亚博-未来五年硅负极有望成为锂电池主流材料 市场空间可超百亿

编辑:亚博 发布时间:2019-10-21

7月22日,高镍三元正极材料供应商宁波容百新能源科技股份有限公司(简称“容百科技”,股票代码688005)成功登陆科创板,激发了人们对锂电池材料行业的新想象。

资料显示,容百科技成立于2014年9月,主要从事锂电池正极材料及其前驱体的研发、生产和销售,主要产品镍钴锰三元正极材料是新能源汽车动力电池的关键材料,是国内率先量产NCM(镍钴锰)811的三元材料企业。

业内预计,继NCM811正极材料应用的爆发之后,硅负极在未来五年内有望成为锂电池的主流材料。

在中国新能源汽车政策激励和市场需求下,动力电池能量密度提升是必然趋势。

在锂电池的四种主要构成材料里面,占到电芯成本40%的正极材料和占到电芯成本近30%的负极材料对电池性能的影响最大。

在高能量密度的未来发展路径中,动力电池正极材料从2018年开始已经采用高镍三元材料,材料配比从此前的111向523、622和811渐次升级,正是这种升级成就了容百科技的崛起。

如今,领先企业的动力电池能量密度已经达到260瓦时/公斤,若想进一步提高动力电池的能量密度,负极材料也必须有重大突破。

现有的动力电池负极材料90%都是采用石墨负极,石墨负极具有电导率和稳定性高的优势,但在能量密度提升方面遇到了一些麻烦,当下的发展已接近其理论最大值——372毫安时/克。

实验研究发现,硅是目前理论上容量最大的负极材料,锂在硅中形成Li4.4Si时,比容量高达4200毫安时/克,远远高于石墨的理论容量,且硅具有低嵌锂电位和低成本的优势。

因此,硅基负极有望替代石墨成为下一代锂离子电池负极材料。

尽管硅被视为最有发展潜力的下一代锂离子电池负极材料,但现在受制于其自身的缺陷,还无法单独作为负极材料使用,必须与其他材料结合。为此推动硅负极材料的应用,我国已经释放出明确的信号。

硅负极材料已经成为国家重点鼓励的新能源电池材料之一,2017年9月12日和2018年12月26日,先后两次被列入工信部的重点新材料首批次应用示范指导目录。

国际范围内,新一轮负极材料竞争也在全球展开。从全球来看,日韩企业走在硅碳材料产业的前列,代表性的公司有日立化成、三菱化学、昭和电工、日本信越、吴宇化学、韩国GS公司等。

其中,日立化成是全球最大的硅碳材料公司,其负极材料由人造石墨和10%的硅碳材料复合而成,其比容量超过550 毫安时/克。作为日本松下和特斯拉的的供应商之一,特斯拉新一代Model 3电动汽车的锂离子电池能量密度达到了惊人的300瓦时/公斤。

从国内来看,贝特瑞、杉杉股份、江西紫宸、斯诺实业、星城石墨、江西正拓、创亚动力、大连丽昌等传统的材料企业也已在硅基材料领域布局。

其中,贝特瑞和杉杉股份比较领先。公开资料显示,贝特瑞的硅碳负极材料在2013年通过三星认证之后,2014年〜2016年产量处于攀升阶段。惠州贝特瑞已经具备1000 吨/年的产能,并且还有1000 吨/年产能在建设当中。杉杉股份早在2009年开始研发硅碳负极,当前实现月产吨级规模,具体年产量预计不大,但具体客户和出货量情况同样不详。

此外,正拓能源今年年初对外宣称,预计今年可实现2000吨产能,目前产品项目已完成设备安装,进入小批量试产阶段。

如今,硅碳材料也成为业界竞逐的风口。2017年成立的中科院物理所背景的天目先导和中科院化学所背景的壹金新能源等公司,作为创业公司已经布局这一材料技术的研发。从电池企业来看,宁德时代、比亚迪、国轩高科、力神、比克等企业都在积极探索硅基负极材料体系的电芯。

不过,由于行业硅碳负极尚未形成广泛推广的成熟方案,主流的电池生产企业对于硅碳负极的使用,主要以掺杂形式,且各个企业掺杂比例也存在差异。随着掺杂比例的提高,基于掺杂20%的比例来测算,预计未来五年,硅碳负极材料市场空间可超过百亿,值得期待。

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