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負(fù)極材料主要分為碳材和非碳材兩類。鋰電池負(fù)極是由活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和添加劑制成糊狀膠合劑后，涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)過干燥、滾壓制得，根據(jù)活性物質(zhì)的不同可分為碳材料和非碳材料兩類。其中碳材料中的石墨類為鋰離子電池主要負(fù)極材料，具體可分為天然石墨和人造石墨兩類;非碳材料包括鈦基材料、硅基材料等。
石墨類是較早應(yīng)用的負(fù)極材料，與其他碳材料相比，其導(dǎo)電性、結(jié)晶度更高，良好的層狀結(jié)構(gòu)和充放電電壓也十分適合正極材料的脫/嵌運動，且目前工藝成熟、成本較低，是較為理想的負(fù)極材料。
負(fù)極材料性能對比
相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2018-2024年中國鋰電池負(fù)極材料行業(yè)市場運營態(tài)勢及發(fā)展前景預(yù)測報告》
天然石墨是從天然石墨礦石中提純得到，雖其充放電循環(huán)性略差，但是成本最低的一種負(fù)極材料，且比容量較高，目前仍為消費電池最優(yōu)選擇。人造石墨是易石墨化碳(石油焦、針狀焦)經(jīng)過高溫處理后生成的石墨產(chǎn)品，循環(huán)性能優(yōu)于天然石墨，現(xiàn)在逐漸成為動力電池主流負(fù)極材料，但其能量密度略低于天然石墨、且工藝流程較為復(fù)雜、成本相對較高.
天然石墨與人造石墨對比
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項目
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天然石墨
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人造石墨
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生產(chǎn)原材料
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天然石墨礦石
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石油焦、針狀焦、瀝青焦
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生產(chǎn)過程
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粉碎-球化-化學(xué)鈍化-表面處理
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粉碎-改性-分級-高溫石墨化
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優(yōu)點
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工藝簡單、成本低；比容量略高
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循環(huán)性能好；充放電效率高；容量區(qū)間大；與電解液相容性好
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缺點
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比能量已達極限；循環(huán)性能較差；安全性能較差
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工藝復(fù)雜、價格略高；能量密度較低
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應(yīng)用領(lǐng)域
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消費類電池
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動力電池、中高端消費類電池
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天然石墨負(fù)極材料制備流程
人造石墨負(fù)極材料制備流程
石油焦價格變化（元/噸）
根據(jù)數(shù)據(jù)，我們測算出，到2020年，全球鋰電池負(fù)極材料需求量約19萬噸，2018-2020年CAGR22%。在新能源汽車需求的持續(xù)拉動下，預(yù)計到2020年，國內(nèi)動力電池需求量約94GWh，相應(yīng)負(fù)極材料需求量將約7萬噸;到2025年，動力電池需求量將達到310GWh，相應(yīng)負(fù)極材料需求量將達19萬噸。
2016-2020E全球鋰電負(fù)極材料總需求量(萬噸)
2014-2025E國內(nèi)動力電池負(fù)極材料總需求量
新能源汽車的發(fā)展對動力電池的比能量在不斷提出了更高的要求。工信部等四部委發(fā)布的《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》中表明到2020年，新型鋰離子動力電池單體比能量超300Wh/公斤，系統(tǒng)比能量達260Wh/公斤;到2025年，單體比能量達500Wh/公斤。傳統(tǒng)石墨很難達到這一要求，而硅碳復(fù)合材料的超高理論能量密度可以顯著提升單體比容量，有望成為未來主流負(fù)極材料
硅碳復(fù)合材料性能特點
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優(yōu)勢
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產(chǎn)業(yè)化障礙
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《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄(2017年版)》硅碳負(fù)極性能要求
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比容量高達4200mAh/g（石墨的10倍）
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膨脹問題：壓實密度較低，嵌鋰后體積顯著膨脹（100%-300%）
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低比容量（1.5，循環(huán)壽命>300圈（80%，1C）
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地殼中儲量豐富（26.4%，第二位）
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首次充放電效率低：首次充放電時形成SEI膜，并在體積變化影響下反復(fù)破壞、形成，鋰離子被大量消耗，電池容量下降
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循環(huán)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性能優(yōu)異
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材料加工成本高：納米化對研磨機的性能要求極高，生產(chǎn)效率不高，復(fù)合過程復(fù)雜
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高比容量（>600mAh/g）：壓實密度>1.3，循環(huán)壽命>100圈（80%，0.5C）
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可緩沖硅體積膨脹
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鋰電池硬碳負(fù)極材料 http://tianjinyufeng.com