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工信部公布的多个方面数据显示,2023年上半年,我国锂离子电池产业延续增长态势,产量超过400GWh,同比增长超过43%,锂电池全行业营业收入达到6,000亿元。海外市场对锂电池的需求量同样在攀升,上半年我国锂电池产品出口额同比增长达到69%。相应地,锂离子电池负极、正极材料也迎来了爆发式增长。
得益于丰富的储量、高能量密度、高功率密度和低成本等优势,长期以来石墨占据着锂离子电池负极材料的主导地位。
随着新能源汽车与储能产业强势发展,带动石墨负极材料产量加速释放。据统计,2023年上半年全球锂电负极材料出货量为74.8万吨,同比增长17.4%,中国锂电负极材料全球市占率逐步提升至97%。
石墨负极材料的初创期大约经历了30年,按现在的扩展趋势,石墨负极材料的成长期(后石墨负极时代)可能5-10年就会完成,很快就会进入成熟期。
在当前的锂离子电池材料体系中,被认为下一代的负极材料,例如硅碳、锂金属等,产业化应用技术成熟度不足、成本比较高,且与之匹配的电解液、黏结剂等配套体系仍需磨合与改进,短期内难以撼动石墨类负极的主流位置。石墨类负极材料仍将作为市场的绝对主流,但其产业体系却有几率发生较大变化。
一方面,在“碳达峰、碳中和”战略目标及能耗“双控”政策助推下,天然石墨由于无需石墨化过程、成本低、产业链和供应链安全稳定等优点,在各种应用领域的渗透率将有某些特定的程度的提升。但是锂电池续航能力需求提升和快充技术的进步,要求不断突破负极材料的比容量。尤其是在动力电池领域,由于苛刻的使用环境,对负极材料的比容量、一致性、倍率、低温性能等要求很高,天然石墨仍有很多技术难题需要攻克。
另一方面,双碳时代,石墨化高能耗、高成本问题凸显,以人造石墨为主的负极材料企业压力变大。完善现有石墨化工艺与装备技术,降本增效箭在弦上。
同时,随着固态电池、燃料电池以及石墨烯技术的快速的提升,未来石墨负极的发展充满了很多的不确定性因素和挑战。
2023年10月25-26日,由中国粉体网主办的“第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛”将于广东东莞举办。届时湖南大学刘洪波教授将作《锂电石墨负极材料发展的挑战与机遇》报告,在概述锂离子电池及其负极材料的基础上,阐述石墨负极材料的技术与市场现状及面临的挑战,并着重分析石墨负极材料技术与市场的发展的新趋势与机遇。
刘洪波,男,工学博士、湖南大学材料科学与工程学院教授、博士生指导教师,主要是做炭石墨材料的基础理论研究与应用技术开发。兼任中国电工技术学会炭石墨材料专业委员会主任委员、中国金属学会炭素材料分会副主任委员、中国硅酸盐学会矿物材料分会理事、中国石墨产业发展联盟专家委员会副主任委员、湖南省石墨标准化委员会主任委员。《新型炭材料》、《炭素》和《炭素技术》杂志编委。
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