新能源汽車銷量不斷增長的同時,新能汽車等大型器件對鋰離子電池提出更高倍率的充放電等要求,而目前使用的正負極材料越來越不能滿足上述需求。
硅碳負極材料的概念
負極指電源中電位(電勢)較低的一端,在原電池中,是指起氧化作用的電極,電池反應中寫在左邊。從物理角度來看,是電路中電子流出的一極。而負極材料,則是指電池中構(gòu)成負極的原料,目前常見的負極材料有碳負極材料、錫基負極材料、含鋰過渡金屬氮化物負極材料、合金類負極材料和納米級負極材料。
由于硅是半導體結(jié)構(gòu)材料,為了提供鋰離子在硅電極材料中的擴散速度,就需要提高硅材料的導電性能,目前產(chǎn)業(yè)中所選擇的就是成熟的碳材料。利用不同形態(tài)的碳材料來復合硅進行改性處理,使其構(gòu)成均勻的導電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),形成導電性好、附著性好、化學穩(wěn)定性高的硅碳負極材料。
鋰離子電池的負極是由負極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè),經(jīng)干燥、滾壓而成。鋰離子電池能否成功地制成,關(guān)鍵在于能否制備出可逆地脫/嵌鋰離子的負極材料。一般來說,選擇一種好的負極材料應遵循以下原則:比能量高;相對鋰電極的電極電位低;充放電反應可逆性好;與電解液和粘結(jié)劑的兼容性好;比表面積小(<10m2/g),真密度高(>2.0g/cm3);嵌鋰過程中尺寸和機械穩(wěn)定性好;資源豐富,價格低廉;在空氣中穩(wěn)定、無毒副作用。目前,已實際用于鋰離子電池的負極材料一般都是碳素材料,如石墨、軟碳(如焦炭等)、硬碳等。正在探索的負極材料有氮化物、PAS、錫基氧化物、錫合金、納米負極材料,以及其他的一些金屬間化合物等。
硅碳負極材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀深度分析
新能源汽車銷量不斷增長的同時,新能汽車等大型器件對鋰離子電池提出更高倍率的充放電等要求,而目前使用的正負極材料越來越不能滿足上述需求。為了提升鋰離子電池的性能,先提高負極的電化學性能無疑是最方便最有效率的。硅具有較大的理論比容量(4200mA h/g),比石墨類負極材料的比容量(372mA h/g)高一個數(shù)量級和較低的嵌鋰電位。硅與電解液反應活性低,在地殼中儲量豐富,價格低廉,是新一代鋰離子電池負極材料的理想選擇。
目前,天然石墨、人造石墨是主流的負極材料技術(shù)路線,硅基等新型負極材料的應用也日趨廣泛。從技術(shù)上來講,石墨負極體系向硅基負極體系升級是重要方向。硅碳負極材料的比容量可以達到天然石墨電極、人工石墨電極的數(shù)倍,其在鋰電池中應用將大幅提升能量密度上限。
數(shù)據(jù)顯示,2021年硅碳負極材料行業(yè)市場規(guī)模達到27.09億元,同比增長140%。在全球鋰電池業(yè)受益汽車電動化發(fā)展迅猛,帶動鋰電負極材料需求高速增長的背景下,硅碳負極未來市場空間十分巨大,近年來硅碳負極材料的缺口越來越大,市場的需求量旺盛,2021年硅碳負極材料行業(yè)市場飽和度為71.5%,未來紛紛進入該領(lǐng)域,同時現(xiàn)有企業(yè)擴大產(chǎn)能,將會有效滿足市場的需求。
2021年,我國國內(nèi)生產(chǎn)總值同比增長8.1%,經(jīng)濟總量突破110萬億元,經(jīng)濟增速在全球主要經(jīng)濟體中名列前茅,"十四五"實現(xiàn)了良好開局。同時2021年我國創(chuàng)新動能有效增強,工業(yè)制造業(yè)較快增長,2021年工業(yè)增加值比上年增長9.6%,高于GDP增長1.5個百分點,表現(xiàn)出較強的經(jīng)濟發(fā)展活力,良好的國內(nèi)經(jīng)濟環(huán)境為公司快速發(fā)展提供堅實的保障。
2021年是"十四五"的第一年,十四五規(guī)劃中明確強調(diào)要加快發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系,支持發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),包括新能源、新材料、新能源汽車、綠色環(huán)保等新興綠色產(chǎn)業(yè)。在基礎(chǔ)電力設施建設方面,政策要求加快建設智慧能源系統(tǒng),提升新能源消納和存儲能力。國家政策的激勵和導向推動公司所處的新能源汽車行業(yè)、儲能領(lǐng)域、電力設備等行業(yè)快速發(fā)展,給公司帶來前所未有的發(fā)展機遇。
面對全球復雜多變的經(jīng)濟形勢和供應鏈壓力,根據(jù)CleanTechnica數(shù)據(jù),2021年全球新能源乘用車累計銷量達649.54萬輛,同比增長108%。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2021年中國新能源汽車銷量352.1萬輛,同比增長157.5%,新能源車滲透率達13.4%,連續(xù)7年位居全球第一。受下游新能源汽車市場拉動,全球動力電池裝機量增長迅速。2021年全球裝機量超過300GWh,同比增加119%。其中,中國全年裝機量達到154.5GWh,同比增長142.8%。
企業(yè)應逐步完善全產(chǎn)業(yè)鏈體系,從電池材料端、制造端到產(chǎn)品端,建成了完整的鋰電池垂直產(chǎn)業(yè)鏈,保證公司的成本競爭力和產(chǎn)品競爭力。企業(yè)積極布局硅碳負極材料的產(chǎn)業(yè)鏈以及技術(shù),進一步降低生產(chǎn)成本,實現(xiàn)產(chǎn)品循環(huán)再利用,為原材料供應提供了保障。
隨著新能源汽車在全球范圍內(nèi)的快速發(fā)展,對鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展將起到更加明顯的促進作用,硅碳負極材料將會迎來更為廣闊的發(fā)展空間,預計2027年硅碳負極材料行業(yè)市場規(guī)模達到910億元,同比增長27%。
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2023-2028年硅碳負極材料行業(yè)市場深度分析及發(fā)展研究報告
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