锂电负极材料行业报告：产业推进一体化布局（34页）

行业报告下载 2022年05月31日 08:06 管理员

负极材料是锂离子电池的重要组成部分。锂电池主要由正极、负极、电解液和隔膜组成，负极材料主要影响锂电池的容量、首次效率、循环性能等。锂离子电池作为一种快充电池主要依靠锂离子在正极和负极之间快速移动来工作，在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。负极材料由负极活性物质、粘合剂和添加剂混合制成糊状均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压形成。负极材料在动力电池成本的占比约为 5%~15%。在 NCM811 电芯中，负极材料占电芯成本约为 7.85%；在铁锂电芯中，负极材料占电芯成本约为 6.07%。负极材料主要分为碳材料和非碳材料两大类。伴随技术的进步，目前锂离子电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了多种负极材料共存的局面。负极材料主要可以分为碳材料和非碳材料两大类，碳材料主要包括石墨类、石墨烯类和无定型类；非碳材料主要包括锡基材料、钛基材料、氮活材料和硅基材料。负极材料性能衡量指标多样。相对于锂电其他材料，负极材料的性能评价维度更加多元，反映负极材料性能的指标主要有比容量、首次效率、循环寿命、倍率性能、压实密度、振实密度、真密度、比表面积等。

比容量是指单位质量的活性物质所能够释放出的电量；首次效率是指首次放电效率，通过第一次充放电循环放电容量除以充电容量计算得出；倍率性能是衡量电池充放电能力的一项指标；比表面是指单位质量物体具有的表面积，是倍率性能的重要影响因素；压实密度是指负极活性物质和粘结剂等制成极片后，经过辊压后的密度，是影响比容量的重要因素；振实密度是依靠震动使得粉体呈现较为紧密的堆积形式下的密度；循环寿命循环则与膨胀是具有正相关关系，负极膨胀后，会导致循环性能变差。各类负极材料各具优势，不同性能指标难以兼顾。从具体的性能指标来看，目前硅碳复合材料理论比容量最大，可超过 1000mAh/g，碳材料中的硬碳比容量也相对较高；首次效率方面，非碳材料钛酸锂可到达 99%，接近理论极限，天然石墨和人造石墨均可到达 90%以上，而硅碳复合材料首次效率则相对较低；循环寿命方面，碳材料基本都在 1000 次以上，非碳材料中，钛酸锂循环性能最强可到达 30000 次，而硅碳复合材料仅在 300-500 次之间。安全性方面，碳材料基本处于居中水平，非碳材料中钛酸锂安全性最好，硅基负极材料较差；快充方面，钛酸锂仍然表现较好。整体上，不同材料各具优势，不同性能指标难以全部兼顾，碳材料中的人造石墨和天然石墨综合性能优异；非碳材料的钛酸锂比容量较差其他性能优势明显；而硅基复合材料的理论比容量具备绝对优势，其他性能仍有待改良。