,负极材料较为成熟、国产化率高,生产企业主要集中在日本和中国。而国内负极材料市场被龙头把持,形成了寡头格局,强者恒强的“马太效应”愈发明显。

据了解,2015年贝特瑞和杉杉股份两大巨头“霸占”了国内约60%的市场份额,人造石墨前五家企业的市场占有率高达70%。为了进一步巩固行业地位,负极材料龙头企业贝特瑞还在不断扩充产能。

贝特瑞近期公告,拟与金坛华罗庚科技产业园管理委员会签署合作协议,计划固定资产投资52亿元,包括高性能负极材料项目,以满足公司未来高性能锂离子电池材料的产能需求。

锂电大数据高级分析师王前进表示,2017年,负极材料产业的集中度还会进一步增加,中小企业生存压力会更大。对于目前负极材料的竞争压力,他进一步分析称:“2016年,负极材料企业的应收账款增长较快,资金压力较重,这也是整个新能源产业链的共同面临的问题;另外,负极材料毛利率持续走低,利润空间越来越小。大的企业试图扩充产能,加强规模化优势,中小企业则需要寻找差异化突破的机会。”

业内人士认为,在电动汽车续航里程提升和差异化竞争策略的双重要求之下,积极研发生产新型负极材料和技术创新成为了负极材料企业参与未来竞争的必然选择。

硅碳复合负极材料崭露头角

在负极材料领域,自上世纪90年代,石墨就牢牢占据统治地位,目前的市场份额约为80%。一位不愿具名的负极材料企业技术负责人在接受新材料在线记者采访时表示,石墨类负极的价格优势较为明显,与正极材料、电解液及其他锂电池材料的配套基础较完善。但目前的石墨容量已逐渐趋近于理论值,不能满足下游电池日益增长的性能要求。

据了解,石墨类负极材料的理论比容量为372 mAh/g,市面上性能较好的石墨负极材料已经能达到360mAh/g,性能已经快触到天花板。

负极材料比容量的提升,可以提升动力电池的能量密度。无论是动力电池“十三五”纲要,还是科技部新能源重大项目规划中,高能量密度都是国家支持的动力电池发展方向。

 

该技术负责人称:“受国家政策和市场的影响,负极材料重点将朝着高比容量、高充放电效率、高循环性能和较低成本的方向发展。其中硅碳复合负极成为学术界和产业界的关注重点,是业界公认的锂电负极材料发展方向之一。”

据了解,硅来源广泛,原材料价格便宜,硅基负极材料的比容量可以达到4200mAh/g,远高于石墨负极理论比容量的372mAh/g,因此成为石墨负极的有力替代者。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。

 

硅碳负极材料产业化进展如何呢?目前,杉杉股份、国轩高科、斯诺、星城石墨、湖州创亚等负极材料厂商都在布局硅碳复合负极,加速新型负极材料的产业化。湖州创亚动力电池材料有限公司总经理胡博表示:“现在各负极材料企业都在上演着一场硅基负极材料的竞逐战。”

2016年11月,国轩高科发布公告称,拟使用募集资金5亿元投建年产10000吨高镍三元正极材料和5000吨硅基负极材料产业化项目,扩大高比能动力锂电池产能;斯诺同样在硅负极材料上取得了较大突破,其“高容量硅基锂电池负极材料”,首次库伦效率可达95%,500周循环材料克容量保持率为1000mAh/g以上;杉杉股份的硅碳负极材料则已经试产,未来会逐步向市场推广。

不过,目前大部分硅碳复合负极材料目前还处于研发阶段,想要实现大规模产业化应用还需克服诸多困难。业内人士指出,未来3-5年内人造石墨负极材料市场主流的地位依然难以撼动。

“现阶段,硅碳复合负极材料的应用还局限在高端领域,性能不够稳定,还存在体积膨胀较大、固体电解质膜(SEI)不稳定等技术难题。”该技术负责人强调:“随着技术进一步提升,硅碳复合负极材料的产业化前景还是值得期待的,未来会对石墨类传统材料造成一定的冲击。”

负极材料市场看似稳定,实则“激流暗涌”。在政策持续加码助力锂电池行业发展的机遇前,各大企业都在拼实力、比速度,积极研发新型负极材料。

关键字:负极材料

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