最新鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展簡述（附碳負(fù)極材料的工藝流程）

鋰電池負(fù)極材料是鋰電池的重要組成材料

鋰電池負(fù)極材料在鋰電池中起儲(chǔ)存和釋放能量的作用，主要影響鋰電池的首次效率、循環(huán)性能等。鋰電池負(fù)極材料由碳系或非碳系材料等負(fù)極活性物質(zhì)、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、輥壓而成。

20世紀(jì)90年代，中國鋰電池負(fù)極材料行業(yè)處于萌芽期，市場主要為日本企業(yè)占據(jù);進(jìn)入21世紀(jì)，中國鋰電池負(fù)極材料行業(yè)進(jìn)入起步期，鋰電池負(fù)極材料逐漸實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。2011年之后，中國鋰電池負(fù)極材料行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，國產(chǎn)企業(yè)在鋰電池負(fù)極材料領(lǐng)域大部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口替代。

丨產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)高工鋰電、鑫欏資訊公布的數(shù)據(jù)，2016-2020年，中國負(fù)極材料出貨量逐年上升，2020年負(fù)極材料出貨36.5萬噸，市場增幅超預(yù)期，主要系全球各領(lǐng)域鋰電池需求大幅增長所致。其中，2020年，人造石墨出貨量達(dá)30.5萬噸，占比達(dá)83%，天然石墨出貨量為5.7%，占比達(dá)16%。

丨產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景及趨勢預(yù)測

動(dòng)力電池以及儲(chǔ)能電池需求將驅(qū)動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展

鋰電池負(fù)極材料應(yīng)用前景廣闊，未來主要發(fā)展驅(qū)動(dòng)主要來自動(dòng)力電池以及儲(chǔ)能電池。尤其在新能源汽車鋰電池方面，隨著國家新能源汽車政策規(guī)劃出臺(tái)，行業(yè)需求將出現(xiàn)爆發(fā)式增長。

目前最具開發(fā)潛力的主要是風(fēng)光電場、商業(yè)化削峰填谷電力項(xiàng)目、傳統(tǒng)電廠和微電網(wǎng)等下游市場，可再生能源的加速建設(shè)，使得儲(chǔ)能的商業(yè)化應(yīng)用更加迫切。

1、石墨包覆

鋰電池碳負(fù)極材料—石墨—間距小于鋰—層間化合物的晶面層間距，在充放電過程中，石墨層間距改變，易造成石墨層剝落、粉化，還會(huì)發(fā)生鋰與有機(jī)溶劑共同嵌入石墨層及有機(jī)溶劑分解，影響電池循環(huán)性能。

通過石墨改性，在石墨表面包覆高軟化點(diǎn)的瀝青，能夠提高負(fù)極材料與電解液的相容性，防止溶劑共嵌入、分解和石墨結(jié)構(gòu)剝離。

2、包覆方式

將瀝青均勻覆蓋在石墨顆粒的表層，有兩種方式：

（1）用低速液相攪拌器，將瀝青、石墨和溶劑混合攪拌，利用溶劑作載體，實(shí)現(xiàn)均勻包覆的目的；

（2）包覆物和被包覆物在固相狀態(tài)下進(jìn)行混合，混合在低速的螺旋混合器中進(jìn)行。

岐昱玻璃固相合成反應(yīng)釜——用于實(shí)驗(yàn)階段

為了簡化生產(chǎn)工藝，提高包覆效果，可以采用高速混合機(jī)，在包覆材料熔融的150~350℃的臨界狀態(tài)下進(jìn)行包覆。

3、固化及炭化處理

在實(shí)現(xiàn)物理包覆后，需進(jìn)行熱處理使包覆材料進(jìn)行聚合反應(yīng)和炭化反應(yīng)，使包覆材料固化在被包覆材料表面上。在已有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)包覆材料固化主要有兩種方法。一種是炭化爐中進(jìn)行靜態(tài)炭化反應(yīng)，另一種是釜式反應(yīng)器中進(jìn)行固化反應(yīng)。

經(jīng)炭化的產(chǎn)品導(dǎo)電性能進(jìn)一步增強(qiáng)，最終可以滿足鋰離子電池對(duì)炭負(fù)極高的電容量、高的壓實(shí)密度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不可逆容量損失低、衰減慢、合理的料粒徑分布和表面性質(zhì)等要求。