什么是负极材料?
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。
二、负极材料的分类
负极材料技术较为成熟,主要分为碳材料和非碳材料两类:其中碳材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳等;非碳材料包括硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硬碳和软碳在技术上还不够成熟,硅基等合金类负极材料虽然已开始在特斯拉、松下动力电池上应用,但仍处于推广初期,需求有限。中间相碳微球具备倍率性能优异的特点,但是制备工艺复杂、产率低、成本高,发展受限。目前应用最广的负极材料仍是天然石墨和人造石墨两大类(以及性能介于天然石墨和人造石墨之间,以天然石墨和其他负极材料掺杂形成的复合石墨)。
锂电池负极材料上游为石油焦、针状焦、沥青等化工产品,中游为负极材料制造,下游为动力电池、消费电池及工业储能电池的应用。
三、负极材料行业发展趋势分析
年,三位锂电池科学家获得了诺贝尔化学奖,因为他们用锂电池重新“定义”了人类生活。从最早应用于心脏起搏器,到如今手机、笔记本、家用小电器以及电动汽车所使用的动力源都是锂电池,它已经深入人们的日常生活。而作为锂电池的重要组成部分,正、负极必不可少,它们很大程度上决定了锂电池的“带电量”。
我国目前已是锂电池负极材料的世界龙头。我国负极材料企业目前已与三星、LG、松下、比亚迪()、宁德时代()等全球顶级锂电池生产商建立了稳定的合作关系。
随着下游市场对锂电池的要求越来越高,当前主流正、负极材料已经达到物理极限,新一代材料呼之欲出,上游锂电材料供应商们也纷纷提前布局,为未来“埋单”。
如果将锂电池拆分开来,它并不复杂,主要由四种材料组成:正极、负极、电解质和隔膜。虽然看似简单,但每种材料都“暗藏玄机”。以负极材料为例,它是锂电池充电时储存锂的主体,占到锂电池成本的10%-15%左右。目前,石墨类材料是锂电池负极材料的主流,可分为天然石墨和人造石墨。
受益车企电动化浪潮,作为电动汽车的“心脏”,动力电池也是电动汽车行业的核心竞争力,并且占据着一辆电动汽车接近一半的成本。新能源汽车以节能、环保成为全球各国重点发展的产业。如今,挪威、芬兰、德国、英国、法国分别宣布在年至年期间开始全面禁售燃油车。与此同时,年中国海南省也正式发布了通告,将在年实现全面禁售燃油车。众多汽车品牌也相继公布停止销售燃油车的时间计划。大众汽车计划在年实现所有车型电动化,传统燃油车彻底停止销售;年,长安汽车提出年停止销售传统燃油车的计划;北汽也表示将于年在中国境内全面停止生产和销售自主品牌传统燃油乘用车。在“禁燃”的大背景下,新能源汽车将逐步接手这个万亿级别的市场,电动化将成为所有传统车企的必经之路。以德系三兄弟BBA为例,奔驰、宝马、奥迪都选择了“allin”电动化,到年,奔驰的全部车型都将有电动版,而奥迪和宝马则是将在年前分别推出20款和12款电动车型。而这些传统车企的新能源电池供应都离不开LG、松下、三星、宁德时代、日立等全球顶级电池生产商,作为这些生产商的电极材料供应商,负极材料的需求也将继续增长。
不仅如此,新能源汽车只是锂电池的一个应用领域,锂电池在消费电子领域也应用十分广泛。以智能手机为例,年国内智能手机出货量为4.7亿部,全球智能手机出货量为14.7亿部,同比增长9.3%和2.1%,虽然已是存量市场的智能手机产业增幅并不大,但同样会给上游带来收益增长。而接下来,由5G等新型信息技术带来的“换机潮”将再次带动锂电池行业的发展。