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硅碳負極材料市場化進程


作者:洛陽月星新能源科技   發表時間:2018-08-31   瀏覽次數:628



被寄予厚望的硅碳負極材料在規模化應用中似乎遇到了阻滯。第三季度以來,國內電池企業對于硅碳負極材料的采購基本處于停滯狀態,硅碳在動力領域的批量應用或將進入緩沖期。從去年下半年開始,采用硅碳負極的鋰電池經有少量已推向高端數碼市場。動力電池企業也在抓緊研發,快者已處于中試水平。硅碳負極的規模化應用似乎如箭在弦。今年上半年,由于國際電池巨頭供應緊缺,國內高容量數碼電芯市場需求激增,一度呈現供不應求、價格上漲的態勢,第一、二季度,數碼用硅碳負極需求穩增。動力方面,隨著部分車企“高鎳正極+硅碳負極”方案的車型推出,動力型硅碳材料市場也出現了千噸的市場增量。然而進入第三季度以來,無論是3C數碼還是動力領域,國內硅碳材料市場需求出現大幅縮減,幾近停滯。市場上仍有少量出貨主要是滿足電池企業的庫存需求,電池廠家基本用回了此前的材料體系。業內人士普遍認為,硅碳材料需求突然萎縮,原因在于,一方面成本價格較高,硅碳鋰電池在下游的推廣應用遇阻;另一方面電池在批量生產過程中還存在容量快速衰減等問題,目前應用硅碳產品并真正用好的電池廠家并不多。

綜合來看,按照國內在2020年實現動力電池能量密度達到300Wh/kg的目標,硅碳動力電池是行業發展的必然趨勢,這點毋庸置疑。但如今硅碳材料出貨驟減,從一定程度上反映出國內硅碳產品的應用瓶頸,對行業的發展也存在一定警示。

硅碳材料的應用在短期內受阻

對于硅碳材料而言,由于數碼用量與動力用量不同量級(數碼月度需求是十位級,而動力是千位級)。因此硅碳材料市場需求縮減主要表現為動力領域的需求萎縮。

高工鋰電了解到,今年上半年有動力電池企業在采購硅碳材料時希望提高其克容量,以期提升最終車型的續航里程。但是經測試后,由于循環壽命不及預期以及出于安全性能考慮,還是決定用回原來的產品。據業內人士證實,對于高容量圓柱型動力電池而言,做到2.8Ah的循環壽命要求做到1000次,然而目前批量生產能夠達此目標的動力電池企業依舊很少。另外,較高的材料成本也成為阻礙硅碳材料市場推廣的一道關卡。根據業內測算,硅碳復合材料1Ah比人造石墨高出0.2元,加之需要搭配高鎳三元材料以及相匹配的電解液隔膜等材料,硅碳電池1Ah至少比常規三元電池貴0.5元。如果一輛車搭載3000只18650-3.0Ah電芯,僅材料成本就至少高出4500元。

此外,部分負極材料廠家當下更偏向在傳統石墨負極方面進行工藝升級,突破技術瓶頸,進一步提升首次庫倫效率,以滿足下游客戶需求。一位負極材料業內人士表示,石墨的循環性及安全性均非常優異,石墨負極材料里面深層次的技術挖掘潛力還很大,將首效提高至95%甚至是97%,這對于負極材料廠家而言,當中依舊有很大的進步空間。硅碳負極要成為主流仍需較長一段時間。

硅碳材料的發展是必然趨勢

按照國內在2020年實現動力電池能量密度達到300Wh/kg的目標,對于負極材料而言,采用傳統的石墨幾乎是不可能完成的任務,因此硅碳材料應用是必然出路。目前,包括正拓能源、斯諾、杉杉、星城石墨、湖州創亞等主流負極材料企業都在積極響應,紛紛擴大硅碳負極材料產能。其中,正拓能源、BTR已率先實現批量供應。

事實上,在負極材料領域,做出硅碳復合負極材料并不難,但批量生產出電化學性能優良的復合材料則非常難。而制約硅碳負極大規模應用的問題主要集中在三個方面:一是硅碳復合材料的電極膨脹率較高;二是硅碳負極材料的循環性和庫侖效率相對較低;三是成本較高。對于硅碳負極材料的市場應用遇阻,主流負極廠家的一致態度是,硅碳電池是行業發展的必然趨勢,但從技術瓶頸突破到終端下游接受,還需要一段時間,預計要2019年市場應用才能爆發,材料企業當前還需繼續練就內功。

電池領域,比亞迪、寧德時代、天津力神、比克、萬向A123、國軒高科、微宏動力等動力電池企業正在加快對硅碳負極體系的研發和試生產。值得一提的是,當前電池企業也在積極尋求用好硅碳負極的解決方案,其中預補鋰工藝的嘗試應用,就有望解決硅碳負極首次庫倫效率較低的問題。通過補鋰設備直接向負極極片噴涂金屬鋰粉的方式進行補鋰,補充負極在首次充電過程中不可逆的容量損失,以此提升首次庫倫效率。由于預補鋰工藝對于安全性控制保障以及技術要求較高,目前預補鋰工藝應用仍處于起步階段,隨著該工藝的成熟應用將有望推動硅碳負極材料的規模化應用。

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